配電網(wǎng)改造技術分析

朱 輝

（國網(wǎng)河南省電力公司許昌供電公司）

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配電網(wǎng)改造技術分析

朱 輝

（國網(wǎng)河南省電力公司許昌供電公司）

摘要：我國配電網(wǎng)建設長期滯后于輸、發(fā)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡混亂、設備陳舊、容量不足、自動化水平低這些問題嚴重影響供電可靠性和電能質(zhì)量，所以配電網(wǎng)改造勢在必行。本文分析了配電網(wǎng)存在的問題與機遇，探討了配電網(wǎng)改造的思路與技術措施。

關鍵詞：配電網(wǎng)改造；問題；機遇；思路；技術措施

0 引言

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在發(fā)、輸、變、配、用幾大環(huán)節(jié)中與用戶的距離最近，它的可靠程度與用戶的關系最為密切。經(jīng)過多年的投入與發(fā)展，配電網(wǎng)在服務經(jīng)濟建設方面發(fā)揮了重要作用，但仍存在著許多短板，無論網(wǎng)架結構、設備狀況、電網(wǎng)管理，還是體現(xiàn)供電質(zhì)量的可靠性和線損水平都存在許多不足。過去為了應對電力缺口和用電需求往往沒有經(jīng)過合理規(guī)劃和設計，配電網(wǎng)也成為電力系統(tǒng)中最為脆弱的環(huán)節(jié)，面對來自環(huán)境生態(tài)和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的壓力，用電結構和配電網(wǎng)特征都將發(fā)生很大變化，配電網(wǎng)改造有著迫切的現(xiàn)實需求。因此，本文對配電網(wǎng)改造面臨的問題、機遇和需要采取的技術措施進行了分析和探討。

1 配電網(wǎng)存在的問題及面臨的機遇

1.1 配電網(wǎng)存在的問題

長期以來，我國電力建設有重上游輕下游的傾向，有人總結為“重發(fā)，輕供，不管用”，由于歷史問題多，配電網(wǎng)整體水平低、效率差，為了應對經(jīng)濟快速發(fā)展所產(chǎn)生的電力緊缺局面，常常采取就近拉線、臨時應付的做法，因而配電網(wǎng)存在較多問題，具體表現(xiàn)如下：①配網(wǎng)結構不合理，線路可靠性低。例如10kV配電網(wǎng)普遍存在“N－1”校驗通過率低的問題，其原因在于大量采用單輻射線路，聯(lián)絡線導線截面過小，受主變?nèi)萘肯拗齐y以轉(zhuǎn)移故障負荷，斷路器電流互感器（TA）過載等。②線路分段不合理。線路分段數(shù)較少時可通過增加分段數(shù)來提高供電可靠性，但在分段數(shù)達到一定程度后就不會再有明顯效果了，反而因為開關設備數(shù)量的大量增加，設備故障概率也隨之增大。③供電半徑過大，尤其偏遠地區(qū)因為負荷較小，供電半徑常超過規(guī)范規(guī)定的要求，導致供電質(zhì)量下降，但供電半徑過小，也存在主變間隔浪費、資源利用率低的問題。④線路負載不均衡。線路平均負載率可能并不高，但由于部分路段負載過重，使線路轉(zhuǎn)供能力較弱，整條線路可靠性較低。⑤設備陳舊，損耗率高。不少地區(qū)仍在使用S9及以下的高損耗配電變壓器，加上負載不均衡，容易出現(xiàn)過載、過熱現(xiàn)象。部分地區(qū)低壓配電網(wǎng)未能實現(xiàn)絕緣化率和電纜化率100％，存在明顯安全隱患。⑥配網(wǎng)自動化水平低。配電自動化設備覆蓋率低，不少線路分支仍以刀閘進行分段，發(fā)生故障時很難實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)供電。⑦配電網(wǎng)管理力量不足。由于電網(wǎng)發(fā)展前瞻性不足，基建、業(yè)擴、技改大修等任務又重，加上配電網(wǎng)自身問題較多以及技術人員業(yè)務不熟練，常造成大范圍停電，并且停電時間較長。

1.2 配電網(wǎng)改造的機遇

從“十二五”規(guī)劃以來，我國電網(wǎng)建設的重點就已轉(zhuǎn)移到配電網(wǎng)上，而且為了應對能源枯竭、氣候變化的挑戰(zhàn)，還將面對分布式電源大量接入和微電網(wǎng)控制問題，傳統(tǒng)電網(wǎng)在調(diào)度和控制能力上均無力承擔，所以歐美等國都在抓緊智能電網(wǎng)的建設步伐，我國也正朝這方向努力，配電網(wǎng)發(fā)展時逢難得的歷史機遇，因此，電力部門應抓住機遇，加快配電網(wǎng)改造，使電力系統(tǒng)的“瓶頸”能夠盡快得到解決。

2 配電網(wǎng)改造的目標與思路

配電網(wǎng)改造目標應是節(jié)能降損，提高供電可靠性，在改善網(wǎng)架結構、改造老舊線路設備的基礎上，加快配電網(wǎng)自動化建設，并將配電網(wǎng)建設成智能配電網(wǎng)。無論是智能電網(wǎng)這個終極目標，還是為提高供電可靠性而采取的實用化措施，都不可能一蹴而就，應從一次網(wǎng)架結構做起。首先建立布局合理、成熟穩(wěn)定、可靠性高的配電網(wǎng)架構，再結合自動化設備的配置，提升線路聯(lián)絡率和可轉(zhuǎn)供率。其次，要清醒認識到現(xiàn)場改造的難度、復雜性和艱巨性。由于許多配電設備資料缺失、原供設備廠家變化、現(xiàn)場設備預留空間不足等問題，配電網(wǎng)改造應采取靈活務實的做法，既要考慮長遠目標，也要解決現(xiàn)實問題。再次，還要考慮經(jīng)濟效益，應圍繞提升供電能力和改善關鍵指標這兩個方面，注重市場導向，充分利用現(xiàn)有資源，提高改造的實效。

