中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法分析

黃健壯

摘 要：本文從研究中低壓配電網(wǎng)存在問題入手，圍繞電纜線路、通道回?cái)?shù)、環(huán)網(wǎng)設(shè)備選型、配電系統(tǒng)自動(dòng)化、通信模式建設(shè)等層面針對(duì)項(xiàng)目方案編制思路進(jìn)行了分析，并以某10kV配電網(wǎng)項(xiàng)目為實(shí)例，探討了該項(xiàng)目的具體規(guī)劃方法，以期為配電網(wǎng)運(yùn)行效率與供電可靠性的提升提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)規(guī)劃;接線模式;配電自動(dòng)化

1? 中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目方案的編制思路分析

1.1 中低壓配電網(wǎng)存在問題

城市化建設(shè)促使電力負(fù)荷與用電量持續(xù)攀升，由此催生過線路、設(shè)備過載、線路或設(shè)備老化等問題，對(duì)于配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成一定威脅。在配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)需預(yù)先做好電網(wǎng)臺(tái)賬數(shù)據(jù)的采集與整理工作，保障獲取到電纜線路、配變?cè)O(shè)備的詳細(xì)信息;通過針對(duì)采集到的線路與配變?cè)O(shè)備的電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用于判斷電網(wǎng)中有無過載或重載問題、排查造成電壓質(zhì)量不合格的原因等，為配電網(wǎng)規(guī)劃工作提供重要參考信息;在此基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)的負(fù)荷增長(zhǎng)情況與周圍電網(wǎng)建設(shè)情況進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，保障有效適應(yīng)未來供電增長(zhǎng)需求、減少資源浪費(fèi)問題，提升配電網(wǎng)規(guī)劃的預(yù)見性與實(shí)效性。

1.2 項(xiàng)目方案編制思路

1.2.1電纜線路接線模式

配電網(wǎng)的常見接線模式包含輻射型、“N-1”型、雙環(huán)網(wǎng)、多分段多聯(lián)絡(luò)與“N-1主備”接線模式等類型，在接線模式的選取與設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考量供電可靠性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)維操作便捷性以及可拓展性等多重原則，保障實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)[1]。例如針對(duì)“N-1”型接線模式進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用分支斷路器將原有“N-1”型接線模式調(diào)整為“2-1”接線模式，選取斷路器安裝在分支線路上構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可與其他站實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，倘若分支線路出現(xiàn)故障，僅需將斷路器斷開進(jìn)行檢修，有效將停電范圍縮小至1/4、避免大面積停電;倘若主干線出現(xiàn)故障，可利用分支線路實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，保障供電可靠性。再如針對(duì)“N-1”主備接線模式進(jìn)行優(yōu)化，可通過添加分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)將其調(diào)整為分段聯(lián)絡(luò)模式，即使在出現(xiàn)“N-2”故障時(shí)仍可保障正常供電，并且有效提高環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的利用效率，減少電力設(shè)施方面的成本投入，提升故障排查效率與轉(zhuǎn)供電操作的便捷度，具備較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

1.2.2線路路徑與通道回?cái)?shù)

基于安全高效原則進(jìn)行配電線路路徑的設(shè)計(jì)，注重考量區(qū)域整體布局、減少對(duì)公共道路的占用，盡量縮短線路路徑與轉(zhuǎn)角，減少電力傳輸過程中的電能損耗，并且防范短路等故障的發(fā)生。在通道回?cái)?shù)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)考慮整體城市或區(qū)域范圍內(nèi)近5-10年的電氣建設(shè)需求，避免短期內(nèi)產(chǎn)生重復(fù)開挖問題。

1.2.3線路截面與環(huán)網(wǎng)設(shè)備選型

在線路截面類型的選取上，通常應(yīng)保障主干線、次干線與分支線選取的截面類型較為統(tǒng)一，避免因截面類型過多而增加改造環(huán)節(jié)物資申購(gòu)的復(fù)雜程度，或造成線路卡脖子問題。具體來說，可將電纜線路的主干線、次干線與分支線截面分別設(shè)為300㎡、120㎡和70㎡;架空線路的主干線、次干線與分支線則分別為240㎡、120㎡和70㎡。在環(huán)網(wǎng)設(shè)備選型上，通常情況下需針對(duì)配電變壓器、開關(guān)柜、低壓設(shè)備等不同設(shè)備進(jìn)行精細(xì)選型，以斷路器柜為例，當(dāng)前宜選取全絕緣SF6斷路器柜，該設(shè)備具有全封閉性、尺寸小、維護(hù)量少等優(yōu)勢(shì)特征，可用于控制分支線路故障電流的開斷，有效隔離故障、實(shí)現(xiàn)可靠供電。

1.2.4自動(dòng)化建設(shè)方案

在配電系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)上，當(dāng)前主要采用以下兩種類型：其一是主站型自動(dòng)化，具有設(shè)備體積小、易于改造等特點(diǎn)，依靠主站控制保障實(shí)現(xiàn)正確動(dòng)作;其二是饋線自動(dòng)化，可減少對(duì)主站的依賴性，自主隔離故障、恢復(fù)其他段的正常供電，并且將收集到的電氣信號(hào)上傳至主站，接受主站的遠(yuǎn)程遙控。

