城市配电网建设改造与规划设计的思考论文
论文摘要：中小城市供电应以市场需求为导向 ,以提高供电可靠性、电能质量、降损节能、建设现代化的城市配电网络为目标 ,最大限度地满足社会经济的发展和人民生活水平的提高对用电的需求 ,进行配电网的改造与建设。本文针对全国中小城市配电网的现状和做配电网规划设计的体会 ,提出我国中小城市进行配电网建设改造与规划设计的基本思路。
论文关键词：配电网,改造,规划,设计
城市配电网是城市现代化建设中重要的基础设施。改造与建设发展城市配电网是开拓城市电力市场，发展城市经济和提高人民生活水平对用电需求的必由之路。长期以来，重发轻供不管用的观念使配电网建设改造未得到应有的重视，特别是中小城市，中低压配电网没有统一规划进行发展建设，私拉乱接形成了零乱的网络。设备技术性能落后，线路老化，事故频发，供电可靠性差，电能质量低，严重影响人民生活水平的提高和国民经济建设的发展。以前，由于在电力建设上投入的资金匮乏，所以我们把电力发展的重点放在了电源点即发电厂的建设上。而在电网建设上，又将建设及改造的重点放在了技术含量高、对供电能力和安全稳定运行起关键作用的输电网及变电站的建设上。忽略了结构简单、运行要求低、对整个电网的影响范围小的10kV及以下配电网的建设。从宏观上看，我国配电网一直处于投资不足状态，发电/输电/配电的投资比例2000年为1:1.3:3.3，到2002年发展为1:1.45:3.7而据考察日本达到1:1:4.2美国是1:0.9:4.2，英国是1:1:4.4，相比之下，我国在10kV及以下配电网上的投资太少，投资不足直接导致配电网各项技术经济指标的降低。
改革开放以来，特别是国家加大城网和农网改造力度以后，中小城市开始对落后陈旧的城市供电线路进行整顿改造，新建了一此供配电线路、变电站和配电台区，但是由于缺乏全面长远的配电网规划，在对负荷的估计预测、对供电可靠性和电能质量的要求、对配电网建设与城市建设环境协调等力面都暴露出改造建设后的配电网和设施不能适应城市高速建设以及经济发展和人民生活水平提高对用电的要求，严重影响了电力市场的发展。目前，我国城市配电网存在的主要问题是：供电能力不足，电网结构薄弱，备用切换能力差，达不到“N-1”的安全准则，供电可靠性不高，电压质量差，线路损耗高，经济性差，设备陈旧、技术落后。为了解决以上问题，我们必须对城市配电网的建设改造提出高起点、超前性的规划和技术标准，使配电网能完全实现其基本功能，即：能从不同变电站之间或同一变电站的不同母线上获取电源，形成“手拉手”的串型网络，使每个变电站正常供电方式下都有自己明确的供电区域，形成分区供电。此外，还应针对城市配电网高负荷密度、大容量、高可靠性、线路走廊紧张、设备占地空间狭小的特点，设计一种结构简单合理、层次清晰、运行灵活可靠、设备小型化、线损及运营成本相对较低的配电网网架结构。
随着《电力法》的实施和社会主义市场经济的建立,电能作为一种商品进入市场,接受用户的监督和选择,因此配电网的改造与建设就要适应电力市场的发展;同时电力供应是社会公用事业,配电网的改造与建设必须服务于社会,为经济发展、城市建设和人民生活服务。开拓电力市场,服务于社会,是城市配电网改造与建设要解决的中心课题。这个中心课题要达到的目标,就是中心城市供电应以市场需求为导向,提高供电可靠性和电能质量、降损节能,建设成现代化城市的一流配电网络,最大限度满足社会主义经济的发展和人民生活水平的提高对用电的需求。
一、城市配电网改造和规划的内容和目标
