佛山市城鎮(zhèn)配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電的改造方案和實(shí)踐

陳高英

【摘 要】本文論述了佛山供電局所轄配電網(wǎng)的現(xiàn)狀及存在的主要問題，提出配電網(wǎng)改造方案，包括配電網(wǎng)的規(guī)劃、優(yōu)化以及新技術(shù)的應(yīng)用等，并總結(jié)了改造效果。配電網(wǎng)改造建設(shè)的目的在于提高配電網(wǎng)的供電可靠性和可轉(zhuǎn)供性，合理的選擇配電網(wǎng)接線方式是高水平配電系統(tǒng)的前提和重要基礎(chǔ)。本文從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)，著重介紹了“主干配”環(huán)網(wǎng)饋線接線方式。

【關(guān)鍵詞】城鎮(zhèn)配電網(wǎng)；環(huán)網(wǎng)供電；接線方式

1.引言

黨的十八大提出全國穩(wěn)妥推進(jìn)城鎮(zhèn)化的戰(zhàn)略，建設(shè)有中國特色城鎮(zhèn)化對配電網(wǎng)提出怎樣的要求？佛山市地處珠江三角洲腹地，面積3797.72平方公里，常住人口719.91萬人，下轄順德、南海等五區(qū)，2011年佛山全市地區(qū)生產(chǎn)總值6600億元。佛山實(shí)施了“強(qiáng)中心”戰(zhàn)略，構(gòu)建“1+2+5+X”組團(tuán)格局（“1”代表佛山新城，“2”代表禪桂組團(tuán)、大良容桂組團(tuán)，“5”代表獅山組團(tuán)、西南組團(tuán)、西江組團(tuán)、大瀝組團(tuán)、九江龍江組團(tuán)，“X”代表構(gòu)造一批特色鎮(zhèn)街），以區(qū)、鎮(zhèn)街為主戰(zhàn)場，加快工業(yè)園區(qū)、專業(yè)鎮(zhèn)和特色產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，推動產(chǎn)業(yè)集群集約發(fā)展，走城鄉(xiāng)一體化發(fā)展道路。目前佛山市的城鎮(zhèn)化已形成了特色，佛山供電局的配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)改造也如火如荼地展開了。本文著重介紹了佛山供電局提出的城鎮(zhèn)配電網(wǎng)組網(wǎng)原則和幾種典型接線方式，并舉例順德容桂環(huán)網(wǎng)改造的思路和做法。

2.佛山城鎮(zhèn)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析

前些年，佛山城鎮(zhèn)化建設(shè)和城市化進(jìn)程的發(fā)展迅猛，城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有較快發(fā)展。但由于電網(wǎng)建設(shè)資金不足、管理體制不順等原因，佛山城鎮(zhèn)配電網(wǎng)的發(fā)展始終較為緩慢，落后于城市建設(shè)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

佛山城鎮(zhèn)配電網(wǎng)急需解決以下幾方面問題：

（1）由于電網(wǎng)建設(shè)資金緊張、管理體制不順等原因，佛山城鎮(zhèn)配電網(wǎng)發(fā)展較為緩慢，配電網(wǎng)供電能力存在嚴(yán)重不足。以順德容桂為例，2008年容桂的中壓線路有120回，其中重過載線路達(dá)27回。預(yù)計”十二五”期間供電負(fù)荷年均增長率將達(dá)12%，供需矛盾將進(jìn)一步加劇。

（2）中壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，多為輻射網(wǎng)，供電可靠性較低，可轉(zhuǎn)供電能力較低。2008年容桂的中壓環(huán)網(wǎng)線路只有26回，而不可轉(zhuǎn)供的線路多達(dá)88回，事故負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力差，檢修停電范圍大。

（3）現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)導(dǎo)線細(xì)、回路數(shù)少。2008年容桂10kV共有12條線路主干截面不合理，占線路總條數(shù)的10%，有的線路主干長度達(dá)16.97km，造成電能質(zhì)量低，線損率居高不下。

