現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造研究

(西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院，陜西省西安市，710065)

1 引言

為了保障現(xiàn)代城市生活、生產(chǎn)，推動(dòng)現(xiàn)代城市建設(shè)，當(dāng)前我們必須要將現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造作為一個(gè)關(guān)鍵課題，積極加強(qiáng)相關(guān)的研究、探討與實(shí)踐，客觀認(rèn)識(shí)當(dāng)前城市配電網(wǎng)存在的問題，明確現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造的基本原則，并采取科學(xué)策略切實(shí)提高城市配電網(wǎng)供電的質(zhì)量和穩(wěn)定性、安全性。

2 當(dāng)前城市配電網(wǎng)的現(xiàn)狀

我國(guó)的城市化進(jìn)程推進(jìn)相對(duì)緩慢，當(dāng)前運(yùn)行的配電網(wǎng)建成時(shí)間也并不晚，但是當(dāng)時(shí)受技術(shù)與思想方面的限制影響，其規(guī)劃設(shè)計(jì)方面缺少長(zhǎng)遠(yuǎn)性的考慮，因此在社會(huì)生活、生產(chǎn)用電需求顯著增長(zhǎng)的當(dāng)下，老舊配電網(wǎng)便顯現(xiàn)出了不少的問題。

2.1 配電網(wǎng)設(shè)備以及布局有待更新和完善

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，城市配電網(wǎng)的覆蓋范圍也需要隨著擴(kuò)大，其中需要集成和應(yīng)用諸多的設(shè)備，才能保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，這些設(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)含量，便決定著配電網(wǎng)的運(yùn)行情況。另外，在城市功能和區(qū)域劃分越來越復(fù)雜的情況下，配電網(wǎng)的構(gòu)造也會(huì)隨之變得復(fù)雜，因此配電網(wǎng)布局，又成為了影響其運(yùn)行的另一要素。不過就當(dāng)前的實(shí)際情況來看，我國(guó)很多城市配電網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)開始出現(xiàn)了明顯的老舊現(xiàn)象，而且技術(shù)含量較低，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行，使得大量的設(shè)備不堪重負(fù)，而且難以實(shí)現(xiàn)一些智能化、自動(dòng)化的配電網(wǎng)控制功能，故障發(fā)生率較高，供電的質(zhì)量、穩(wěn)定性難以得到保障，而且較為容易引起安全事故[1]。再者，當(dāng)前我國(guó)多數(shù)城市的配電網(wǎng)都是拼接式的構(gòu)建起來了的，早期沒有考慮到電網(wǎng)各個(gè)電源點(diǎn)的分部情況，也并沒有針對(duì)性的考慮到各個(gè)區(qū)域的用電需求，同時(shí)布局較為混亂，一旦出現(xiàn)了高峰用電，就會(huì)導(dǎo)致局域供電不穩(wěn)，而且還會(huì)給配電網(wǎng)的管理、維護(hù)等工作帶來諸多的困難。

2.2 配電網(wǎng)線路負(fù)荷不均勻

目前，我國(guó)城市配電網(wǎng)線路負(fù)荷不均勻的問題也較為突出，這是由多方面的因素所導(dǎo)致的，例如周期性的人口流動(dòng)，這屬于是客觀原因，基本上不可能避免，如果區(qū)域范圍內(nèi)，人口數(shù)量增加，會(huì)使得配電網(wǎng)線路負(fù)荷大大增加，相反如果人口數(shù)量減少的話，就必然會(huì)使得負(fù)荷大大下降，甚至可能經(jīng)常性的空載，空載會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)設(shè)備及資源浪費(fèi)，滿載配電網(wǎng)線路又可能會(huì)發(fā)生故障，導(dǎo)致供電的穩(wěn)定性等大大下降[2]。另一方面的原因，屬于主觀原因，即配電網(wǎng)自身在線路的規(guī)劃、建設(shè)中，就缺少科學(xué)、長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮，用電量大的區(qū)域，線路負(fù)荷能力差，用電量少的區(qū)域，線路負(fù)荷能力又過高，得不到全面的利用。

