[摘要]近年来社会及电力企业自身对供电的可靠性、安全性、电能质量、供电能力等的要求越来越高,这与县级配电网长期不受重视造成电网薄弱及改造资金不足形成的矛盾,减小这个矛盾的较有效方法之一是做好县级配网规划,避免重复建设及因规划与设计原因造成的浪费。文章就县级中低压配电网的现状进行分析,并提出规划改造目标和应注意的几个问题。
　　 [关键词]县级中低压配电网;规划;技术改造;注意问题
　　 [作者简介]叶翔,武汉大学电气工程学院在职工程硕士,广东电网公司肇庆鼎湖供电局工程师,研究方向:电网规划,广东肇庆,526070
　　 [中图分类号] TM726.2 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723(2010)05-0142-0003
　　
　　一、前言
　　 由于长期以来不重视县级电网的建设,致使县级电网一直普遍比较脆弱。近年来虽然电网企业加大了对县级配电网建设改造的投资力度,但相对于县级经济的迅速发展,城市建设的步伐明显加快,人民生活水平的不断提高,用电需求及要求也快速增长和提高而言,这些资金显然不足。为了利用好这虽显不足却难得的资金,必须提高县级电力规划人员的能力、做好电力规划,用最少的资金把县级电网建设成结构合理、技术先进、安全可靠、适度超前的现代化电网。
　　二、县级城区中低压配电网的现状分析
　　 现有的县级配电网络普遍存在着结构不合理、设备陈旧老化、无功补偿少、供电质量低、可靠性不高、安全供用电状况不好等问题。
　　 (一)电源点不足,供电半径大
　　 随着县城经济的快速发展,当初10 kV中压配电网的布局和电源点位置、容量的设置已不适应当今的城区建设发展。随着用户数量和负荷的日益增加,配电网不断延伸和扩展,配电变压器越换越大,导线截面显得愈来愈小。电源点偏离负荷中心,严重地影响了公用配电网的经济运行和供电质量。
　　 (二)低压配电网设备陈旧、技术落后、安全可靠性不高
　　 低压导线多为架空裸导线,线径小,分支杂乱,供电路径长。大部分的下户线已经运行多年,导线细,烧断的现象经常发生,维修量大,检修时间长,安全可靠性差。特别是老式的配电网,设计时片面认为三相负荷平衡时零线中几乎没有电流流过,为了节约资金,通常零线截面的选择只有相线的1/2。实际运行中单相负荷多,三相均衡负荷少,中性点位移一般比较严重,导致零线长期过负荷或接触不良甚至烧断、烧坏用户电器设备,给人们的日常生活和工作带来不便,也给供电部门带来许多不应有的经济损失。
　　 (三)低压配电网无功补偿不足
　　 目前低压配电网无功补偿极少,自动投切型无功补偿装置由于种种原因没有得到推广应用,系统功率因数普遍不高,严重影响着低压配电网的经济运行。
　　 (四)互送能力差,停电范围广、时间长
　　 县级城区的中压配电线路大都是辐射配电,各条线路自成一体,不能够有效地构成网络,一旦遇到线路、配电变压器及所属设备发生故障或检修,就会造成该网络供电区域长时间、大面积停电。
　　 (五)公用配电变压器负荷重,电压质量差
　　 当前县级城区公用配电变压器容量普遍不能满足居民生活用电日益增长的需要。配电变压器超负荷运行,线路电压损耗大、供电系统故障多、供电质量变差,很多用户的电器在高峰期不能正常启动。
　　 (六)网络设计不合理,用户接地(或接零)保护形同虚设
　　 现行的低压公用配电网络均采用TT或TN-C系统,实行单相、三相混合供电,主干线通常采用三相四线制即380 V/220 V架空裸线配电。我国的家用电器大多采用三芯电源线配三脚电源插头,以便在工作时实行接地(或接零)保护。而现行的配电网络中,并没有采用统一专用的接地(或接零)线与之相适应。
　　 (七)树线矛盾日趋严重,严重危及正常运行
　　 公用配电架空线路和城市绿化的行道树同处于人行道边。配电架空线路走廊占有一定空间,树木生长较快,尤其是春、夏两季,修剪稍不及时,就常会因树木碰触导线发生中、低压线接地和大风刮断树木砸断导线等现象,造成线路停电、人身触电、电器设备烧毁等恶性事故。
　　 (八)低压配电网缺乏统一规划,影响城市容貌
　　 多年来,低压公用配网建设投入少,特别是低压支线多为用户自建或集资建设,缺乏统一规划,管理混乱。
　　三、县级中低压配电网规划改造目标
　　 (一)县级配电网规划与改造应坚持的三个原则
　　 1.必须遵循统一规划、分步实施、因地制宜、适当超前的原则。
　　 2.必须坚持安全可靠、经济实用、技术先进、减少维护的原则。
　　 3.配网自动化及通信系统的建设应与县城电网的发展相适应的原则;不可贪大求全,盲目引进高新设备和技术。
