10kV配網(wǎng)電力工程的技術(shù)問題分析與解決

四川華風(fēng)鑫創(chuàng)電力設(shè)計有限責(zé)任公司北京分公司 吳海濤

1 引言

10kV配電網(wǎng)工程應(yīng)用范圍較為廣泛，涉及我國社會活動的各個方面，因此保證10kV配網(wǎng)的穩(wěn)定性較為關(guān)鍵。在實際生活中，傳統(tǒng)的配網(wǎng)方式容易出現(xiàn)供電不穩(wěn)定、電能損失大以及維護(hù)成本高等弊端，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)增長與配網(wǎng)建設(shè)間的矛盾。因此，雙環(huán)網(wǎng)供電模式開始出現(xiàn)，通過智能運行方式，提高供電質(zhì)量及供電可靠性，有效提升電網(wǎng)運營效率和效益，提高電網(wǎng)運行管理水平。根據(jù)大興區(qū)某用戶新建開閉站項目，本文結(jié)合項目實際對電纜雙環(huán)網(wǎng)深入分析，對于中壓電纜網(wǎng)雙環(huán)式接線方式、備自投的運行方式以及光纖縱差保護(hù)的優(yōu)點進(jìn)行論述。

2 10kV配網(wǎng)電力工程施工技術(shù)應(yīng)用的必要性

10kV配網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，其主要功能是持續(xù)供電，工作強(qiáng)度大、技術(shù)需求高。10kV配網(wǎng)的建設(shè)工程需要精確到點，覆蓋到面，每一個環(huán)節(jié)都需要施工人員的嚴(yán)格把關(guān)，排除一切干擾因素與潛在隱患，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行作業(yè)。此外，為了保證工程的整體完成質(zhì)量，配網(wǎng)工程中的技術(shù)問題需要經(jīng)過嚴(yán)格的分析與研究，通過科學(xué)管理的方式確保工程每一個關(guān)鍵節(jié)點的質(zhì)量，從而保障整體系統(tǒng)的供電性能[1]。

3 10kV配網(wǎng)電力工程技術(shù)準(zhǔn)則

3.1 合理劃分電網(wǎng)配置

在電網(wǎng)的配置管理中，需要注意是，根據(jù)客戶的不同需求要針對性劃分，如對重要客戶的線路鋪設(shè)采用雙路供電方式，以保證其穩(wěn)定的供電效果。為了保證配電網(wǎng)的正常運作，定期的檢修維護(hù)工作必不可少，因此要為關(guān)鍵負(fù)荷配備應(yīng)急式電源來應(yīng)對一些特殊情況下需要斷電但不能斷電的用戶或場所，如電路維護(hù)與故障檢修，通過該方式可以有效確保維護(hù)期間部分特殊場所的正常供電。而在應(yīng)急電源的選擇中，蓄電池、干電池、小型發(fā)電機(jī)組等設(shè)備都是常見的選擇項。

3.2 保證配網(wǎng)的供電穩(wěn)定

在10kV配網(wǎng)供電中，一般采用雙電源供電配置，一個正常配電供應(yīng)，另一個為備用電源，在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，工作電源停止運作時，啟用備用電源，即可恢復(fù)正常的電力供應(yīng)，為修護(hù)常用電源提供充足時間。在實際工程應(yīng)用中，開閉站進(jìn)線及聯(lián)絡(luò)線路配置光纖縱差保護(hù)，獨立專用光纖通道，兩側(cè)的保護(hù)裝置沒有電聯(lián)系，提高了運行的可靠性，同時對電纜網(wǎng)實現(xiàn)差動保護(hù)，較大地縮小了故障切除時間；通過自投裝置智能識別并自動適應(yīng)一次接線的運行方式，能最大限度提高電纜網(wǎng)的可靠性，發(fā)揮雙環(huán)網(wǎng)可靠性的優(yōu)點，保證供電的安全可靠[2]。

3.3 規(guī)劃干道的電路路徑

為保證10kV電網(wǎng)的順利鋪設(shè)，作為主要鋪設(shè)路徑，城市主干道需要在施工初期就要為電網(wǎng)預(yù)留架空線路走廊，將電纜鋪設(shè)點作為主次干道的必備設(shè)置點位。

