通過配網(wǎng)規(guī)劃和改造提高供電可靠性的技術

陳露東 盧嗣斌 賀墨琳

（貴州電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心 貴州省貴陽市 550003）

供電可靠性即是指電網(wǎng)在安全的基礎上對用戶提供連續(xù)、不間斷的電力輸送，在電力企業(yè)發(fā)展中其也是衡量服務能力的關鍵指標。在當前社會建設的規(guī)模和范圍不斷擴大、市場競爭激勵、用電需求激增的背景下，通過配網(wǎng)合理規(guī)劃和科學改造能夠進一步提高供電可靠性，為社會發(fā)展進步提供基礎保障，確保人民群眾正常的生產(chǎn)生活，促進社會穩(wěn)定、和諧。

1 配電網(wǎng)概述

配電網(wǎng)是由配電變壓器、桿塔以及架空線路、隔離開關、電纜和其他附屬設施等組成的供電體系。主要的功能是為城市各個配電站或者是各類用電負荷供給電能。對于供電可靠性來說，對配網(wǎng)具有一定的要求，首先是設計規(guī)劃中，要將線路等設備進行分段設計，并且采用中性點不接觸地面的方式保障配網(wǎng)的運行安全，減少故障的發(fā)生幾率。所以供電可靠性對配電網(wǎng)的要求即是設備運行穩(wěn)定以及系統(tǒng)運行穩(wěn)定。而影響配電網(wǎng)供電可靠性的因素有很多，類如配網(wǎng)的自動化水平、規(guī)劃改造技術實施水平、管理質量、配網(wǎng)結構以及配網(wǎng)設備性能、配網(wǎng)負荷的電源容量、配網(wǎng)周邊環(huán)境等等。相關人員可以通過統(tǒng)籌規(guī)劃以及技術改造等方式對影響供電可靠性的相關因素進行控制，比如降低停電范圍和次數(shù)、加強維護管理進一步提高配電網(wǎng)工作運行的效率、定期對配網(wǎng)的供電可靠性進行統(tǒng)計評估等，從而為配網(wǎng)規(guī)劃和改造技術的實施提供數(shù)據(jù)支持[1]。

2 配網(wǎng)規(guī)劃和改造的內(nèi)容

2.1 配網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容

配網(wǎng)規(guī)劃的目的是為了對資源進行重新整合，以便于支持建設智能電網(wǎng)。所以對配網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容是對配網(wǎng)范圍的設計，對配網(wǎng)建設網(wǎng)架以及目標進行系統(tǒng)性規(guī)劃。相關人員主要是依據(jù)配網(wǎng)建設的實際需求，以解決部分地區(qū)配電網(wǎng)和主網(wǎng)連接存在的問題為目標，對配電網(wǎng)網(wǎng)架進行合理設計，以增強供電電壓的合格率和可靠性。并且在規(guī)劃配網(wǎng)時要綜合配網(wǎng)負荷以及電源的接入需求，促使電網(wǎng)適應各類的分布式電源接入和負荷送出，從而保障配網(wǎng)的多功能服務作用。另外在配網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容中還包括配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃和分布實施等，即是對配電線路進行合理選擇，利用現(xiàn)有的配電桿路或者是電力管道等進行快速布網(wǎng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)線路的優(yōu)化配置，實現(xiàn)供電可靠性的目標[2]。

2.2 配網(wǎng)改造的內(nèi)容及管理方法

如果在配網(wǎng)線路中出現(xiàn)配電設備不能滿足實際供電需求，則需要對配網(wǎng)進行一定的技術改造。主要是基于配網(wǎng)設備狀態(tài)評價對臨近或者已經(jīng)超過使用壽命的配網(wǎng)設備進行更新和改造。所以配網(wǎng)改造的主要內(nèi)容包括配電線路的絕緣化改造，更換為節(jié)能型線路設備，增加配網(wǎng)供電設備的容量、耐熱度、承載力等，確保配網(wǎng)的供電能力得到優(yōu)化。同時還有配置無功補償，進一步提升配網(wǎng)電壓的合格率，還有加強配網(wǎng)自動化建設和負荷管理系統(tǒng)。配網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)維護等[3]。

圖1：環(huán)網(wǎng)型雙母線接地

2.3 配網(wǎng)供電可靠性的管理方法

在配網(wǎng)規(guī)劃和改造的過程中對供電可靠性的管理需要采取一定的方法和措施，首先要制定統(tǒng)一的規(guī)劃改造建設和技術標準、規(guī)范；建立有效、可行的配網(wǎng)線路、變壓裝置等控制管理標準；在改造過程中需要靠近用電負荷的中心，盡可能的減少線路改造的距離長度；及時更換高能耗供電設備，減少電壓損耗，應用節(jié)能型、自動化的供電設備；增設移機免維護負荷開關設施，減少故障發(fā)生的可能性；應用真空斷路器，在出現(xiàn)配網(wǎng)供電故障時，可以有效的進行隔離，保障配網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3 配網(wǎng)規(guī)劃和改造提高供電可靠性案例概況

