城市配電網建設改造與規(guī)劃設計的思考論文
論文摘要：中小城市供電應以市場需求為導向 ,以提高供電可靠性、電能質量、降損節(jié)能、建設現代化的城市配電網絡為目標 ,最大限度地滿足社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高對用電的需求 ,進行配電網的改造與建設。本文針對全國中小城市配電網的現狀和做配電網規(guī)劃設計的體會 ,提出我國中小城市進行配電網建設改造與規(guī)劃設計的基本思路。
論文關鍵詞：配電網,改造,規(guī)劃,設計
城市配電網是城市現代化建設中重要的基礎設施。改造與建設發(fā)展城市配電網是開拓城市電力市場，發(fā)展城市經濟和提高人民生活水平對用電需求的必由之路。長期以來，重發(fā)輕供不管用的觀念使配電網建設改造未得到應有的重視，特別是中小城市，中低壓配電網沒有統(tǒng)一規(guī)劃進行發(fā)展建設，私拉亂接形成了零亂的網絡。設備技術性能落后，線路老化，事故頻發(fā)，供電可靠性差，電能質量低，嚴重影響人民生活水平的提高和國民經濟建設的發(fā)展。以前，由于在電力建設上投入的資金匱乏，所以我們把電力發(fā)展的重點放在了電源點即發(fā)電廠的建設上。而在電網建設上，又將建設及改造的重點放在了技術含量高、對供電能力和安全穩(wěn)定運行起關鍵作用的輸電網及變電站的建設上。忽略了結構簡單、運行要求低、對整個電網的影響范圍小的10kV及以下配電網的建設。從宏觀上看，我國配電網一直處于投資不足狀態(tài)，發(fā)電/輸電/配電的投資比例2000年為1:1.3:3.3，到2002年發(fā)展為1:1.45:3.7而據考察日本達到1:1:4.2美國是1:0.9:4.2，英國是1:1:4.4，相比之下，我國在10kV及以下配電網上的投資太少，投資不足直接導致配電網各項技術經濟指標的降低。
改革開放以來，特別是國家加大城網和農網改造力度以后，中小城市開始對落后陳舊的城市供電線路進行整頓改造，新建了一此供配電線路、變電站和配電臺區(qū)，但是由于缺乏全面長遠的配電網規(guī)劃，在對負荷的估計預測、對供電可靠性和電能質量的要求、對配電網建設與城市建設環(huán)境協調等力面都暴露出改造建設后的配電網和設施不能適應城市高速建設以及經濟發(fā)展和人民生活水平提高對用電的要求，嚴重影響了電力市場的發(fā)展。目前，我國城市配電網存在的主要問題是：供電能力不足，電網結構薄弱，備用切換能力差，達不到“N-1”的安全準則，供電可靠性不高，電壓質量差，線路損耗高，經濟性差，設備陳舊、技術落后。為了解決以上問題，我們必須對城市配電網的建設改造提出高起點、超前性的規(guī)劃和技術標準，使配電網能完全實現其基本功能，即：能從不同變電站之間或同一變電站的不同母線上獲取電源，形成“手拉手”的串型網絡，使每個變電站正常供電方式下都有自己明確的供電區(qū)域，形成分區(qū)供電。此外，還應針對城市配電網高負荷密度、大容量、高可靠性、線路走廊緊張、設備占地空間狹小的特點，設計一種結構簡單合理、層次清晰、運行靈活可靠、設備小型化、線損及運營成本相對較低的配電網網架結構。
隨著《電力法》的實施和社會主義市場經濟的建立,電能作為一種商品進入市場,接受用戶的監(jiān)督和選擇,因此配電網的改造與建設就要適應電力市場的發(fā)展;同時電力供應是社會公用事業(yè),配電網的改造與建設必須服務于社會,為經濟發(fā)展、城市建設和人民生活服務。開拓電力市場,服務于社會,是城市配電網改造與建設要解決的中心課題。這個中心課題要達到的目標,就是中心城市供電應以市場需求為導向,提高供電可靠性和電能質量、降損節(jié)能,建設成現代化城市的一流配電網絡,最大限度滿足社會主義經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高對用電的需求。
一、城市配電網改造和規(guī)劃的內容和目標