以基于IEC61850的配電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，利用IEC61850信息模型可自動(dòng)生成SCL文件，用于統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義、完成數(shù)據(jù)組織管理;在邏輯設(shè)備的設(shè)計(jì)上，以繼電保護(hù)作為邏輯設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)地址作為物理設(shè)備，并涵蓋開關(guān)、斷路器、電壓電流表計(jì)等多個(gè)LN。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，主要分為主站、子站與終端三個(gè)層級(jí)，其中配電主站通過主干通信系統(tǒng)與子站連接，配電子站通過分支通信系統(tǒng)與終端連接，配電終端由配變終端、開閉所終端、饋線終端及其他設(shè)備組成。在配電系統(tǒng)自動(dòng)化的功能模塊設(shè)計(jì)上，主要分為以下四個(gè)功能模塊：其一是監(jiān)視模塊，依據(jù)狀態(tài)量數(shù)值實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè);其二是控制模塊，通過調(diào)節(jié)開關(guān)、變壓器分接頭控制無功補(bǔ)償、負(fù)荷平衡等;其三是保護(hù)模塊，綜合運(yùn)用故障檢測(cè)、故障點(diǎn)定位、故障隔離等方法保護(hù)系統(tǒng)正常供電;其四是管理模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電能供應(yīng)、負(fù)荷變化的管理，提升故障排除效率、保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

1.2.5通信建設(shè)方案

在完成自動(dòng)化建設(shè)的基礎(chǔ)上，還需落實(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的配套建設(shè)。當(dāng)前常用通信模式包含光纖、載波、無線三種類型，其中光纖通信具有通信傳輸速度快、質(zhì)量高、造價(jià)成本高等特點(diǎn)，需基于一次線路實(shí)行成環(huán)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)1供1備、全線光纖敷設(shè)，保障通信線路的可靠性。

2? 中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃的具體方法探討

2.1 中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃流程設(shè)計(jì)

在中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，首先應(yīng)針對(duì)當(dāng)前供電協(xié)調(diào)性進(jìn)行綜合評(píng)估，依據(jù)線路供電能力選取掛接的配變?cè)O(shè)備，針對(duì)其負(fù)荷水平進(jìn)行精確計(jì)算，在線路允許最大輸送功率PL與掛接配變?cè)O(shè)備最大負(fù)荷PB的比值小于1時(shí)，即說明該配電網(wǎng)規(guī)劃方案存在安全隱患，需設(shè)計(jì)解決方案。其次是尋求供電協(xié)調(diào)的解決方案，綜合收集配電網(wǎng)周邊線路的PL/PB值，用于進(jìn)行供電能力裕度的判斷，當(dāng)供電能力裕度較大時(shí)，可采用負(fù)荷切改、調(diào)整分段開關(guān)等方法，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的再分配，并且重新計(jì)算比值，直至PL/PB值≧1為止。最后是完成用戶接入方案的編制，基于就近原則進(jìn)行用戶周邊線路比值的計(jì)算，判斷供電能力裕度、確定具體接入方案，保障PL/PB值≧1。

2.2 應(yīng)用實(shí)例分析

以某10kV中壓配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目為例，該片區(qū)內(nèi)共包含5回10kV線路，由2回單環(huán)網(wǎng)電纜線路與3回兩聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)架空線路組成，計(jì)劃將2臺(tái)630kVA配變?cè)O(shè)備接入現(xiàn)有線路中。其中A、B單環(huán)網(wǎng)線路的導(dǎo)線型號(hào)為YJV22-3×300，長(zhǎng)期允許載流量為480A，最大負(fù)載率為50%，最大供電能力為4.16MVA，年最大負(fù)載率分別為60.1%和35.6%;C、D、E兩聯(lián)絡(luò)架空線路的導(dǎo)線型號(hào)為JKLYJ-240，長(zhǎng)期允許載流量為480A，最大負(fù)載率為66.7%，最大供電能力為5.55MVA，年最大負(fù)載率分別為46.2%、44.8%和38.5%。首先進(jìn)行供電協(xié)調(diào)性評(píng)估，5回線路中僅A線路的PL/PB值<1，且年最大負(fù)載率超出安全數(shù)值;其次探索供電問題的解決方案，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)A線路的聯(lián)絡(luò)線路B線路的PL/PB值為1.48，將A、B兩回線路作為整體計(jì)算得出其PL/PB值為1.04，說明B線路具備接納A線路負(fù)荷轉(zhuǎn)移的能力，因此可調(diào)節(jié)聯(lián)絡(luò)開關(guān)、將A線路后端4臺(tái)配變轉(zhuǎn)由B線路供電，解決A線路供電不足問題;最后完成配變接入方案的編制，基于就近原則將新增配變接入D線路，接入新增配變后D線路的PL/PB值為1.27>1，可有效滿足配變接入需求。

3? 結(jié)語

鑒于中低壓配電網(wǎng)在線路與設(shè)備基數(shù)等方面較主網(wǎng)更加復(fù)雜，因此在開展規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需密切結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行線路選型、線路長(zhǎng)度、截面類型、配變?nèi)萘俊⒆詣?dòng)化建設(shè)等要素的詳細(xì)規(guī)劃，以此提高項(xiàng)目投資估算的準(zhǔn)確度，保障配變?cè)O(shè)備的利用效率，進(jìn)一步提升整體配電網(wǎng)的運(yùn)行水平、節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)成本。

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