　　 (二)改造目标
　　 县级城区中、低压公用配电网改造目标应当是:优化电网结构,避免重复建设;主网架要满足电网中期规划发展;提高供电能力和供电质量,节能降损;10kV主干线路采用环网接线、开环运行;10kV供电线路的电源应来自于两座不同的35kV或110kV 变电站;10kV配电线路供电半径以3km左右为宜,最大控制在5km内。县城电网的主要运行指标应达到:供电可靠率99.6%以上,电压合格率95%以上,安装电压质量监测仪,各类电压质量监测仪装设率达到100%。10 kV综合线损率6%以下,低压网年平均线损率8%以下。县城公用区居民生活用电实行一户一表计量,居民用电负荷宜按每户不小于4kW考虑,在电能表的选型上,要优先考虑使用具有分时区计量电能功能的电能表,为实现分时电价奠定一个良好的基础。
　　 (三)设备选型和技术要求
　　 1.线路部分。主干导线截面应按中长期规划选型,一次到位,不宜小于240mm2。10 kV主干线路宜采用环网接线、开环运行,分为2～3段,并装设分段开关。导线及设备应满足转移负荷的要求。分段距离根据负荷大小和电网结构确定。10kV公用线路实行分区分片供电,供电范围不宜交叉重叠。城区内应优先考虑选用电缆或绝缘架空导线。10kV开关宜采用真空或SF6重合器、分段器等具有就地、远方操作功能的智能型、免维护、长寿命的开关设备。10kV线路统一使用L73×73×7的镀锌角钢加装P-20针式瓶托线,原则上不使用瓷横担托线。0.4 kV线路可使用L60×60×6的镀锌角钢加装P-6针式瓶托线。
　　 2.配电部分。提倡设备选型适当超前,负荷侧优于电源侧的设计思路,正确选择设备的容量和型号。合理配置变压器的容量,配电变压器容量与用电设备的容量比以1∶1.5～1∶1.8为宜。10kV配电变压器均应首选S11型系列的低损耗变压器,有条件的地方可推广采用新型非晶合金配电变压器。S11型系列配电变压器是新型节能配电变压器,与S9型系列配电变压器相比,每台的年耗电量平均降低10.85%,平均降低2.16元/(kVA)。而非晶合金配电变压器与硅钢片变压器相比空载损耗下降70%～80%,空载电流下降80%,节能效果显著。采用杆架式配电变压器的容量不宜大于315kVA。 当配电变压器容量超过315kVA或需要安装在县城主要街道、绿化带及建筑群中时,可优先采用组合式变压器。这样既能使电源点深入负荷中心,减少线路损耗,提高供电质量,还具有选位灵活、外形美观、安装方便、维护简单、投资少、见效快等一系列优点。配电变压器的进出线必须采用绝缘导线或电力电缆,高低压接线端要安装绝缘护套。高压侧采用跌落式熔断器或断路器保护,低压侧装设刀熔开关或自动开关保护。高、低压侧均应装设硅橡胶氧化锌避雷器。低压配电装置应具有防雷、过流保护、无功补偿、计量等功能。客户计量箱优先选用工程塑料型的,避免安装时间不长就发生计量箱锈蚀的问题,并切实做好接地处理。 
 四、县级中低压配电网规划和改造中应注意的几个问题
　　 县级配电网规划、改造时,必须立足于高起点、高规格,使电网适应城市建设的发展。依靠科技创新,实施配网管理的自动化。
　　 (一)确立正确的县级配电网规划、建设改造准则
　　 要结合县城的总体发展规划,科学地分析预测电力负荷的增长需求,制定县城电网的建设与改造目标,依照轻重缓急制定出两套以上的改造方案,然后再根据争取到的网改资金落实改造目标,切忌网改一刀切。各地的经济发展状况不同,农网改造的背景也不相同。要根据各地的具体情况,制订出切实可行的网改方案,尤其是在改造资金缺口比较大的时候,要分出轻重缓急,宁可放弃部分项目,也不能轻易降低改造标准。须保证农网建设改造工程质量全部达标,至少在5年的近期目标之内不需要重复投资改造。
　　 (二)合理规划配置电源点容量及位置
　　 要根据原有的供电状况和用户分布情况,合理规划和调整公用配电变压器的安装位置,增加电源点。按小容量、短半径、密布点原则,配电变压器安装位置宜在负荷中心,并可采用并列配电变压器组式的接线方式进行配置,以利于提高供电的经济性和可靠性。也可根据供电区域情况,将就近几台公用配电变压器构成的独立低压配电网络进行互联,实现小范围环网配电,增强互送能力,减少变压器的故障检修停电时间。这样既能提高连续供电的可靠性,又能最大限度地发挥现有配电变压器供电能力,还可以最大限度地减少因变压器的缺相运行而烧坏低压用电客户设备现象的发生。需要特别注意的是:
　　 1.同一网络内的配电变压器技术标准应符合变压器并联运行条件的全部要求。