3.佛山城鎮(zhèn)配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電改造方案的探討

2010年開始，佛山供電局率先提出了配電網(wǎng)規(guī)劃改造，采用“主干配”環(huán)網(wǎng)饋線接線方式，逐步完善配電網(wǎng)架組網(wǎng)，提高供電可靠性和可轉(zhuǎn)供率。具體做法是根據(jù)負(fù)荷密度和運(yùn)行管理的需要，劃分成若干相對穩(wěn)定的供電片區(qū)，按片區(qū)進(jìn)行10kV配電網(wǎng)組網(wǎng)。各片區(qū)配電網(wǎng)的供電范圍不交錯重疊，片區(qū)劃分根據(jù)區(qū)內(nèi)實(shí)際負(fù)荷發(fā)展情況可以調(diào)整。

佛山供電局提出中壓配電網(wǎng)應(yīng)有一定的備用容量，其供電安全應(yīng)滿足以下要求：

（1）為市區(qū)（含市中心區(qū)）供電的變電站一段10kV母線檢修時，應(yīng)能使其饋線所帶負(fù)荷通過配電網(wǎng)轉(zhuǎn)移繼續(xù)向用戶供電；變電站一段10kV母線故障時，應(yīng)保證饋線所帶的重要負(fù)荷不間斷供電。

（2）為非市區(qū)供電的每座變電站的每段母線至少有二回線路與另一變電站互為環(huán)網(wǎng)。變電站之間必須有一定的互供電能力。在符合規(guī)劃的前提下，盡量多建環(huán)網(wǎng)線路。

根據(jù)佛山供電局的要求，各供電所根據(jù)各自的實(shí)際情況采用合適的組網(wǎng)方式。目標(biāo)網(wǎng)架為多分段兩聯(lián)絡(luò)結(jié)線。可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際的負(fù)荷發(fā)展情況，從單幅射、單聯(lián)絡(luò)逐步過渡，建議采用兩聯(lián)絡(luò)以內(nèi)的結(jié)線方式，即與某線路有直接聯(lián)絡(luò)關(guān)系的其它10kV線路，一般不超過2回；構(gòu)建環(huán)網(wǎng)時，互相間有聯(lián)絡(luò)關(guān)系的10kV線路，原則上不超過4回；每回線路的兩個聯(lián)絡(luò)點(diǎn)之間必須至少有1個分段開關(guān)，且各段負(fù)荷盡量平均分配。

佛山供電局提出了架空線路組網(wǎng)原則：

（1）要求架空線路主干線截面選用240mm2，分支線選用120mm2、70 mm2；能發(fā)展與其他線路形成聯(lián)絡(luò)的分支線，截面應(yīng)與主干線截面一致。

（2）要求主干線分段為2至4段。根據(jù)線路長度（1～2km）、每段所掛接的裝見容量（2000～3000kVA）等因素綜合確定。分支線長度大于1千米，或裝接用戶達(dá)4戶及以上，或裝見容量大于2000kVA時，在線路T接處加裝柱上分支開關(guān)。分支線分段不宜超過2段。

（3）組網(wǎng)步驟：負(fù)荷發(fā)展初期，采用架空單聯(lián)絡(luò)結(jié)線模式；負(fù)荷發(fā)展到一定階段（平均每回線路負(fù)載率接近40%時），如有新的報裝負(fù)荷，考慮構(gòu)筑多分段兩聯(lián)絡(luò)結(jié)線（3回線路為1組）；當(dāng)3回線路平均每回線路負(fù)載率接近55%時，考慮新建第四回線路構(gòu)筑多分段兩聯(lián)絡(luò)結(jié)線（4回線路為1組）；當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步發(fā)展時，多分段兩聯(lián)絡(luò)結(jié)線（4回線路為1組）不能滿足N-1供電可靠性要求時，不應(yīng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上再增加線路，而應(yīng)重新采用架空單聯(lián)絡(luò)結(jié)線再次循環(huán)發(fā)展。對于改造現(xiàn)有電網(wǎng)時，應(yīng)遵循便于過渡的原則，向單聯(lián)絡(luò)、多分段兩聯(lián)絡(luò)結(jié)線模式組網(wǎng)。