2.3 配電網(wǎng)建設(shè)和管理的規(guī)范性較低

早期，我國(guó)對(duì)城市配電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)范、要求不是非常高，因此在建設(shè)過程當(dāng)中，可能存在諸多操作方法、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不符合當(dāng)前要求的情況，導(dǎo)致配電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性降低。另外是在配電網(wǎng)的管理方面，情況同樣是如此，如部分區(qū)域的配電網(wǎng)時(shí)常處在管理真空狀態(tài)，沒有能夠得到有效的維護(hù)[3]。再者是沒有引進(jìn)先進(jìn)的管理理念、管理方法，導(dǎo)致配電網(wǎng)管理的成效不理想，難以隨時(shí)保證配電網(wǎng)良好的運(yùn)行狀態(tài)。

2.4 配電網(wǎng)故障發(fā)生率較高

目前，我國(guó)很多城市的配電網(wǎng)故障發(fā)生率依然較高，這顯然會(huì)給城市的生活、生產(chǎn)帶來不利影響，之所以出現(xiàn)這樣的情況，除了設(shè)備、路線的老化，負(fù)荷不均勻，以及規(guī)范性較差方面的原因之外，高架線也是一個(gè)主要原因。早期我國(guó)城市配電網(wǎng)建設(shè)，高架線應(yīng)用非常多，而且現(xiàn)在依然還有大量的高架線在繼續(xù)使用，這種線路受自然因素作用，常常會(huì)發(fā)生損壞，而且老舊速度更快，因而導(dǎo)致了配電網(wǎng)故障的頻發(fā)，而且這種架線方式，對(duì)于后期的維修、維護(hù)、管理來說，操作難度也較大。

3 現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則

在現(xiàn)代城市配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造中，我們必須要遵循兩點(diǎn)最基本的原則，以此為指導(dǎo)，科學(xué)的落實(shí)相關(guān)工作，從而保證配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造方向的正確性。

3.1 實(shí)用與超前相結(jié)合

之所以我國(guó)城市當(dāng)前的配電網(wǎng)在短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了各種問題，主要原因之一便是缺少長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮，沒有考慮到今后用電需求的變化，沒有留足余留空間、升級(jí)空間，因此當(dāng)前便需要大改大造，才能從新滿足社會(huì)生活、生產(chǎn)需求。因此在現(xiàn)代城市的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造中，我們便需要具有超前的思維，對(duì)未來的用電需求以及電力技術(shù)做出預(yù)測(cè)，留足余留空間、升級(jí)空間[4]。當(dāng)然，一味的追求高性能、高技術(shù)水平也是錯(cuò)誤的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致成本的浪費(fèi)，所以最終需要做到實(shí)用與超前相結(jié)合，以滿足社會(huì)生活、生產(chǎn)需求，同時(shí)為未來的供電需求、供電升級(jí)提前奠定基礎(chǔ)，并合理的控制成本，避免資金、資源的浪費(fèi)。

3.2 協(xié)調(diào)好規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造的社會(huì)關(guān)系

除了做到實(shí)用與超前相結(jié)合之外，現(xiàn)代城市的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造中，其還必須要協(xié)調(diào)好與社會(huì)之間的關(guān)系，例如要考慮到城市的功能和區(qū)域劃分，對(duì)于用電需求量較高的功能區(qū)域，應(yīng)增強(qiáng)其線路的負(fù)荷能力。再者是建設(shè)改造過程中，不能對(duì)群眾的生活、生產(chǎn)造成過大、過久的影響，應(yīng)提前做好科學(xué)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，以及建設(shè)改造安排，快速的完成相關(guān)工作，而且要注意避免環(huán)境污染，提高電網(wǎng)建設(shè)改造的綜合效益。

4 現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造策略

在當(dāng)前的現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造中，我們應(yīng)當(dāng)科學(xué)的采取以下策略，落實(shí)好相關(guān)工作。