　　 2.网络内由各台配电变压器引出的低压线路的相序排列必须完全一致,并有明显的相序标志。
　　 3.各台配电变压器除在入网处安装隔离开关外还应安装变压器缺相、断线故障报警装置。
　　 4.各台配电变压器的容量最好一致。
　　 (三)推广使用绝缘架空钢芯铝绞线
　　 为了缓解供电线路与城市绿化之间的矛盾,提高安全供电性能,在改造原有的中低压配电线路时,除采取更换高电杆外(城区部分宜采用15m电杆,实行中、低压线路同杆架设),还应积极推广使用绝缘架空钢芯铝绞线或电缆架空配电,提高安全性能。
　　 (四)调整低压配电网络,优化接线方式
　　优先采用由电源点为中心向周围辐射式的接线方式进行低压配网架设,尽量避免采用从电源点单边方向供电的接线方式。研究表明,前者与后者相比可降低损失1/8左右。低压主干线导线截面不应低于95mm2,低压线路供电半径一般不超过300m,繁华地段可控制在200m以内。低压线路可与10 kV配电线路同杆架设,并应为同一电源。低压线路与装有分段开关的10 kV配电线路同杆架设时,不应跨越分段开关。
　　 (五)重视无功补偿,实现降损调压
　　要针对低压网的用户负荷特性实施无功补偿,必须因地制宜,灵活掌握。
　　 1.要做好随“器”补偿,即将电容器并接在配电变压器的低压母线上,通过安装自动投切装置,实行自动补偿。随器补偿容量宜按配电变压器容量的10%～15%确定。
　　 2.搞好随“线”补偿,根据供电负荷特性,通过计算和论证选择出最佳的补偿容量和安装地点,在配电线路上安装电容器,实行优化补偿。
　　 3.采取有效措施,落实随“地”补偿,实现无功负荷就地平衡,从而有效地控制动态无功,最大限度地减少配电线路上的无功流动,确保配电网络始终处于经济运行状态,达到降损调压之目的。
　　 (六)加快重点县城配网自动化建设
　　 实施配网自动化是提高供电可靠性、提高供电质量和服务质量的必然途径,也是提高管理水平、适应县城发展形势、提高企业经济效益的主要措施。由于其涉及面广、量大、投资高,必须根据各地的不同特点、社会的用电需求、配网结构、设备状况和可靠性的要求等来综合考虑,统一制定建设规划,使之与配网改造和发展规划同步,并相互协调来最终实现县级电网建设整体投资的综合优化。要尽量发挥现有系统和设备的作用,尽可能将现行使用的非标准系统,通过相应的转换接口接入标准系统,最大限度地延长现役设备的可用期限。系统的建设应分步进行,主站系统宜与调度自动化系统实行一体化设计。在经济发达地区,电网规模较大时可以考虑分期或分别建设。在设备选型上,配网自动化系统必须满足基本功能要求,在条件具备时可以考虑扩展配网自动化的管理功能。为满足故障隔离、负荷转移和恢复对非故障段用户的供电,提高供电可靠性的需要,配电网络除应有可靠的电源外,还应正确选择一次设备及其附属设备,以保证和配电自动化网络可靠性的匹配。
　　 (七)规范电能表接线工艺,提高计量管理水平
　　 一期农网改造期间,在对低压客户电能表集中外移装箱改造或新增安装过程中,往往采用每一处集装箱的所有用户共用一根零线的方式进行布线、装表接电,其最大特点是节省零线。由于集装箱内安装的每块电能表只引出一根相线,然后汇同共用的一根零线送到各用电客户,从而可以减少n-1根零线的安装(n为集装箱内电能表数量)。这样不仅可以有效地降低资金投入,同时还可以减少施工的工程量,有利于加快工程进度,美化安装工艺。但是,这些显而易见的好处给今后的计量、安全管理留下了诸多的安全隐患。当计量箱内客户的电能表零线进线端或电能表内部零线接线一旦出现接触不良时,由于电能表的零线只有进线,而未安装出线,客户使用的零线是共用零线,并未和自己所使用的电能表构成完整的回路,其直接表现是客户照常用电,电能表的计量不能正常进行,甚至严重失准或停走。由于客户的用电性质和特点,使得电力管理人员很难及时发现问题和查清故障原因,此类现象在个别县已经发生多次。因此,为确保电能表的计量精度和客户的用电安全,应该在二期农网整改期间严把农网整改施工工艺,严格按照电能表的标准接线,即表尾端子1接电源相线的进线,表尾端子2接相线的出线到客户,表尾端子3接电源零线的进线,表尾端子4接零线的出线到客户的方式安装接线,严禁使用共用零线的方式进行装表接电。
　　五、 结语
　　 配电网是电力供应的末端环节,其安全可靠的运行直接影响到千家万户的生活。合理的配电网规划是配电网能够安全、优质、高效运行的前提。配电网络作为国家的基础设施,进行大规模建设和改造是符合国家和社会的整体利益的。通过科学的中低压配电网络规划,配电网络将逐步形成供电可靠、经济合理的网络结构,为供电企业乃至整个社会带来多方面的效益。