佛山供電局提出了電纜線路組網(wǎng)原則：

電纜網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分兩層，第一層為干線上的配電房（或開關(guān)房、環(huán)網(wǎng)箱），即主干配；第二層為主干配引出的配電設(shè)施。第一層為主環(huán)，主環(huán)結(jié)構(gòu)為：每一條主環(huán)線路上主干配的個數(shù)以5個及以下為宜；主環(huán)進(jìn)出線電纜截面為300mm2；主干配應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的分布情況和線路長度綜合設(shè)置，每一主干配的饋出裝見容量不宜小于2500kVA。主干配設(shè)置為：優(yōu)先考慮建設(shè)配電房（開關(guān)房），盡量少使用電纜分支箱。箱變不應(yīng)接入主環(huán)網(wǎng)；對于配電房或開關(guān)房，應(yīng)預(yù)留適當(dāng)數(shù)量的備用開關(guān)；若進(jìn)出開關(guān)數(shù)量大于6個，母線宜進(jìn)行分段；中壓配電房和開關(guān)房作為小區(qū)市政建設(shè)的配套工程，應(yīng)配合城市規(guī)劃、建設(shè)、改造以及小區(qū)開發(fā)同步進(jìn)行；中壓配電房或開關(guān)房的電纜進(jìn)出通道，其回路數(shù)應(yīng)與配電房（開關(guān)房）內(nèi)設(shè)置的進(jìn)、出線開關(guān)柜數(shù)量匹配；“2-1”單環(huán)網(wǎng)的總實(shí)供負(fù)荷不應(yīng)大于8000kW，裝見容量應(yīng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)加以控制；“3-1”單環(huán)網(wǎng)、“N供一備”或其它環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其供電容量按“N-1”原則校核。支環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)置為：支環(huán)從主環(huán)主干配中饋出，原則要求在同一段母線進(jìn)行自環(huán)；支環(huán)電纜截面不應(yīng)小于120mm2，支環(huán)的供電半徑不宜大于500m；支環(huán)的實(shí)供負(fù)荷不宜大于3000kW，裝見總?cè)萘坎灰顺^5000kVA。

主環(huán)網(wǎng)典型結(jié)線方式主要有“2-1”單環(huán)網(wǎng)；“3-1”單環(huán)網(wǎng)；N供一備（N≤3），要根據(jù)所在片區(qū)的電網(wǎng)現(xiàn)狀、地理環(huán)境、負(fù)荷分布及特性等因素，綜合考慮確定該區(qū)域所選用的目標(biāo)網(wǎng)架；對于新發(fā)展且負(fù)荷比較集中的區(qū)域建議采用“N供一備”結(jié)線模式；對于供電距離較長，負(fù)荷比較分散的區(qū)域建議采用“2-1”單環(huán)網(wǎng)或“3-1”單環(huán)網(wǎng)結(jié)線模式；負(fù)荷發(fā)展初期，采用電纜“2-1”單環(huán)網(wǎng)結(jié)線模式；負(fù)荷發(fā)展到一定階段（平均每回線路負(fù)載率接近40%時），如有新的報裝負(fù)荷，應(yīng)考慮新建第三回線路構(gòu)筑“2供一備”或“3-1”單環(huán)網(wǎng)； 當(dāng)“2供一備”平均每回線路負(fù)載率接近55%時，應(yīng)考慮新建第四回線路構(gòu)筑“3供一備”；

當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步發(fā)展時，“3供一備”或“3-1”單環(huán)網(wǎng)結(jié)線不能滿足N-1供電可靠性要求時，不應(yīng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上再增加線路，而應(yīng)重新采用電纜“2-1”單環(huán)網(wǎng)結(jié)線再次循環(huán)發(fā)展； 對于改造現(xiàn)有電網(wǎng)時，應(yīng)遵循便于過渡的原則，向“2-1”單環(huán)網(wǎng)、“3-1”單環(huán)網(wǎng)、“N供一備”結(jié)線模式組網(wǎng)。

環(huán)網(wǎng)供電改造方案選用的關(guān)鍵是分析原有線路的實(shí)際情況，科學(xué)規(guī)劃負(fù)荷分布，選好環(huán)網(wǎng)點(diǎn)。選好環(huán)網(wǎng)點(diǎn)必須選好中心開關(guān)房及路徑，并將之納入城鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃。主干配線路應(yīng)盡量沿城鎮(zhèn)規(guī)劃主干道上的綠化帶上架設(shè)，中心開關(guān)房也盡量建在城鎮(zhèn)規(guī)劃主干道旁。中壓配電房和開關(guān)房作為小區(qū)市政建設(shè)的配套工程，應(yīng)配合城市規(guī)劃、建設(shè)、改造以及小區(qū)開發(fā)同步進(jìn)行。

