城市配電網(wǎng)建設(shè)改造與規(guī)劃設(shè)計(jì)的思考論文
論文摘要：中小城市供電應(yīng)以市場需求為導(dǎo)向 ,以提高供電可靠性、電能質(zhì)量、降損節(jié)能、建設(shè)現(xiàn)代化的城市配電網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo) ,最大限度地滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高對用電的需求 ,進(jìn)行配電網(wǎng)的改造與建設(shè)。本文針對全國中小城市配電網(wǎng)的現(xiàn)狀和做配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的體會 ,提出我國中小城市進(jìn)行配電網(wǎng)建設(shè)改造與規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本思路。
論文關(guān)鍵詞：配電網(wǎng),改造,規(guī)劃,設(shè)計(jì)
城市配電網(wǎng)是城市現(xiàn)代化建設(shè)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施。改造與建設(shè)發(fā)展城市配電網(wǎng)是開拓城市電力市場，發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)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(wǎng)建設(shè)改造未得到應(yīng)有的重視，特別是中小城市，中低壓配電網(wǎng)沒有統(tǒng)一規(guī)劃進(jìn)行發(fā)展建設(shè)，私拉亂接形成了零亂的網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備技術(shù)性能落后，線路老化，事故頻發(fā)，供電可靠性差，電能質(zhì)量低，嚴(yán)重影響人民生活水平的提高和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。以前，由于在電力建設(shè)上投入的資金匱乏，所以我們把電力發(fā)展的重點(diǎn)放在了電源點(diǎn)即發(fā)電廠的建設(shè)上。而在電網(wǎng)建設(shè)上，又將建設(shè)及改造的重點(diǎn)放在了技術(shù)含量高、對供電能力和安全穩(wěn)定運(yùn)行起關(guān)鍵作用的輸電網(wǎng)及變電站的建設(shè)上。忽略了結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行要求低、對整個電網(wǎng)的影響范圍小的10kV及以下配電網(wǎng)的建設(shè)。從宏觀上看，我國配電網(wǎng)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(jù)考察日本達(dá)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(wǎng)上的投資太少，投資不足直接導(dǎo)致配電網(wǎng)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的降低。
改革開放以來，特別是國家加大城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)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(jìn)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(yuǎn)的配電網(wǎng)規(guī)劃，在對負(fù)荷的估計(jì)預(yù)測、對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求、對配電網(wǎng)建設(shè)與城市建設(shè)環(huán)境協(xié)調(diào)等力面都暴露出改造建設(shè)后的配電網(wǎng)和設(shè)施不能適應(yīng)城市高速建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高對用電的要求，嚴(yán)重影響了電力市場的發(fā)展。目前，我國城市配電網(wǎng)存在的主要問題是：供電能力不足，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，備用切換能力差，達(dá)不到“N-1”的安全準(zhǔn)則，供電可靠性不高，電壓質(zhì)量差，線路損耗高，經(jīng)濟(jì)性差，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。為了解決以上問題，我們必須對城市配電網(wǎng)的建設(shè)改造提出高起點(diǎn)、超前性的規(guī)劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使配電網(wǎng)能完全實(shí)現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)，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(yīng)針對城市配電網(wǎng)高負(fù)荷密度、大容量、高可靠性、線路走廊緊張、設(shè)備占地空間狹小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單合理、層次清晰、運(yùn)行靈活可靠、設(shè)備小型化、線損及運(yùn)營成本相對較低的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
隨著《電力法》的實(shí)施和社會主義市場經(jīng)濟(jì)的建立,電能作為一種商品進(jìn)入市場,接受用戶的監(jiān)督和選擇,因此配電網(wǎng)的改造與建設(shè)就要適應(yīng)電力市場的發(fā)展;同時電力供應(yīng)是社會公用事業(yè),配電網(wǎng)的改造與建設(shè)必須服務(wù)于社會,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)和人民生活服務(wù)。開拓電力市場,服務(wù)于社會,是城市配電網(wǎng)改造與建設(shè)要解決的中心課題。這個中心課題要達(dá)到的目標(biāo),就是中心城市供電應(yīng)以市場需求為導(dǎo)向,提高供電可靠性和電能質(zhì)量、降損節(jié)能,建設(shè)成現(xiàn)代化城市的一流配電網(wǎng)絡(luò),最大限度滿足社會主義經(jīng)濟(jì)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(wǎng)改造和規(guī)劃的內(nèi)容和目標(biāo)
配電網(wǎng)規(guī)劃一般應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：分析配電網(wǎng)布局與負(fù)荷分布的現(xiàn)狀；負(fù)荷預(yù)測（包括電量與功率預(yù)測）；確定規(guī)劃各期的目標(biāo)及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)原則和供電設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化；進(jìn)行電量和電力（含有功、無功功率）平衡，提出對供電電源點(diǎn)的建設(shè)要求，確定變電所的.布點(diǎn)和容量，確定無功補(bǔ)償容量及其布局；確定調(diào)度、通信及自動化等方面的規(guī)模和要求，估計(jì)各規(guī)劃期要求的投資、主要設(shè)備的規(guī)范和數(shù)量，估算各規(guī)劃期末將取得的經(jīng)濟(jì)效益和擴(kuò)大供電能力后的社會經(jīng)濟(jì)效益；繪制各規(guī)劃期末配電網(wǎng)規(guī)劃地理接線圖，編制規(guī)劃說明書。
