城市配電網(wǎng)配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策

陳萬(wàn)金

【摘 要】伴隨著用電需求的增大，電網(wǎng)用電負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求，在這種情況下，要求電力部門(mén)做好配電網(wǎng)配電線路的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，以此來(lái)保證電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。本文從中高壓配電網(wǎng)出發(fā)，對(duì)配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策進(jìn)行了分析，希望能夠提高用電質(zhì)量和用電安全，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);配電線路;設(shè)計(jì)優(yōu)化

中圖分類號(hào)： TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）21-0238-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.111

0 前言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了人們生活水平的提高，也使得電力在人們的日常工作和生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，人們對(duì)于供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求。伴隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得越發(fā)復(fù)雜，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，產(chǎn)生的影響不容忽視，輕則導(dǎo)致大面積停電，重則引發(fā)整個(gè)電力系統(tǒng)癱瘓?；诖?，需要電力部門(mén)切實(shí)做好配電網(wǎng)配電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在提升電網(wǎng)運(yùn)行效果的同時(shí)，減少線路損耗，順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求。

1 中高壓配電網(wǎng)設(shè)計(jì)

一是35kV及以上高壓配電網(wǎng)設(shè)計(jì)，從保障電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的角度，一般需要至少設(shè)置兩個(gè)供電電源，電源互為備用，形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在對(duì)配電網(wǎng)外徑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該做好區(qū)域負(fù)荷分析，制定切實(shí)有效的配網(wǎng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，確保其能夠與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃相使符合，同時(shí)具備一定超前性。二是10kV中壓配電網(wǎng)設(shè)計(jì)，需要根據(jù)實(shí)際情況，在環(huán)網(wǎng)式、放射式和樹(shù)干式中選擇，主城區(qū)、城市核心區(qū)宜采用環(huán)網(wǎng)式+放射式供電，環(huán)網(wǎng)式為主、放射式為輔的供電方式。對(duì)于城市中特別重要的負(fù)荷宜獨(dú)立供電，采用兩回路或三回路從周邊不同變電站或同一變電站的不同變壓器引接，以滿足供電可靠性要求。城市正常負(fù)荷以環(huán)網(wǎng)式供電為主，對(duì)于一些老城區(qū)或容量較小、供電可靠性要求不高的負(fù)荷，因線路走廊困難或造價(jià)太高，可從環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)引出分支線放射式供電，引出點(diǎn)應(yīng)采用斷路器保護(hù)，以保證分支線故障時(shí)切除，不影響主干網(wǎng)運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，環(huán)網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行，將主干線分為兩到三段，選擇恰當(dāng)位置設(shè)置負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器，以滿足“手拉手”供電的需求。不僅如此，這樣的配網(wǎng)設(shè)計(jì)能夠確保線路檢修環(huán)節(jié)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，提升供電可靠性。三是中壓配電網(wǎng)主供電結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在城市中壓配電網(wǎng)主要層級(jí)為變電站（含220kV、110kV、35kV變電站）、中壓開(kāi)閉所、中壓環(huán)網(wǎng)柜、終端變配電所（含公變和用戶專變），從變電站直接引出放射式供電或環(huán)網(wǎng)供電，供電可靠性高，但有大部分區(qū)域離變電站較遠(yuǎn)、受變電站本身中壓間隔、中壓線路走廊限制，宜根據(jù)負(fù)荷發(fā)展預(yù)測(cè)規(guī)劃設(shè)置若干中壓開(kāi)閉所作為本區(qū)域供電主電源。在區(qū)域內(nèi)開(kāi)閉所引出環(huán)網(wǎng)式供電或放射式供電，為保證供電可靠性，開(kāi)閉所主接線一般采用兩進(jìn)線單母線分段（分段運(yùn)行、互為備用）或三進(jìn)線單線分段（兩運(yùn)一備）接線方式，以滿足N-1供電可靠性要求，開(kāi)閉所進(jìn)線電源引自不同變電站或同一變電站的不同主變。四是中壓主網(wǎng)架導(dǎo)線截面設(shè)計(jì)，在實(shí)際操作中，主網(wǎng)架導(dǎo)線截面的選擇都需要考慮負(fù)荷現(xiàn)狀及其增長(zhǎng)規(guī)律，確保其能夠與城市近期發(fā)展規(guī)劃保持高度一致性，同時(shí)要求其必須能夠滿足供電可靠性的相關(guān)要求，結(jié)合經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算、允許電壓計(jì)算和允許電流計(jì)算等，對(duì)導(dǎo)線截面進(jìn)行確定。為便于平時(shí)運(yùn)行時(shí)區(qū)分、也便于備件通用，中壓電纜截面選擇不宜過(guò)多，如選擇400mm2、300mm2、240mm2、150mm2、70mm2，主干網(wǎng)或開(kāi)閉所進(jìn)線選擇400mm2、300mm2，區(qū)域內(nèi)環(huán)網(wǎng)選擇240mm2、150mm2，終端變壓器選擇70mm2?？紤]夏季氣溫高，冰箱、空調(diào)等大功率電器的廣泛使用會(huì)導(dǎo)致電力出現(xiàn)負(fù)荷高峰，導(dǎo)線截面必須能夠保證負(fù)荷高峰時(shí)期的配網(wǎng)運(yùn)行安全。大量實(shí)踐表明，在導(dǎo)線截面選擇方面，需要充分考慮電網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，留出一定富余。部分城市早期配電網(wǎng)規(guī)劃缺乏合理有效的分析，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，供需矛盾越發(fā)凸顯，對(duì)于一些無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求的配網(wǎng)線路，需要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行更換，不僅需要耗費(fèi)更多的資金，還會(huì)對(duì)供電質(zhì)量和供電服務(wù)造成負(fù)面影響[1]。