4.順德區(qū)容桂街道辦事處配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電改造的實(shí)例

容桂街道辦事處是順德中心城區(qū)的核心區(qū)，土地總面積80平方公里，常住人口約20.02萬人，供電人口約46.5萬人。容桂街道2011 年實(shí)現(xiàn)規(guī)模以上工業(yè)產(chǎn)值1650 億元；擁有工商企業(yè)2萬多家，其中超億元企業(yè)111家、超十億元企業(yè)19家、超百億元企業(yè)2家，高新技術(shù)企業(yè)48家，擁有海信科龍、德美化工、盈天醫(yī)藥、萬和新電氣、華聲股份等上市公司5家。容桂街道辦原來由容奇鎮(zhèn)和桂洲鎮(zhèn)合并而成，容奇片土地總面積約8平方公里，是順德起步較早的市鎮(zhèn)，工商業(yè)、房地產(chǎn)、貿(mào)易較為發(fā)達(dá)，城鎮(zhèn)主干道路規(guī)劃建設(shè)較為完善，2000年前，供電部門已進(jìn)行電纜化改造，與城建國土部門協(xié)商解決配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電的公用配電房的用地問題，實(shí)現(xiàn)了5個饋線組（以110kV容奇站不同母線饋出線的“3供一備”模式），對鎮(zhèn)面核心區(qū)域環(huán)網(wǎng)供電。2007年容奇遇到了百年不遇的內(nèi)澇，美景大廈和宏俊廣場地下配電房受淹，幸虧是環(huán)網(wǎng)供電，主干線供電沒有受到影響，供電部門調(diào)來箱變搶修，美景大廈和宏俊廣場用戶很快就恢復(fù)了供電。

2006年容桂的中壓線路有101回，其中環(huán)網(wǎng)線路只有16回。供電所開始著手謀劃配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電改造規(guī)劃，運(yùn)用“負(fù)荷島”理論，將容桂區(qū)域劃分為四大負(fù)荷片區(qū)，細(xì)分為48個子片區(qū)，結(jié)合市政規(guī)劃、“三舊”改造、工業(yè)園區(qū)建設(shè)、新住宅區(qū)建設(shè)等方面，根據(jù)佛山供電局的組網(wǎng)原則和要求，統(tǒng)籌規(guī)劃好變電站的布點(diǎn)、中壓線路環(huán)網(wǎng)改造、建設(shè)的進(jìn)程和投資預(yù)算，集中各種資源全面推進(jìn)環(huán)網(wǎng)供電改造。至2011年底，容桂中壓線路有158回，改造、建成環(huán)網(wǎng)線路81回（其中架空多分段單聯(lián)絡(luò)線路31回，電纜“4-1”環(huán)網(wǎng)線路36回，電纜“3-1”環(huán)網(wǎng)線路14回），可轉(zhuǎn)供線路61回，線路環(huán)網(wǎng)率為51.27%，可轉(zhuǎn)供電率為38.61%。2012年底，容桂新增環(huán)網(wǎng)線路46回，新增可轉(zhuǎn)供線路66回，使可轉(zhuǎn)供電率從2011年38.61%提升至80.38%。預(yù)計到2014年底實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)供電率100%。由此可見，按照上述的組網(wǎng)原則實(shí)施環(huán)網(wǎng)改造的效果是非常顯著的。

5.佛山城鎮(zhèn)配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)改造遠(yuǎn)景目標(biāo)

佛山城鎮(zhèn)配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)改造的遠(yuǎn)景目標(biāo)是：（1）以全閉環(huán)運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)自動化；（2）提高供電可靠性，使環(huán)網(wǎng)內(nèi)用戶達(dá)到“N-1”供電安全準(zhǔn)則，供電可靠率達(dá)到99.99%；（3）建立配電監(jiān)控系統(tǒng)，提高供電質(zhì)量，使電壓合格率達(dá)到99%；（4）在10KV供電線路發(fā)生永久性故障時，能自動進(jìn)行故障識別、故障隔離和恢復(fù)供電；（5）實(shí)現(xiàn)對用戶側(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控，以及遠(yuǎn)方抄表等負(fù)荷管理功能；（6）同時容納開環(huán)運(yùn)行的方式。