配电网规划一般应包括以下主要内容：分析配电网布局与负荷分布的现状；负荷预测（包括电量与功率预测）；确定规划各期的目标及电网结构原则和供电设施的标准化；进行电量和电力（含有功、无功功率）平衡，提出对供电电源点的建设要求，确定变电所的.布点和容量，确定无功补偿容量及其布局；确定调度、通信及自动化等方面的规模和要求，估计各规划期要求的投资、主要设备的规范和数量，估算各规划期末将取得的经济效益和扩大供电能力后的社会经济效益；绘制各规划期末配电网规划地理接线图，编制规划说明书。
城市配电网规划目标主要包括供电质量、收费标准和就业的稳定性。但城市规划和环境的制约，以及社会、政治、经济、工业和人民生活水平的发展变化，都会对配电系统的规划目标产生深远的影响。任何一种规划不可能同等地考虑所有的因素。所以在计算机上实现的城市配电网规划都只能使在保证可靠安全的供电前提下，优化规划期内配电系统总投资和运行维修等费用，即以经济指标的优化为目标进行规划。
二、城市配电网改造和规划的基本思路
1、精心做好全面规划设计
在进行城市配电网建设改造前,科学地做好城市配电网全面规划设计,是搞好配电网改造和发展建设的关键。中小城市配电网的规划设计是按照《城市电力网规划设计导则》和《城市中低压配电网改造技术导则》,结合本市的具体情况,制定配电网的规划设计和改造的技术原则和规划设计目标,从而做到按建设现代化的配电网的需求进行规划,分期实施改造和发展建设,以恰当的投资,提高配电网的供电能力和供电质量,满足负荷不断增长的需求与城市发展建设相协调。
2、加强主网架,充实配电网的电源点布局
满足用户用电的需要是城市配电网服务的最终目标。城市配电网不但供电,而且要求保证供电电压质量和供电可靠性。这就要求配电网不但要有充足的供电电源和供电能力,而且要求电网结构合理可靠。为此,中心城市配电网宜以增加输变配用电系统的供电能力为重点,一般来说有1～2座220KV变电站,在城市的远郊布点,作为配电网的电源变电站,并按负荷的发展建设220KV外环网。在城市的负荷中心地区分区建成3～5座110KV变电站,并构成高压双环配电网,从这些环中向城市中心引入电源,或在城市中心建110KV变电站直接将电源引入城市负荷中心,构成较为灵活可靠的电源网架。
3、选用合适的电压等级
分层分区组成配电网,简化电压等级,逐步提高配电电压等级,有利于配电网的合理布局,简化电网结构,减少变电层次和电能损耗,增强电网的安全可靠性和经济运行水平。中小城市配电网目前宜采用110KV、10KV、0.4KV三级电压,郊区城镇目前宜采用35KV、10KV、0.4KV三级电压。按照三级电压,建设分层分区的城市高压配电网、中压配电网和低压配电网。
4、建设合理的配电网结构
合理的配电网结构是:简化的电压等级,供电可靠、电能质量合格、各级电压主干电网的结线方式简单、充足的供电能力、适应性强、安全、可靠、经济、实效、降损节能。
5、加强高压配电网网架建设
高压配电网是城市配电网的基础,起到承上启下的作用,这一级电网搞不好,其他电网就发挥不了应有的作用。高压配电网能接受电源点所供出的全部容量,并能满足供应全部负荷。高压配电网的结构改造应满足下列安全准则,向市区供电的高压配电网应能保证任何一条110KV(35KV)线路或一台主变计划检修停运时保持向用户继续供电,不过负荷,不限电；事故停运能自动或通过操作保证向用户继续供电,不限电并不发生超过设备允许的过负荷。为此,高压配电网的配置方式要求35～110KV变电站有两回电源进线、2台主变压器。在一个城市按照“分层分区”供电的原则,将几个110KV(35KV)变电站的电源进线联接成单(双)环网(开环运行)。在配电网改造时,按照规划要求逐步实施,建成高压配电网网架。