2 配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策

這里的配電線路設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是針對(duì)與人們工作生活密切相關(guān)的低壓配電線路而言，以某老舊居民住宅小區(qū)為例，共有8棟6層建筑，其中兩棟為3個(gè)單元，其余六棟均為2個(gè)單元，每單元兩戶，對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，可以分為兩種不同的情況，一是近期負(fù)荷，按照每戶4kW進(jìn)行考慮，二是遠(yuǎn)期負(fù)荷，按照每戶6kW計(jì)算，需要對(duì)現(xiàn)有的配電變壓器的容量進(jìn)行調(diào)整，確保其能夠滿足小區(qū)居民的正常用電需求。

2.1 主干網(wǎng)架優(yōu)化

老舊居民小區(qū)、城中村等配網(wǎng)主干網(wǎng)架設(shè)計(jì)中，可以選擇鋁芯絕緣導(dǎo)線和銅芯低壓電纜兩種配電線路，在實(shí)際安裝環(huán)節(jié)，架空絕緣導(dǎo)線設(shè)置電線桿進(jìn)行線路架設(shè)，也可以沿建筑主體，利用一字鐵與工字鐵對(duì)配電線路進(jìn)行同定安裝，以三相四線制來(lái)保證配電線路的水平排列。低壓電網(wǎng)中可以采用TN-C-S系統(tǒng)，在主干線末端和分支位置分別設(shè)置中性線重復(fù)接地，在進(jìn)戶電表箱處重復(fù)接地，N線與PE線分開(kāi)。在對(duì)導(dǎo)線截面進(jìn)行選擇時(shí)，需要充分考慮居民小區(qū)的實(shí)際情況，如果短期內(nèi)不會(huì)對(duì)建筑進(jìn)行改造，則需要結(jié)合遠(yuǎn)期負(fù)荷規(guī)劃確定導(dǎo)線截面，一方面確保配變?nèi)萘磕軌螂S著用電負(fù)荷的增長(zhǎng)而增加，另一方面主干網(wǎng)也可以充分滿足人們的用電需求，更能夠避免出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)的情況，避免了資金浪費(fèi)問(wèn)題[2]。近期負(fù)荷隨著生活水平提高、城市美化、供電可靠性、安全性要求提高，新建小區(qū)及主城區(qū)舊小區(qū)改造項(xiàng)目，主要采用銅芯低壓電纜入地敷設(shè)或地下室橋架敷設(shè)，因電纜材料在整個(gè)配網(wǎng)工程中的造價(jià)比重很大，優(yōu)化以縮短電纜路由為主，考慮到電壓損耗，一般要求低壓電纜供電半徑不超過(guò)250米。以本小區(qū)為例，近期負(fù)荷864kW，取同時(shí)系數(shù)0.4，計(jì)算容量為346kW;遠(yuǎn)期負(fù)荷1296kW，取同時(shí)系數(shù)0.4，計(jì)算容量為518kW。變壓器按遠(yuǎn)期容量配置一臺(tái)630KVA箱式變配電所，低壓主干網(wǎng)架可以選擇三路185mm2鋁芯絕緣導(dǎo)線或185mm2銅芯電纜，每棟樓分支可以選擇70mm2絕緣導(dǎo)線或70mm2銅芯電纜，能夠切實(shí)滿足居民用電需求。