配電網規(guī)劃一般應包括以下主要內容：分析配電網布局與負荷分布的現狀；負荷預測（包括電量與功率預測）；確定規(guī)劃各期的目標及電網結構原則和供電設施的標準化；進行電量和電力（含有功、無功功率）平衡，提出對供電電源點的建設要求，確定變電所的.布點和容量，確定無功補償容量及其布局；確定調度、通信及自動化等方面的規(guī)模和要求，估計各規(guī)劃期要求的投資、主要設備的規(guī)范和數量，估算各規(guī)劃期末將取得的經濟效益和擴大供電能力后的社會經濟效益；繪制各規(guī)劃期末配電網規(guī)劃地理接線圖，編制規(guī)劃說明書。
城市配電網規(guī)劃目標主要包括供電質量、收費標準和就業(yè)的穩(wěn)定性。但城市規(guī)劃和環(huán)境的制約，以及社會、政治、經濟、工業(yè)和人民生活水平的發(fā)展變化，都會對配電系統(tǒng)的規(guī)劃目標產生深遠的影響。任何一種規(guī)劃不可能同等地考慮所有的因素。所以在計算機上實現的城市配電網規(guī)劃都只能使在保證可靠安全的供電前提下，優(yōu)化規(guī)劃期內配電系統(tǒng)總投資和運行維修等費用，即以經濟指標的優(yōu)化為目標進行規(guī)劃。
二、城市配電網改造和規(guī)劃的基本思路
1、精心做好全面規(guī)劃設計
在進行城市配電網建設改造前,科學地做好城市配電網全面規(guī)劃設計,是搞好配電網改造和發(fā)展建設的關鍵。中小城市配電網的規(guī)劃設計是按照《城市電力網規(guī)劃設計導則》和《城市中低壓配電網改造技術導則》,結合本市的具體情況,制定配電網的規(guī)劃設計和改造的技術原則和規(guī)劃設計目標,從而做到按建設現代化的配電網的需求進行規(guī)劃,分期實施改造和發(fā)展建設,以恰當的投資,提高配電網的供電能力和供電質量,滿足負荷不斷增長的需求與城市發(fā)展建設相協調。
2、加強主網架,充實配電網的電源點布局
滿足用戶用電的需要是城市配電網服務的最終目標。城市配電網不但供電,而且要求保證供電電壓質量和供電可靠性。這就要求配電網不但要有充足的供電電源和供電能力,而且要求電網結構合理可靠。為此,中心城市配電網宜以增加輸變配用電系統(tǒng)的供電能力為重點,一般來說有1～2座220KV變電站,在城市的遠郊布點,作為配電網的電源變電站,并按負荷的發(fā)展建設220KV外環(huán)網。在城市的負荷中心地區(qū)分區(qū)建成3～5座110KV變電站,并構成高壓雙環(huán)配電網,從這些環(huán)中向城市中心引入電源,或在城市中心建110KV變電站直接將電源引入城市負荷中心,構成較為靈活可靠的電源網架。
3、選用合適的電壓等級
分層分區(qū)組成配電網,簡化電壓等級,逐步提高配電電壓等級,有利于配電網的合理布局,簡化電網結構,減少變電層次和電能損耗,增強電網的安全可靠性和經濟運行水平。中小城市配電網目前宜采用110KV、10KV、0.4KV三級電壓,郊區(qū)城鎮(zhèn)目前宜采用35KV、10KV、0.4KV三級電壓。按照三級電壓,建設分層分區(qū)的城市高壓配電網、中壓配電網和低壓配電網。
4、建設合理的配電網結構
合理的配電網結構是:簡化的電壓等級,供電可靠、電能質量合格、各級電壓主干電網的結線方式簡單、充足的供電能力、適應性強、安全、可靠、經濟、實效、降損節(jié)能。
5、加強高壓配電網網架建設
高壓配電網是城市配電網的基礎,起到承上啟下的作用,這一級電網搞不好,其他電網就發(fā)揮不了應有的作用。高壓配電網能接受電源點所供出的全部容量,并能滿足供應全部負荷。高壓配電網的結構改造應滿足下列安全準則,向市區(qū)供電的高壓配電網應能保證任何一條110KV(35KV)線路或一臺主變計劃檢修停運時保持向用戶繼續(xù)供電,不過負荷,不限電；事故停運能自動或通過操作保證向用戶繼續(xù)供電,不限電并不發(fā)生超過設備允許的過負荷。為此,高壓配電網的配置方式要求35～110KV變電站有兩回電源進線、2臺主變壓器。在一個城市按照“分層分區(qū)”供電的原則,將幾個110KV(35KV)變電站的電源進線聯接成單(雙)環(huán)網(開環(huán)運行)。在配電網改造時,按照規(guī)劃要求逐步實施,建成高壓配電網網架。