3.4 提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

閃絡(luò)故障作為影響配電網(wǎng)系統(tǒng)正常供電的主要問題，需要加強(qiáng)絕緣設(shè)計來減少其帶來的危害。在現(xiàn)實操作中，電力公司通過參照20kV的設(shè)計方式對10kV電網(wǎng)的架空線路進(jìn)行絕緣設(shè)計，以減少閃絡(luò)故障的發(fā)生。

4 工程數(shù)據(jù)概況

按照工程建設(shè)規(guī)模及用電負(fù)荷等價劃分，高壓配電線路采用110kV電壓，中壓配電線路采用10kV、0.4kV、0.23kV電壓，各功能分區(qū)及供電負(fù)荷量在工程北部區(qū)域建立兩座中心變電站，電壓等級為110kV、10kV。第一座中心變電站坐落于主干道西側(cè)，綜合樓西北側(cè)，第二座中心變電站坐落于主干道東側(cè)，綜合樓東北側(cè)。根據(jù)區(qū)內(nèi)功能分區(qū)用電負(fù)荷量和用電性質(zhì)，將相應(yīng)用電設(shè)施按地域要求合理布設(shè)在兩座中心變電站周邊，并確保所有設(shè)施位置均不會超出供電范圍。其中，第一座中心變電站以重要設(shè)施為主，確保其供電穩(wěn)定；第二座中心變電站主要承擔(dān)作業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、貨運區(qū)、場務(wù)區(qū)等輔助設(shè)施供電。

5 10kV配電工程的技術(shù)問題及解決

5.1 配網(wǎng)布置規(guī)范化

社會對供電需求的不斷提升給10kV配電工程帶來了更多困難與壓力，在環(huán)境因素及設(shè)備自身因素的雙重作用下，電力運行故障明顯增加，甚至可能出現(xiàn)永久性故障，在此種情況下，變電設(shè)備跳閘概率也顯著提升。因此，電力企業(yè)應(yīng)建立環(huán)網(wǎng)供電單元、電纜進(jìn)出線柜等設(shè)施，以便在第一時間對故障路線隔離，進(jìn)而降低故障危害性，確保供電可靠性。

5.2 閃絡(luò)問題的解決措施

一旦固體絕緣子附近存在氣體或液體介質(zhì)時，會導(dǎo)致電擊現(xiàn)象，從而影響到電力設(shè)備的絕緣性，損壞設(shè)備表面，專業(yè)上將此種情況稱之為閃絡(luò)。為有效減少閃絡(luò)發(fā)生的可能性，電力企業(yè)必須進(jìn)行配網(wǎng)線路和電力設(shè)備的污染處理工作，如在支撐絕緣體、穿墻套管以及轉(zhuǎn)接瓶等部位添加防污裝置；為降低相對濕度可在開關(guān)室內(nèi)放置干燥設(shè)備，從源頭緩解閃絡(luò)問題；定期對電力設(shè)備進(jìn)行清掃，降低由于外界環(huán)境而導(dǎo)致的不利影響[3]。

5.3 完善配網(wǎng)防護(hù)

復(fù)雜性是10kV配網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為突出的特征，其很容易受內(nèi)外因素影響而出現(xiàn)線路故障，因此對配網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)至關(guān)重要。配網(wǎng)絕緣性能的高低與否直接關(guān)聯(lián)到雷擊事故發(fā)生的概率，配網(wǎng)在建設(shè)過程中，應(yīng)根據(jù)不同線路類型詳細(xì)分析其絕緣性，對重點路線及關(guān)鍵部分加以防護(hù)。此外，在安裝避雷設(shè)施前要先明確相關(guān)參數(shù)，并做好實地檢測。

6 環(huán)網(wǎng)技術(shù)及效益探析

6.1 電纜雙環(huán)網(wǎng)接線方式及運行方式

相比傳統(tǒng)電網(wǎng)供電模式而言，電纜雙環(huán)網(wǎng)供電模式更加安全可靠。該模式構(gòu)建了一個更為完善的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，布局科學(xué)且調(diào)度靈活，顯著提高了供電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。電纜雙環(huán)網(wǎng)是以雙環(huán)網(wǎng)接線方式為基礎(chǔ)，采用電纜連接方式，通過一次、二次設(shè)備融合使電纜網(wǎng)實現(xiàn)成環(huán)。

