城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃方法探析

摘要：中低壓配電網(wǎng)絡(luò)在城市電網(wǎng)中有著重要地位，城市電網(wǎng)中有70%～80%的電力能源是通過(guò)中低壓配電網(wǎng)提供給居民使用的，因此進(jìn)行合理的配電網(wǎng)規(guī)劃直接關(guān)系著用戶是否能夠安全、可靠地用電。文章分析了城市里中低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃現(xiàn)狀，并對(duì)今后城市10kV配電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：城市電網(wǎng)；10kV配電網(wǎng)；規(guī)劃建設(shè)

中圖分類號(hào)：U665 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）05-0117-03

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及城市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，10kV配電網(wǎng)的建設(shè)工作嚴(yán)重滯后。為適應(yīng)我國(guó)的電力體制改革以及社會(huì)市場(chǎng)的發(fā)展需要，筆者就城市10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)現(xiàn)狀以及所存在的問(wèn)題展開(kāi)分析，并在本文中對(duì)城市10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃方法提出一些建議，以使我國(guó)的城市10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)能夠越來(lái)越完善。

1 10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃對(duì)城市電網(wǎng)的意義

城市配電網(wǎng)屬于城市發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，城市配電網(wǎng)的規(guī)劃直接影響著城市的發(fā)展速度，為了城市的發(fā)展需要，配電網(wǎng)應(yīng)與城市的發(fā)展規(guī)劃同步實(shí)行。因此，為了城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，城市配電網(wǎng)的規(guī)劃工作一定要科學(xué)合理，切實(shí)地結(jié)合城市發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)規(guī)劃。

配電網(wǎng)規(guī)劃中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有建設(shè)周期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)變動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)。而城市電網(wǎng)負(fù)荷的發(fā)展情況不定，因此，城市配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建設(shè)工作要以電網(wǎng)負(fù)荷為依據(jù)做相應(yīng)調(diào)整，所以對(duì)城市配電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整則需要更復(fù)雜一點(diǎn)。

對(duì)城市配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及設(shè)備進(jìn)行合理優(yōu)化，可大大提高配電網(wǎng)的供電能力以及供電質(zhì)量。城市配電網(wǎng)需覆蓋城市全部，所以若只憑借工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)處理超負(fù)荷線路，是不能根本性地解決供電瓶頸等問(wèn)題的。這就需從宏觀角度對(duì)城市配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，從而使城市配電網(wǎng)能夠發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益，并服務(wù)于社會(huì)。

2 城市10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃中所存在的問(wèn)題

2.1 電源點(diǎn)規(guī)劃不合理

我國(guó)早期城市10kV配電網(wǎng)由于沒(méi)有進(jìn)行整體的統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，所以導(dǎo)致電源點(diǎn)布點(diǎn)數(shù)量不足、區(qū)域分布不合理、供電線路工作半徑過(guò)大、電壓偏低、線損嚴(yán)重等一連串問(wèn)題，從而導(dǎo)致供電能力無(wú)法滿足負(fù)荷的增長(zhǎng)需求。另外，由于電源點(diǎn)的布點(diǎn)不足還會(huì)導(dǎo)致主線負(fù)載率不均衡，從而嚴(yán)重影響系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理

我國(guó)許多城市普遍存在配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不合理的情況。而這種不合理情況嚴(yán)重影響了城市供電系統(tǒng)的可靠性，也嚴(yán)重影響了我國(guó)迎峰度夏、迎峰度冬以及計(jì)劃?rùn)z修等工作。

2.3 10kV線路故障發(fā)生率高

我國(guó)城市配電網(wǎng)的輸電線路通常采用10kV架空線路，但是這種線路容易遭受外界環(huán)境因素影響從而出現(xiàn)故障，而且較容易出現(xiàn)絕緣老化和污閃等問(wèn)題，對(duì)供電的安全性及可靠性有極大影響。

2.4 負(fù)荷增長(zhǎng)速度較快

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)以及對(duì)中西部地區(qū)城市投入加大，使我國(guó)用電負(fù)荷呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，因此，原有電網(wǎng)線路已無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的用電需求，從而導(dǎo)致大部分線路超負(fù)荷工作，進(jìn)而大大降低供電線路可靠性。以北上廣和東南沿海城市為例，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展使區(qū)域電力負(fù)荷激增。

3 城市10kV配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)配電網(wǎng)已由傳統(tǒng)架空線路發(fā)展為電纜線路。而且一些結(jié)構(gòu)較為緊湊的設(shè)備、氧化鋅避雷器以及聚氯乙烯電纜的廣泛應(yīng)用，使曾經(jīng)的電氣設(shè)計(jì)尺度不能滿足現(xiàn)代電力事業(yè)發(fā)展的需要。因此，為適應(yīng)我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，城市10kV配電網(wǎng)的電氣設(shè)計(jì)深度需要加強(qiáng)。

3.1 保護(hù)電器級(jí)間的配合

我國(guó)目前多地所采用的10kV配電網(wǎng)的電氣設(shè)計(jì)里，變壓器的低壓側(cè)出線的總開(kāi)關(guān)選用短路瞬時(shí)保護(hù)以及過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)，母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)選用了短路瞬時(shí)保護(hù)以及過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)。這樣的配置無(wú)法滿足上下級(jí)保護(hù)選擇性動(dòng)作的要求。原因是由于變壓器母聯(lián)開(kāi)關(guān)、低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)以及低壓饋線開(kāi)關(guān)的距離較近，預(yù)期內(nèi)短路的電流差別過(guò)小，所以此類故障發(fā)生的時(shí)候，三個(gè)開(kāi)關(guān)瞬動(dòng)保護(hù)都動(dòng)作，從而造成母線停電，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)上下級(jí)選擇性動(dòng)作以及減小因故障導(dǎo)致的停電面積，這嚴(yán)重影響了供電的安全性與可靠性。

