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(shù)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(shè)長期滯后于輸、發(fā)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)混亂、設(shè)備陳舊、容量不足、自動化水平低這些問題嚴(yán)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(jī)遇，探討了配電網(wǎng)改造的思路與技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)改造；問題；機(jī)遇；思路；技術(shù)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(guān)系最為密切。經(jīng)過多年的投入與發(fā)展，配電網(wǎng)在服務(wù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(jié)構(gòu)、設(shè)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(yīng)對電力缺口和用電需求往往沒有經(jīng)過合理規(guī)劃和設(shè)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(jì)轉(zhuǎn)型的壓力，用電結(jié)構(gòu)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(shí)需求。因此，本文對配電網(wǎng)改造面臨的問題、機(jī)遇和需要采取的技術(shù)措施進(jìn)行了分析和探討。

1 配電網(wǎng)存在的問題及面臨的機(jī)遇

1.1 配電網(wǎng)存在的問題

長期以來，我國電力建設(shè)有重上游輕下游的傾向，有人總結(jié)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(yīng)對經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(jié)構(gòu)不合理，線路可靠性低。例如10kV配電網(wǎng)普遍存在“N－1”校驗(yàn)通過率低的問題，其原因在于大量采用單輻射線路，聯(lián)絡(luò)線導(dǎo)線截面過小，受主變?nèi)萘肯拗齐y以轉(zhuǎn)移故障負(fù)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(dá)到一定程度后就不會再有明顯效果了，反而因?yàn)殚_關(guān)設(shè)備數(shù)量的大量增加，設(shè)備故障概率也隨之增大。③供電半徑過大，尤其偏遠(yuǎn)地區(qū)因?yàn)樨?fù)荷較小，供電半徑常超過規(guī)范規(guī)定的要求，導(dǎo)致供電質(zhì)量下降，但供電半徑過小，也存在主變間隔浪費(fèi)、資源利用率低的問題。④線路負(fù)載不均衡。線路平均負(fù)載率可能并不高，但由于部分路段負(fù)載過重，使線路轉(zhuǎn)供能力較弱，整條線路可靠性較低。⑤設(shè)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(fù)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(shí)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(shè)備覆蓋率低，不少線路分支仍以刀閘進(jìn)行分段，發(fā)生故障時很難實(shí)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(kuò)、技改大修等任務(wù)又重，加上配電網(wǎng)自身問題較多以及技術(shù)人員業(yè)務(wù)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(jī)遇

從“十二五”規(guī)劃以來，我國電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)就已轉(zhuǎn)移到配電網(wǎng)上，而且為了應(yīng)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(dān)，所以歐美等國都在抓緊智能電網(wǎng)的建設(shè)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(jī)遇，因此，電力部門應(yīng)抓住機(jī)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(biāo)與思路

配電網(wǎng)改造目標(biāo)應(yīng)是節(jié)能降損，提高供電可靠性，在改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、改造老舊線路設(shè)備的基礎(chǔ)上，加快配電網(wǎng)自動化建設(shè)，并將配電網(wǎng)建設(shè)成智能配電網(wǎng)。無論是智能電網(wǎng)這個終極目標(biāo)，還是為提高供電可靠性而采取的實(shí)用化措施，都不可能一蹴而就，應(yīng)從一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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(gòu)，再結(jié)合自動化設(shè)備的配置，提升線路聯(lián)絡(luò)率和可轉(zhuǎn)供率。其次，要清醒認(rèn)識到現(xiàn)場改造的難度、復(fù)雜性和艱巨性。由于許多配電設(shè)備資料缺失、原供設(shè)備廠家變化、現(xiàn)場設(shè)備預(yù)留空間不足等問題，配電網(wǎng)改造應(yīng)采取靈活務(wù)實(shí)的做法，既要考慮長遠(yuǎn)目標(biāo)，也要解決現(xiàn)實(shí)問題。再次，還要考慮經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)圍繞提升供電能力和改善關(guān)鍵指標(biāo)這兩個方面，注重市場導(dǎo)向，充分利用現(xiàn)有資源，提高改造的實(shí)效。