6、分期實施配電網改造,建設現代化的城市配電網
中低壓配電網是提高可靠性的關鍵,中、低壓配電網包括10KV線路、配電所、開閉所和380/220伏線路。中低壓配電線路遍布城市大街小巷,過去由于缺少全面規(guī)劃,不少城市的中低壓配電網都很陳舊落后,供電區(qū)域交叉重迭,接線復雜,改造任務重。中低壓配電網結構改造應滿足下列安全準則,向市區(qū)供電的中壓配電網應能保證任何一條10KV線路的出口斷路器因計劃停運時,保證向用戶繼續(xù)供電;事故停運時,通過操作能保證向用戶繼續(xù)供電、不過負荷、不限電。為此,市區(qū)中低壓配電網應按規(guī)劃分期實施改造加強配電網結構。一般根據負荷預測,10KV主干線采用雙回共桿電源環(huán)網供電(開環(huán)運行),主干線導線截面宜按遠期規(guī)劃負荷密度一次選定,爭取二十年內保持不變,中小城市負荷密度宜按10000KW/KM2選擇10KV主干線導線截面與配電變壓器容量和數量。
低壓配電線路目前一般都采用放射式,但為了提高供電可靠性,減少對低壓用戶的停電損失,宜將低壓架空線路與高壓共桿架設,從不同中壓配電所受電,可按城市道路連接成開口環(huán)網,確保低壓線段的停運倒換,這樣可以使10KV中壓配電線路或配電所停運時,能夠保持向低壓用戶供電。
7、提高配電網自動化水平
為提高城市配電網的供電可靠性、供電質量和降低線損,讓用戶滿意,同時減輕運行人員的勞動強度,提高配電網自動化水平勢在必行。
提高配電網自動化水平的當務之急是對中壓10KV配電網實施事故處理,就是用自動化設備自動切除線路的故障區(qū)段,自動恢復向完好區(qū)段供電。要實現這樣的自動操作,需采取兩大措施:一是在電網上安裝新的自動化設備,發(fā)生事故時執(zhí)行操作;二是改造配電網成為可以實現自動化的配電網,能夠在線路故障時自動切除故障區(qū)段,恢復向完好區(qū)段供電。也就是要把環(huán)網線路或“手拉手”的線路分成幾段(加裝三只開關分成四段為宜),安裝自動化設備,實現自動操作和配電網的運行監(jiān)測等功能。可見實現配電網自動化系統(tǒng)的多項功能,是一個龐大的系統(tǒng)工程,應先試點,摸索經驗,取得一定的效果,再行推廣。
三、城市配電網改造和規(guī)劃的發(fā)展方向
配電設備向無油化、免維修、小型化、緊湊型方向發(fā)展；配電自動化向多功能縱深方向發(fā)展；配電網管理向需求方向發(fā)展。
隨著配電系統(tǒng)的發(fā)展，網絡結構日益復雜，電網中的自動化程度也越來越高，采用計算機對配電網絡進行分析和計算是必然的趨勢。城市配電網計算問題可分為：潮流、無功最優(yōu)補償、電能損耗、降損效果、諧波分布和資金的時間效益等計算。目前專家系統(tǒng)的發(fā)展為解決配電網的大量問題提供了新的有力工具。借助于各有關領域專家的知識和經驗以及一些規(guī)則，采用推理、判斷和決策等方法和過程，可以使某些問題得到有效解決。目前在國外，專家系統(tǒng)已在配電網規(guī)劃、監(jiān)控、系統(tǒng)分析、教育與仿真等各方面得到應用，幾乎滲透到配電網的各個主要方面。
四、結束語
城市配電網的改造和建設發(fā)展由于歷史欠帳太多,改造資金不足,現在仍然是城市建設和經濟發(fā)展的“瓶頸”,滿足不了城市生產用電和市政生活用電增長的需要,滿足不了城市用電對電能質量和可靠性要求的需要,一句話,適應不了開拓電力市場的需要。黨中央、國務院高度重視,在全國把城網和農網改造建設作為基礎建設的重大啟動市場工程。相信在全國將會出現建設現代化的城市配電網的高潮,迎接二十一世紀!
參考文獻:
1 中華人民共和國電力法》
2 全國供用電規(guī)則》
3 城市電力網規(guī)劃市場導則》能源部、建設部 1993
4 城市中低壓配電網改造技術導則》國家電力公司
5 城市中低壓電力網規(guī)劃技術導則的補充意見》國家電力公司
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