為使變壓器各開(kāi)關(guān)間上下級(jí)選擇性動(dòng)作，須滿足以下要求：

3.1.1 低壓側(cè)出線的總開(kāi)關(guān)（第一級(jí)）采用過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)以及短路短延時(shí)保護(hù)，母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)也采用過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)以及短路短延時(shí)保護(hù)。

3.1.2 低壓饋線開(kāi)關(guān)（第二級(jí)）則選用過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路瞬時(shí)保護(hù)和短路短延時(shí)保護(hù)。

3.1.3 第一級(jí)與第二級(jí)的短路短延時(shí)，須有一個(gè)不小于0.1～0.2s的級(jí)差時(shí)間，這樣在出現(xiàn)故障時(shí)，就只會(huì)造成低壓饋線的開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳開(kāi)，而不會(huì)造成三個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)跳開(kāi)從而導(dǎo)致母線停電的狀況。

3.2 變壓器低壓出口處短路電流計(jì)算

可將高壓側(cè)為無(wú)限大容量進(jìn)行計(jì)算，變壓器的低壓出口處的短路電流計(jì)算公式為：，其中Ik表示變壓器低壓側(cè)的短路電流；Sd表示變壓器短路的容量；Ue表示變壓器的低壓側(cè)的額定電壓。變壓器的高壓側(cè)為無(wú)限大系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，可得：，其中，St表示變壓器的額定容量；UK表示變壓器短路的阻抗百分?jǐn)?shù)。從以上兩式可知：，通過(guò)本式我們可算出低壓出口處的短路電流，如下表1所示：

3.3 并聯(lián)低壓電容補(bǔ)償裝置保護(hù)

根據(jù)施耐德電氣公司在2005年所提出的規(guī)范《低壓空氣斷路器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)》，電容器的補(bǔ)償裝置開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線長(zhǎng)期允許電流應(yīng)不小于電容器的額定電流1.5倍，即I≥1.5QC/（3×0.4），公式中QC表示電容器無(wú)功補(bǔ)償量。通過(guò)計(jì)算我們可以得到電容器的補(bǔ)償裝置開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線長(zhǎng)期允許電流值，詳見(jiàn)下表2所示：

4 城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃方法優(yōu)化

城市10kV配電網(wǎng)的規(guī)劃前提是要確定在區(qū)域內(nèi)新建或改建的電力設(shè)施的時(shí)間、位置、型號(hào)，以便能夠滿足未來(lái)電網(wǎng)高負(fù)荷發(fā)展的技術(shù)需要，并可以滿足城市未來(lái)發(fā)展規(guī)劃的要求。根據(jù)前文中的配電網(wǎng)規(guī)劃依據(jù)，在進(jìn)行城市10kV配電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)劃工作中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)的考慮：

（1）根據(jù)高壓站的建設(shè)及使用時(shí)間以及所在位置進(jìn)行供電區(qū)域劃分，以保證區(qū)域內(nèi)高壓站的負(fù)荷分配相對(duì)平均化。

（2）根據(jù)區(qū)域內(nèi)隨年的新增負(fù)荷來(lái)確定新增電纜以及架空回?cái)?shù)。

（3）對(duì)10kV電纜網(wǎng)線路的長(zhǎng)度、低壓線路以及配變?nèi)萘窟M(jìn)行估測(cè)。

（4）對(duì)10kV架空網(wǎng)線路的長(zhǎng)度、柱上開(kāi)關(guān)臺(tái)數(shù)、桿架變?nèi)萘?、低壓線路的長(zhǎng)度進(jìn)行估測(cè)。

在滿足以上幾點(diǎn)要求以后，基本可形成10kV配電網(wǎng)的地理接線圖，并可根據(jù)以上幾點(diǎn)逐年增設(shè)配電網(wǎng)新建項(xiàng)目。

5 結(jié)語(yǔ)

城市建設(shè)的發(fā)展使城市10kV配電網(wǎng)的線路布點(diǎn)空間不斷縮小，許多城市已暴露出供電布點(diǎn)不足以及電路走廊有限的問(wèn)題，有個(gè)別地區(qū)甚至出現(xiàn)沒(méi)有電源點(diǎn)以及出線走廊的極端現(xiàn)象，隨著社會(huì)的發(fā)展需要，城市10kV配電網(wǎng)的這種問(wèn)題日益加劇，因此，電力部門(mén)在進(jìn)行城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，要以發(fā)展的眼光對(duì)待，切實(shí)把握好城市發(fā)展方向，統(tǒng)籌進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃，從而使10kV配電網(wǎng)更好地服務(wù)于社會(huì)發(fā)展需要，滿足城市供電需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹立成.城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)分析[J].科技風(fēng)，2012，（19）：154-169.

[2] 李威武.城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)[J].中國(guó)電力教育，2012，（12）：142-143.

[3] 趙成峰，趙抗抗.城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方法分析

[J].民營(yíng)科技，2012，（12）：349-351.

[4] 王永宏.城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃方法探討[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2008，（24）：402-403.

[5] 林振曉.城市10kV配電網(wǎng)建設(shè)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，（28）：96-100.

作者簡(jiǎn)介：江宇超（1975-），男，廣東佛山人，廣東電網(wǎng)公司佛山禪城供電局助理工程師，工程碩士，研究方向：配電網(wǎng)規(guī)劃及主網(wǎng)、配網(wǎng)工程管理。

（責(zé)任編輯：文 森）