3 配電網(wǎng)改造的技術(shù)措施

3.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化是配電網(wǎng)改造的主要任務(wù)，應(yīng)通過對配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析找出癥結(jié)所在。首先，對不滿足“N－1”原則的線路進(jìn)行改造。例如對單幅射線路適時增加聯(lián)絡(luò)線路；調(diào)整聯(lián)絡(luò)線路中截面偏小的導(dǎo)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(yīng)當(dāng)適當(dāng)分段，并增加聯(lián)絡(luò)線，但按照相關(guān)規(guī)則，分段數(shù)不宜大于6，聯(lián)絡(luò)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(fù)荷開關(guān)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(fù)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(fù)荷，或者將占用間隔的小容量負(fù)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(fù)荷或新增負(fù)荷。

3.2 陳舊設(shè)備改造

對使用年限長、產(chǎn)品型號陳舊的設(shè)備進(jìn)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(fù)載率較低地區(qū)可采用非晶合金變壓器。變壓器應(yīng)按照“小容量、密布點(diǎn)、小半徑”的原則進(jìn)行布置，即將其深入到負(fù)荷中心來減小低壓供電范圍。低壓供電半徑應(yīng)盡量減少到150m以內(nèi)，這樣折算到變壓器干線側(cè)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(yīng)合理選用導(dǎo)線，中壓線路一般采用鋼心鋁絞線或耐熱合金導(dǎo)線，有腐蝕性地區(qū)（如沿海、污染工業(yè)區(qū)等）應(yīng)采用防腐型鋼心鋁絞線。電纜線路應(yīng)選用交聯(lián)聚乙烯銅心電纜。低壓架空線路應(yīng)全部換為絕緣導(dǎo)線。導(dǎo)線截面應(yīng)根據(jù)線路負(fù)載情況，按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。對于自動化設(shè)備的配置，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇終端設(shè)備，例如重要聯(lián)絡(luò)、開關(guān)設(shè)備可采用三遙設(shè)備，而分支線路采用兩遙設(shè)備即可。由于電子設(shè)備對環(huán)境要求比較高，故應(yīng)選用壽命長、耐嚴(yán)苛環(huán)境、免維護(hù)或少維護(hù)的產(chǎn)品。

3.3 智能配電網(wǎng)建設(shè)

智能配電網(wǎng)是一個長期目標(biāo)，不同時期的側(cè)重點(diǎn)也不一樣。前面已介紹過，建設(shè)智能配電網(wǎng)是為了提升供電可靠性，并適應(yīng)存在大量分布式電源和微電網(wǎng)的環(huán)境。目前，發(fā)達(dá)國家一些城市的供電可靠性已達(dá)到99.999％以上，而我國先進(jìn)水平只能達(dá)到99.99％，一般城市達(dá)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(jié)構(gòu)優(yōu)化和陳舊設(shè)備改造以外，必須依托智能配電網(wǎng)的建設(shè)，提高配電自動化水平。配電網(wǎng)自動化建設(shè)應(yīng)立足于信息化、標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)“三遙”功能的基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化解決上下游無縫兼容的問題，系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)遵循IEC61968信息交換總線機(jī)制，配電網(wǎng)高級應(yīng)用分析和建模要符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)，管理現(xiàn)代化是說配電網(wǎng)管理要在智能管理平臺上實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動化、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、管理集成化的整合。目前，配電網(wǎng)自動化建設(shè)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(guān)設(shè)備可靠性差、網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，例如智能斷路器、智能用戶分界開關(guān)、智能一體化環(huán)網(wǎng)柜等，它們深度整合一、二次設(shè)備，滿足即插即用、免維護(hù)、長壽命、高可靠性的要求。

4 結(jié)束語

本文認(rèn)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(shí)施。然而，配電網(wǎng)改造是一項長期的任務(wù)，必須將長期目標(biāo)與短期目標(biāo)結(jié)合起來，這樣有序推動，扎實(shí)前進(jìn)，配電網(wǎng)改造才能取得更大的進(jìn)步。

收稿日期：（2015-12-20）