4.1 充分調(diào)查了解城市用電和發(fā)展需求情況

現(xiàn)代城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造是需要以現(xiàn)實(shí)為基本依據(jù)的，所以在開展相關(guān)工作的前期，必須要充分調(diào)查了解城市用電和發(fā)展需求情況。例如，應(yīng)當(dāng)通過相關(guān)的技術(shù)設(shè)備，對(duì)城市各個(gè)地區(qū)以及整體的電網(wǎng)負(fù)載情況進(jìn)行收集，按時(shí)段分析各類數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的匯總，為規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)改造工作提供參考、依據(jù)[5]。再者，應(yīng)當(dāng)科學(xué)、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將來城市的發(fā)展，如其功能分區(qū)的調(diào)整，城市的生活、生產(chǎn)以及公共服務(wù)用電可能出現(xiàn)怎樣的變化，以及未來的電力技術(shù)有哪些方面的升級(jí)和變化等，以便在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)改造中，做好相關(guān)的預(yù)留和準(zhǔn)備工作，保證配電網(wǎng)能夠長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)、滿足城市用電需求。

4.2 提高配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造的合理性

在對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，也需要注意相關(guān)問題，并且要著力提高合理性，滿足用電需求。例如，常規(guī)電源接入系統(tǒng)的“N-1原則”、聯(lián)絡(luò)線的分層分區(qū)處理等。技術(shù)人員可以通過增加弱受端系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)無功備用、適當(dāng)解開電源等方式來處理結(jié)構(gòu)運(yùn)作。以10kV電網(wǎng)的線路供電半徑設(shè)計(jì)為例，10kV線路經(jīng)濟(jì)供電半徑的最優(yōu)供電半徑關(guān)系式為：

(1)

式中，Lj為10kV配電線路經(jīng)濟(jì)供電半徑(km)；σ為供電范圍內(nèi)的平均負(fù)荷密度(kW/km2)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，以便于實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)常采用計(jì)算系數(shù)并分段取常數(shù)的方法，可導(dǎo)出經(jīng)濟(jì)供電半徑的直接計(jì)算公式為：

(2)

式中，KL為經(jīng)濟(jì)供電半徑計(jì)算常數(shù)，可按不同負(fù)荷密度分段取值，見表1：

表1 供電半徑計(jì)算常數(shù)取值表

4.3 科學(xué)地進(jìn)行電壓分級(jí)

隨著現(xiàn)代城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷深入推進(jìn)，城市人口的數(shù)量大大增加，而且各類生活、生產(chǎn)設(shè)施與設(shè)備的耗電量大大增加，極大的提高了用電需求。在這樣的情況之下，要想始終保障和滿足用電需求，我們就需要對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的管理工作，做出科學(xué)的優(yōu)化。例如，在實(shí)際的管理工作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行合理的分級(jí)，按照逐級(jí)劃分、分級(jí)傳導(dǎo)、級(jí)級(jí)負(fù)責(zé)的基本原則，有序的推進(jìn)管理工作。與此同時(shí)，還要對(duì)管理工作的內(nèi)容、職責(zé)進(jìn)行明確的劃分，避免相互推諉的情況出現(xiàn)，制定相應(yīng)的管理工作考核制度，將責(zé)任追究到具體人頭，獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，促使所有工作人員都能夠落實(shí)自己的管理工作，確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。

4 加強(qiáng)對(duì)城市高壓配電網(wǎng)的建設(shè)

由于現(xiàn)代城市的生活、生產(chǎn)用電需求越來越高，所以高壓配電網(wǎng)的建設(shè)，就顯得尤為的必要，只有通過高壓配電的使用，才能使得現(xiàn)代城市用電得到最大的保障[6]。在設(shè)計(jì)規(guī)劃與建設(shè)改造中，我們需要明確的是，一定要保證高壓配電網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量和邏輯區(qū)域劃分，即使某一線路發(fā)生了故障，也要確保其他的線路不受影響，能夠正常的運(yùn)行、供電，同時(shí)還需要借助其他先進(jìn)的自動(dòng)化維護(hù)設(shè)備、控制設(shè)備，對(duì)高壓配電網(wǎng)來進(jìn)行保護(hù)。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代城市的建設(shè)過程當(dāng)中，我們對(duì)于配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造工作，必須要引起高度的關(guān)注和重視，必須要客觀認(rèn)識(shí)到當(dāng)前城市配電網(wǎng)存在的問題，并采取科學(xué)的策略，落實(shí)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)改造的質(zhì)量，確保供電的穩(wěn)定性、安全性，從而保障社會(huì)生活、生產(chǎn)，促進(jìn)城市建設(shè)。