我國某地級市供電局在配網(wǎng)供電系統(tǒng)中負責二市三區(qū)四縣的用電需求，共有90 條35kv 配電線路，總長度為1168km，此外還有657 條10kv 配電線路，總長度達9763km，其中有8731km 的架空配電線路、143km 的架空絕緣配網(wǎng)線路，電纜總長度為862km，共有配電變壓器13750 臺，總計配電容量3145680KVA。該配網(wǎng)系統(tǒng)在全市內(nèi)構成的環(huán)網(wǎng)線路有272 條，開關及斷路器、分接箱等分別有4109 臺和485 臺。近年來根據(jù)我國電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展以及當?shù)仉娋W(wǎng)管理部門的要求，旨在打造優(yōu)質配電服務，設立目標為城市供電可靠性高于99.92%、農(nóng)村地區(qū)供電可靠性高于99.60%。在當前該市供電可靠性為99.66%，距離目標還存在一定的差距。因此在當?shù)亻_展配網(wǎng)規(guī)劃和改造活動，由于配網(wǎng)涉及到的范圍和領域較為廣泛，而且自身具有多樣化的特點，所以當?shù)毓╇娋滞ㄟ^制定配網(wǎng)規(guī)劃的科學指導思想以及采用環(huán)網(wǎng)化和分段化改造技術、配網(wǎng)線路絕緣化改造技術、配變檢測管理技術等提供供電可靠性，實現(xiàn)既定目標。

4 提高供電可靠性的技術

4.1 配網(wǎng)規(guī)劃的指導思想

在該市的配網(wǎng)規(guī)劃中，要保障對用戶的優(yōu)質供電，同時也要確保配網(wǎng)網(wǎng)架自身的安全性能以及低成本運行，所以在該市的配網(wǎng)規(guī)劃設計中應當遵循以下三個指導思想和原則：

（1）配網(wǎng)規(guī)劃設計必須要充分考慮長期適應性，因為配網(wǎng)規(guī)劃和改造是一項長期工程，要確保其運行質量和使用壽命。所以在規(guī)劃中要保持配網(wǎng)網(wǎng)架結構的穩(wěn)定，貫徹線路運行負荷水平限制的原則，如果出現(xiàn)用電負荷提高，則要將網(wǎng)架改造的工程量設計為最小。

（2）最大限度的滿足用戶用電需求，在對配網(wǎng)規(guī)劃的過程中，相關設計人員應當明確配網(wǎng)改造的目的和作用，結合配網(wǎng)運行成本，對用電負荷進行合理規(guī)劃。比如對住宅小區(qū)可以采用單電源環(huán)網(wǎng)供電、對大型生產(chǎn)企業(yè)等用戶可以采用主干線雙回路供電等。

（3）要促使配網(wǎng)規(guī)劃能夠體現(xiàn)電力企業(yè)的綜合供電能力，在當前的配網(wǎng)規(guī)劃中增加配網(wǎng)線路或者環(huán)網(wǎng)等，提高供電可靠性的思路已經(jīng)不能適應社會的發(fā)展。需要將供電可靠性的指標與用戶的實際用電需求相結合，綜合考慮配網(wǎng)線路的布設和連接。

4.2 環(huán)網(wǎng)化和分段化改造技術

現(xiàn)階段通過對該市配網(wǎng)線路的了解，發(fā)現(xiàn)其存在網(wǎng)架結構松散的現(xiàn)象，導致了配網(wǎng)的互供互聯(lián)能力相對較差，在實際現(xiàn)狀中除去三個配營部以外，其他供電局配電線路的環(huán)網(wǎng)率均低于50%，在一定程度上限制了配網(wǎng)供電可靠性的進一步提高。其次是存在配網(wǎng)網(wǎng)架布局不科學的現(xiàn)象，比如在該市的配網(wǎng)供電系統(tǒng)中，經(jīng)常出現(xiàn)負荷接入困難的局勢，而且會導致供電的半徑過大，在當?shù)睾芏鄥^(qū)域的配網(wǎng)線路都超過了30km，影響了供電可靠性的提升。另外在部分配網(wǎng)區(qū)域中很多配電設備的架空線路出現(xiàn)老化、絕緣層破損以及線徑小等問題，周圍環(huán)境較為惡劣，容易發(fā)生停電等故障，導致供電可靠性降低。因此針對上述問題則可以采用環(huán)網(wǎng)化和分段化改造技術，對配網(wǎng)線路網(wǎng)絡電源進行合理的規(guī)劃布局，盡可能的縮短供電線路的半徑長度。具體改造技術實施要點是在主干線環(huán)網(wǎng)、分段的基礎上，重點減少10kV 供電線路的半徑，著重發(fā)展城市供電環(huán)網(wǎng)結線、開環(huán)運行的模式，對于10kV 主干線路的環(huán)網(wǎng)要在不同變電站的線路之間進行環(huán)網(wǎng)化改造，或者是在不同變電站的不同母線線路之間進行環(huán)網(wǎng)化改造，其采用的環(huán)網(wǎng)型雙母線接地可如圖1 所示，提高供電可靠性；其次可以在配網(wǎng)主干線路上設置分段開關，根據(jù)該市實際的用電需求一般每一條10kV 配電線路以3 分段或者4 分段為基礎設置開關，其中要盡量保障每一分段的用戶數(shù)量不超過10 戶，或者是分段總容量不超過3000KVA 等。另外一方面每一條10kV 主干線的變壓器總容量要保持在12000KVA 以下。所以在該市的配網(wǎng)改造過程中應用環(huán)網(wǎng)化和分段化技術可以綜合考慮分支線路、電源等供電的可靠性。