2.2 電表集裝箱優(yōu)化

在每棟樓每單元1樓和2樓之間，設(shè)置一到兩個(gè)電表集裝箱，從方便抄表的角度，電表箱的安裝可以應(yīng)該采用嵌入式或者壁掛式，最好設(shè)置在樓道內(nèi)，在避免陽(yáng)光直射和雨水的同時(shí)，也可以為檢修維護(hù)工作提供便利。通常來(lái)講，電表集裝箱可以采用不銹鋼或者玻璃鋼材質(zhì)。在一個(gè)集裝箱內(nèi)，宜多設(shè)置一塊公用電表（走廊、樓道、通信等用電），表箱進(jìn)線開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)置帶漏電保護(hù)功能斷路器，且應(yīng)加裝浪涌保護(hù)器。宜配置智能電表，帶遠(yuǎn)程抄表功能，在變電所設(shè)置公變采集和遠(yuǎn)程抄表一體化終端，終端與智能電表之間采用載波通信。

2.3 架空接戶線優(yōu)化

接戶線指從低壓主線或者直線引入到集中裝電能表箱的配電線路，一般呈三相四線水平排列，可以采用架空敷設(shè)的方式，也可以在每棟樓的單元口設(shè)置PVC套管，線路由套管引入表箱。如果同一條主線下，引入的接戶線數(shù)量較大，可以先將其接入到分線箱中，然后經(jīng)由分線箱實(shí)現(xiàn)與集中電表箱的連接。接戶線通常會(huì)選擇鋁芯絕緣導(dǎo)線，在確定導(dǎo)線截面時(shí)，需要考慮電表箱內(nèi)電能表的數(shù)量。例如，在小區(qū)中，每單元設(shè)置一個(gè)表箱，其中存在12塊電能表，則接戶線可以選擇70mm2鋁芯絕緣導(dǎo)線，中性線與相線截面保持一致[3]。

2.4 室內(nèi)配線優(yōu)化

在對(duì)建筑內(nèi)部配線工程改造環(huán)節(jié)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分電力暗線存在各種各樣的問(wèn)題，如質(zhì)量較差、導(dǎo)線截面小等，可能會(huì)影響供電質(zhì)量和用電安全。對(duì)此，需要做好室內(nèi)配線優(yōu)化設(shè)計(jì)，一方面，室內(nèi)配線不僅必須滿足可靠供電的要求，還必須保證布局合理，安裝牢固，符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范，確保技術(shù)人員能夠依照線路絕緣層顏色，分清火線、零線和底線。絕緣導(dǎo)線的選擇應(yīng)該確保額定電壓不超過(guò)線路工作電壓，絕緣符合線路安裝方式及敷設(shè)環(huán)境要求，做好相應(yīng)的防火工作;另一方面，如果導(dǎo)線穿管為鋼管，需要進(jìn)行接地處理，若多個(gè)回路導(dǎo)向存在于同一個(gè)管中，需要將其數(shù)量控制在8根以內(nèi)，并確保絕緣導(dǎo)線絕緣電壓不低于500V[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在對(duì)配電網(wǎng)配電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，需要充分考慮城市發(fā)展規(guī)劃和實(shí)際情況，做好全面細(xì)致分析，明確配電線路設(shè)計(jì)的原則和方法，對(duì)具體實(shí)施階段需要注意的問(wèn)題進(jìn)行處理，保證配電線路的設(shè)計(jì)質(zhì)量和輻射效果，為電力用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、更加可靠、更加安全的電力服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

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