6.1.1 電纜雙環(huán)網(wǎng)接線方式

電纜雙環(huán)網(wǎng)接線方式如下：從同一供電區(qū)域兩座變電站的10kV母線中各引出一條線路，共同構(gòu)建雙環(huán)式接線回路。雙環(huán)式接線回路可以同時為用戶提供來自兩個方向的電源，滿足從上一級10kV線路至用戶側(cè)10kV配電變壓器的整個網(wǎng)絡(luò)的“N-1”特性，不僅提高了供電穩(wěn)定性，也提高了供電靈活性。

環(huán)網(wǎng)單元通過在兩段母線之間設(shè)置分段開關(guān)的形式，確保主干線正常運行時負(fù)載率能夠達(dá)到75%，負(fù)載率的提高有助于優(yōu)化線路配電性能。電纜雙環(huán)網(wǎng)模式適用于用戶集中并對電力需求較高的區(qū)域，如城市的中心區(qū)、商貿(mào)區(qū)、繁華街區(qū)或者重要用戶居住區(qū)等，這些區(qū)域普遍要求持續(xù)性高質(zhì)量的供電，負(fù)荷密度要求高、電能穩(wěn)定性及可靠性均有特殊的要求。雙環(huán)網(wǎng)開閉站與兩條母線之間配備有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，這不僅能夠提高配網(wǎng)的自動化水平，還可以使配電網(wǎng)系統(tǒng)擁有負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，能夠有效保證電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

6.1.2 雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運行方式

雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是兩個相互獨立的單環(huán)網(wǎng)絡(luò)分別配備有分段開關(guān)，具體如圖1所示。常規(guī)配網(wǎng)模式下，主干線的負(fù)載率為50%，供電能力一般。而雙環(huán)網(wǎng)模式則通過在正常的環(huán)絡(luò)單元中對兩段母線分別設(shè)置分段開關(guān)的方式，使得主干線負(fù)載率可提高至75%，供電能力也隨之大幅度提高。所以，雙環(huán)網(wǎng)主干線正常運行的負(fù)載率在50%～75%。兩段母線不設(shè)置開關(guān)的環(huán)網(wǎng)單元模式與雙環(huán)網(wǎng)模式，都是符合“N-1”供電安全標(biāo)準(zhǔn)要求。從整體角度上看，第一種環(huán)網(wǎng)單元本質(zhì)上是兩條獨立的單環(huán)網(wǎng)，相較雙環(huán)網(wǎng)模式供電能力較差，很難滿足用戶大規(guī)模用電需要[4]。

圖1 電纜雙環(huán)網(wǎng)接線方式

6.2 環(huán)網(wǎng)供電的技術(shù)特點

6.2.1 具備就地保護(hù)功能

經(jīng)過配網(wǎng)技術(shù)的不斷升級及完善，伴隨著電網(wǎng)逐漸形成絕緣化、無油化模式，現(xiàn)代電網(wǎng)的故障發(fā)生概率大幅度減少，基于此，配電網(wǎng)研究逐漸向系統(tǒng)化、自動化、智能化方向發(fā)展。結(jié)合智能化技術(shù)與自動化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)故障的就地隔離，再通過系統(tǒng)化管理完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移及線路優(yōu)化等工作，有助于從技術(shù)層面上切實解決10kV電網(wǎng)過度依賴集中保護(hù)而導(dǎo)致供電穩(wěn)定性差的問題，這也是順應(yīng)現(xiàn)代社會配電網(wǎng)發(fā)展需求與趨勢的。雙環(huán)網(wǎng)配電模式可借助智能化故障查詢及就地隔離功能，對線路故障問題進(jìn)行隔離及維修，給檢修團(tuán)隊提供更高的工作效率，最終維護(hù)配網(wǎng)線路的穩(wěn)定。

6.2.2 避免大面積停電事故

以傳統(tǒng)通信為主要處理手段的方法極易引起配電網(wǎng)的大面積斷電，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的持續(xù)供電能力，環(huán)網(wǎng)將故障的快速實時處理功能，下放到現(xiàn)場設(shè)備就地處理技術(shù)可以有效地解決這個問題。

6.2.3 實現(xiàn)配電網(wǎng)多層次管理

通過在電路架桿上安裝檢測設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)線路的實時監(jiān)控與故障問題反饋。再輔以智能化技術(shù)科學(xué)管控電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行以及電路運轉(zhuǎn)，最終構(gòu)建出配電網(wǎng)的多層次管理體系[5]。