6、分期实施配电网改造,建设现代化的城市配电网
中低压配电网是提高可靠性的关键,中、低压配电网包括10KV线路、配电所、开闭所和380/220伏线路。中低压配电线路遍布城市大街小巷,过去由于缺少全面规划,不少城市的中低压配电网都很陈旧落后,供电区域交叉重迭,接线复杂,改造任务重。中低压配电网结构改造应满足下列安全准则,向市区供电的中压配电网应能保证任何一条10KV线路的出口断路器因计划停运时,保证向用户继续供电;事故停运时,通过操作能保证向用户继续供电、不过负荷、不限电。为此,市区中低压配电网应按规划分期实施改造加强配电网结构。一般根据负荷预测,10KV主干线采用双回共杆电源环网供电(开环运行),主干线导线截面宜按远期规划负荷密度一次选定,争取二十年内保持不变,中小城市负荷密度宜按10000KW/KM2选择10KV主干线导线截面与配电变压器容量和数量。
低压配电线路目前一般都采用放射式,但为了提高供电可靠性,减少对低压用户的停电损失,宜将低压架空线路与高压共杆架设,从不同中压配电所受电,可按城市道路连接成开口环网,确保低压线段的停运倒换,这样可以使10KV中压配电线路或配电所停运时,能够保持向低压用户供电。
7、提高配电网自动化水平
为提高城市配电网的供电可靠性、供电质量和降低线损,让用户满意,同时减轻运行人员的劳动强度,提高配电网自动化水平势在必行。
提高配电网自动化水平的当务之急是对中压10KV配电网实施事故处理,就是用自动化设备自动切除线路的故障区段,自动恢复向完好区段供电。要实现这样的自动操作,需采取两大措施:一是在电网上安装新的自动化设备,发生事故时执行操作;二是改造配电网成为可以实现自动化的配电网,能够在线路故障时自动切除故障区段,恢复向完好区段供电。也就是要把环网线路或“手拉手”的线路分成几段(加装三只开关分成四段为宜),安装自动化设备,实现自动操作和配电网的运行监测等功能。可见实现配电网自动化系统的多项功能,是一个庞大的系统工程,应先试点,摸索经验,取得一定的效果,再行推广。
三、城市配电网改造和规划的发展方向
配电设备向无油化、免维修、小型化、紧凑型方向发展；配电自动化向多功能纵深方向发展；配电网管理向需求方向发展。
随着配电系统的发展，网络结构日益复杂，电网中的自动化程度也越来越高，采用计算机对配电网络进行分析和计算是必然的趋势。城市配电网计算问题可分为：潮流、无功最优补偿、电能损耗、降损效果、谐波分布和资金的时间效益等计算。目前专家系统的发展为解决配电网的大量问题提供了新的有力工具。借助于各有关领域专家的知识和经验以及一些规则，采用推理、判断和决策等方法和过程，可以使某些问题得到有效解决。目前在国外，专家系统已在配电网规划、监控、系统分析、教育与仿真等各方面得到应用，几乎渗透到配电网的各个主要方面。
四、结束语
城市配电网的改造和建设发展由于历史欠帐太多,改造资金不足,现在仍然是城市建设和经济发展的“瓶颈”,满足不了城市生产用电和市政生活用电增长的需要,满足不了城市用电对电能质量和可靠性要求的需要,一句话,适应不了开拓电力市场的需要。党中央、国务院高度重视,在全国把城网和农网改造建设作为基础建设的重大启动市场工程。相信在全国将会出现建设现代化的城市配电网的高潮,迎接二十一世纪!
参考文献:
1 中华人民共和国电力法》
2 全国供用电规则》
3 城市电力网规划市场导则》能源部、建设部 1993
4 城市中低压配电网改造技术导则》国家电力公司
5 城市中低压电力网规划技术导则的补充意见》国家电力公司
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