4.3 配網(wǎng)路線路絕緣化改造技術

該市配網(wǎng)線路的絕緣性能現(xiàn)狀是整體配網(wǎng)線路的絕緣水平較差，抗雷能力不足，一旦遭遇雷雨天氣因雷擊而導致的跳閘停電事故較為頻發(fā)，對于配網(wǎng)安全造成了較大的威脅。因此在配網(wǎng)線路規(guī)劃和改造中要加強防雷措施和技術，首先可以更換配網(wǎng)線路的絕緣材料，應用新型、安全的氧化鋅避雷器類設備，增強線路的絕緣強度，針對配電網(wǎng)轄區(qū)范圍內(nèi)的不合格接地網(wǎng)要進行更換改造等；其次是要進一步提高配網(wǎng)架空線路的絕緣能力和抗雷性能，防止發(fā)生污閃以及雷擊等現(xiàn)象。尤其是對于10kV 的架空配網(wǎng)線路，不可沿用傳統(tǒng)的裸線形式，要對電纜和架空線路的絕緣層進行重點技術改造。比如在該市市區(qū)內(nèi)對電纜線路采用銅芯材質，將主干線路的截面控制在300mm2之內(nèi)，在農(nóng)村地區(qū)以及郊區(qū)選用截面面積為240mm2的電纜線路。并且在市郊配網(wǎng)線路改造中要將架空裸導線更換為架空絕緣導線，采用鋁芯絕緣材料，主線截面選用185mm2的線路；最后是要在配變引下線的絕緣線以及變壓器套管加裝絕緣保護套，加強線路的絕緣能力，避免因外力或者是人為、動物等因素而導致的線路損壞。因此通過配網(wǎng)線路絕緣化改造技術，可以在很大程度上減少配網(wǎng)運行過程中出現(xiàn)故障的概率，提高了抗雷擊能力，促使配網(wǎng)供電可靠性的有效提升。

4.4 配變監(jiān)測管理技術

在該市的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，設置公用配變共有7194 臺，總容量為1065157KVA，在用電負荷快速增長的形勢下，由于供電局下屬單位的配變會出現(xiàn)不同程度的過載和滿載，就會導致配變出現(xiàn)燒毀等問題，造成了極大的經(jīng)濟損失，對供電可靠性的影響相當巨大。針對這一現(xiàn)象該市供電局要依托于現(xiàn)代通訊技術以及信息化設備等，借助于分組無線技術對配網(wǎng)供電系統(tǒng)進行實時的遠程監(jiān)控，從而提高配網(wǎng)管理質量和效率。比如可以通過配變監(jiān)測管理系統(tǒng)，與GPRS 通信技術對現(xiàn)場配變采集終端以及配電變壓器等運行參數(shù)進行監(jiān)測，同時加強智能電網(wǎng)建設，提高配網(wǎng)供電自動化水平，相關人員可以直接操作計算機系統(tǒng)實現(xiàn)對配網(wǎng)電壓的控制，保障公用變壓器的穩(wěn)定運行。而且配變監(jiān)測管理系統(tǒng)和技術可以實現(xiàn)對配變各種數(shù)據(jù)的抄表，對其運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控、自動報警、自動處理故障等，可以在最短的時間內(nèi)處理配變故障，保障供電可靠性。另外一方面在配網(wǎng)監(jiān)測管理的過程中要保障各項設備設施的先進性，從而更好的監(jiān)測配變的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，并根據(jù)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)對出現(xiàn)變壓器過載、負荷不平衡的現(xiàn)象，可以及時的調(diào)整負荷保障變壓器不會因過載而導致燒毀，提高了配網(wǎng)配變的運行質量，保障用電安全，提升配網(wǎng)規(guī)劃和改造技術供電的可靠性。

5 結束語

綜上所述，在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，各個領域對電能的需求量不斷增加，對供電可靠性和安全性的要求也越來越高。因此供電部門應當對現(xiàn)有配網(wǎng)進行合理的規(guī)劃和改造，根據(jù)電網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)的配網(wǎng)現(xiàn)狀制定中期和長期規(guī)劃方案，通過環(huán)網(wǎng)化和分段化改造技術、配網(wǎng)線路絕緣化改造技術以及配變監(jiān)測管理技術等，基于配網(wǎng)設計的三個指導思想科學合理的開展配網(wǎng)改造工程，充分滿足用戶的用電需求，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的提高。