6.2.4 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)化運行

環(huán)網(wǎng)模式下的配電網(wǎng)，可以根據(jù)區(qū)域內(nèi)用戶實際需求對線路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)換，即通過配電自動化開關(guān)的頻繁操作以調(diào)整實時負(fù)荷，有助于優(yōu)化電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性。

6.3 環(huán)網(wǎng)供電效益分析

通過提高配電網(wǎng)運行的安全性，就能夠獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)網(wǎng)模式既有助于增加電力銷量、降低電能損耗、避免設(shè)備損壞、減少運行維護(hù)費用，同時也有助于保障配電網(wǎng)運行的安全性，最終實現(xiàn)了提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的目的。

6.3.1 促進(jìn)電力系統(tǒng)技術(shù)水平提高

環(huán)網(wǎng)式配電模式實現(xiàn)了電流系統(tǒng)一次設(shè)備，從僅具備開關(guān)功能到能夠用作智能化調(diào)控的優(yōu)化。該模式的應(yīng)用，再加上與現(xiàn)代電氣技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)和智能化技術(shù)的結(jié)合，將電力系統(tǒng)整體技術(shù)水平提高到了全新的層次，并促使其逐步向智能化方向發(fā)展。

6.3.2 促進(jìn)電力系統(tǒng)市場化

環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)的應(yīng)用，最大限度提升了供電系統(tǒng)管理水平，確保能夠為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)服務(wù)。在推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也為電力系統(tǒng)的市場化發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。

6.3.3 形成良好的行業(yè)風(fēng)格

在全社會追求高質(zhì)量生活的背景下，建設(shè)電力行業(yè)的社會形象，實現(xiàn)用戶利益最大化，減少停電或者大規(guī)模斷電情況的發(fā)生，提高政府和人民對電力行業(yè)的滿意度?？傃灾?，通過實施環(huán)形供電以獲得良好的社會效益。

6.3.4 提高配電網(wǎng)可靠率

結(jié)合環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)，有助于檢修人員及時、精確地定位故障點，進(jìn)而將故障問題所帶來的影響控制在一定范圍內(nèi)。此外，環(huán)網(wǎng)供電技術(shù)實現(xiàn)了雙電源穩(wěn)定供電，不會因為單條線路出現(xiàn)故障問題而導(dǎo)致電力供應(yīng)中斷，有效提高了配電網(wǎng)運行的可靠性與穩(wěn)定性，避免給用戶造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

6.3.5 及時發(fā)現(xiàn)事故隱患

環(huán)網(wǎng)供電具備就地保護(hù)模式與故障快速排查功能，不僅能快速處理故障，恢復(fù)線路供電，提高維修團(tuán)隊處理線路問題的工作效率，同時還能減少因為大規(guī)模斷電或者長時間斷電對社會生產(chǎn)造成的損失，以及對居民生活造成的困擾。無論是經(jīng)濟(jì)方面還是社會方面都有較大的效益，并且降低了因查找故障點而形成的人、財、物的浪費，達(dá)到了增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

6.3.6 提高電能質(zhì)量

按照國家電網(wǎng)法的要求，當(dāng)電力公司因為自身運行失誤，造成電網(wǎng)斷電或電力質(zhì)量下降而給用戶造成損失的，客戶有權(quán)索取賠償。在居民對高品質(zhì)電能需求日益增加的背景下，一種穩(wěn)定可靠、平穩(wěn)高效的電力網(wǎng)絡(luò)成為社會的首選，從而為社會生產(chǎn)與居民生活提供高效、高質(zhì)的電能。因此，采用環(huán)形配網(wǎng)模式以及智能化電網(wǎng)技術(shù)與管理系統(tǒng)，是目前電力企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，獲取更高效益的有力保證。

綜上，電力是社會發(fā)展的主要能源，10kV配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，不僅是電力網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成，也是社會穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會的進(jìn)步，10kV配網(wǎng)線路的運行環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，承擔(dān)的壓力也越來越大，因此需要不斷加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)問題的研究與探討，給予10kV電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)問題以合適的解決措施，確保配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，為生產(chǎn)與生活用電的質(zhì)量提供有效地保障。