3 配電網(wǎng)改造的技術措施

3.1 網(wǎng)架結構優(yōu)化

網(wǎng)架結構優(yōu)化是配電網(wǎng)改造的主要任務，應通過對配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析找出癥結所在。首先，對不滿足“N－1”原則的線路進行改造。例如對單幅射線路適時增加聯(lián)絡線路；調(diào)整聯(lián)絡線路中截面偏小的導線，提高線路容載能力；改變斷路器內(nèi)TA變比，以滿足“N－1”要求等。架空線路應當適當分段，并增加聯(lián)絡線，但按照相關規(guī)則，分段數(shù)不宜大于6，聯(lián)絡數(shù)不宜超過3，分段容量不宜超過3000kVA。對于分段數(shù)不足的線路，可通過加裝分段負荷開關來增加分段數(shù)。增加線路分段方式很多，如將T接開閉所串入主干線中，再利用開閉所間隔進行分段，而對電纜線路可將分接箱改造為開閉所；還可以利用開閉所將多個箱變進行串接。其次，根據(jù)條件可考慮在架空線路末端接入第二電源，條件受限可在線路中、后端接入第二電源，“雙電源”供電可提高線路供電可靠性，以后再過渡到多電源或N供1備方式。對電纜線路來說，首先要先通過“手拉手”方式實現(xiàn)單環(huán)網(wǎng)供電，再逐步過渡到雙環(huán)網(wǎng)供電。再次，對供電半徑過大的線路可通過移線、新增配變等方式轉(zhuǎn)供負荷，以縮短供電距離，降低線損。還可以通過輕載線路或新建線路轉(zhuǎn)供重載線路負荷，或者將占用間隔的小容量負載轉(zhuǎn)移到相鄰輕載線路上，騰出間隔接納轉(zhuǎn)供重載線路負荷或新增負荷。

3.2 陳舊設備改造

對使用年限長、產(chǎn)品型號陳舊的設備進行更新改造有利于節(jié)能降耗，例如S13變壓器比S7變壓器空載損耗下降50％以上，而在平均負載率較低地區(qū)可采用非晶合金變壓器。變壓器應按照“小容量、密布點、小半徑”的原則進行布置，即將其深入到負荷中心來減小低壓供電范圍。低壓供電半徑應盡量減少到150m以內(nèi)，這樣折算到變壓器干線側的電流可明顯減小，配電網(wǎng)線損率、電壓質(zhì)量都會顯著改善。架空線路改造應合理選用導線，中壓線路一般采用鋼心鋁絞線或耐熱合金導線，有腐蝕性地區(qū)（如沿海、污染工業(yè)區(qū)等）應采用防腐型鋼心鋁絞線。電纜線路應選用交聯(lián)聚乙烯銅心電纜。低壓架空線路應全部換為絕緣導線。導線截面應根據(jù)線路負載情況，按經(jīng)濟電流密度來選擇。對于自動化設備的配置，應根據(jù)實際情況選擇終端設備，例如重要聯(lián)絡、開關設備可采用三遙設備，而分支線路采用兩遙設備即可。由于電子設備對環(huán)境要求比較高，故應選用壽命長、耐嚴苛環(huán)境、免維護或少維護的產(chǎn)品。

3.3 智能配電網(wǎng)建設

智能配電網(wǎng)是一個長期目標，不同時期的側重點也不一樣。前面已介紹過，建設智能配電網(wǎng)是為了提升供電可靠性，并適應存在大量分布式電源和微電網(wǎng)的環(huán)境。目前，發(fā)達國家一些城市的供電可靠性已達到99.999％以上，而我國先進水平只能達到99.99％，一般城市達到99.9％就不錯了，這說明我國配電網(wǎng)改善的空間還是很大的，除了網(wǎng)架結構優(yōu)化和陳舊設備改造以外，必須依托智能配電網(wǎng)的建設，提高配電自動化水平。配電網(wǎng)自動化建設應立足于信息化、標準化和管理現(xiàn)代化。信息化是配電網(wǎng)數(shù)據(jù)整合、信息共享、實現(xiàn)“三遙”功能的基礎，標準化解決上下游無縫兼容的問題，系統(tǒng)架構應遵循IEC61968信息交換總線機制，配電網(wǎng)高級應用分析和建模要符合IEC61970標準，管理現(xiàn)代化是說配電網(wǎng)管理要在智能管理平臺上實現(xiàn)調(diào)度自動化、系統(tǒng)運行優(yōu)化、管理集成化的整合。目前，配電網(wǎng)自動化建設難以大面積推廣的主要原因是使用方面有缺陷，例如存在開關設備可靠性差、網(wǎng)絡通信不安全、電壓互感器鐵磁諧振、戶外電源壽命短等不足，解決這些問題的重要策略是采用智能一體化設備，例如智能斷路器、智能用戶分界開關、智能一體化環(huán)網(wǎng)柜等，它們深度整合一、二次設備，滿足即插即用、免維護、長壽命、高可靠性的要求。

4 結束語

本文認為配電網(wǎng)改造首先要探明所存在的問題，然后厘清改造思路，有針對性地實施。然而，配電網(wǎng)改造是一項長期的任務，必須將長期目標與短期目標結合起來，這樣有序推動，扎實前進，配電網(wǎng)改造才能取得更大的進步。

收稿日期：（2015-12-20）