城市配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)主要包括供電質(zhì)量、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)濟(jì)、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(biāo)產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的城市配電網(wǎng)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(nèi)配電系統(tǒng)總投資和運(yùn)行維修等費(fèi)用，即以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)化為目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃。
二、城市配電網(wǎng)改造和規(guī)劃的基本思路
1、精心做好全面規(guī)劃設(shè)計(jì)
在進(jìn)行城市配電網(wǎng)建設(shè)改造前,科學(xué)地做好城市配電網(wǎng)全面規(guī)劃設(shè)計(jì),是搞好配電網(wǎng)改造和發(fā)展建設(shè)的關(guān)鍵。中小城市配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是按照《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》和《城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則》,結(jié)合本市的具體情況,制定配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和改造的技術(shù)原則和規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo),從而做到按建設(shè)現(xiàn)代化的配電網(wǎng)的需求進(jìn)行規(guī)劃,分期實(shí)施改造和發(fā)展建設(shè),以恰當(dāng)?shù)耐顿Y,提高配電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量,滿足負(fù)荷不斷增長的需求與城市發(fā)展建設(shè)相協(xié)調(diào)。
2、加強(qiáng)主網(wǎng)架,充實(shí)配電網(wǎng)的電源點(diǎn)布局
滿足用戶用電的需要是城市配電網(wǎng)服務(wù)的最終目標(biāo)。城市配電網(wǎng)不但供電,而且要求保證供電電壓質(zhì)量和供電可靠性。這就要求配電網(wǎng)不但要有充足的供電電源和供電能力,而且要求電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理可靠。為此,中心城市配電網(wǎng)宜以增加輸變配用電系統(tǒng)的供電能力為重點(diǎn),一般來說有1～2座220KV變電站,在城市的遠(yuǎn)郊布點(diǎn),作為配電網(wǎng)的電源變電站,并按負(fù)荷的發(fā)展建設(shè)220KV外環(huán)網(wǎng)。在城市的負(fù)荷中心地區(qū)分區(qū)建成3～5座110KV變電站,并構(gòu)成高壓雙環(huán)配電網(wǎng),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(fù)荷中心,構(gòu)成較為靈活可靠的電源網(wǎng)架。
3、選用合適的電壓等級
分層分區(qū)組成配電網(wǎng),簡化電壓等級,逐步提高配電電壓等級,有利于配電網(wǎng)的合理布局,簡化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),減少變電層次和電能損耗,增強(qiáng)電網(wǎng)的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。中小城市配電網(wǎng)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(shè)分層分區(qū)的城市高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)。
4、建設(shè)合理的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
合理的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是:簡化的電壓等級,供電可靠、電能質(zhì)量合格、各級電壓主干電網(wǎng)的結(jié)線方式簡單、充足的供電能力、適應(yīng)性強(qiáng)、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)效、降損節(jié)能。
5、加強(qiáng)高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)
高壓配電網(wǎng)是城市配電網(wǎng)的基礎(chǔ),起到承上啟下的作用,這一級電網(wǎng)搞不好,其他電網(wǎng)就發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。高壓配電網(wǎng)能接受電源點(diǎn)所供出的全部容量,并能滿足供應(yīng)全部負(fù)荷。高壓配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改造應(yīng)滿足下列安全準(zhǔn)則,向市區(qū)供電的高壓配電網(wǎng)應(yīng)能保證任何一條110KV(35KV)線路或一臺主變計(jì)劃檢修停運(yùn)時保持向用戶繼續(xù)供電,不過負(fù)荷,不限電；事故停運(yùn)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(shè)備允許的過負(fù)荷。為此,高壓配電網(wǎng)的配置方式要求35～110KV變電站有兩回電源進(jìn)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(jìn)線聯(lián)接成單(雙)環(huán)網(wǎng)(開環(huán)運(yùn)行)。在配電網(wǎng)改造時,按照規(guī)劃要求逐步實(shí)施,建成高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架。
6、分期實(shí)施配電網(wǎng)改造,建設(shè)現(xiàn)代化的城市配電網(wǎng)
中低壓配電網(wǎng)是提高可靠性的關(guān)鍵,中、低壓配電網(wǎng)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(wǎng)都很陳舊落后,供電區(qū)域交叉重迭,接線復(fù)雜,改造任務(wù)重。中低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造應(yīng)滿足下列安全準(zhǔn)則,向市區(qū)供電的中壓配電網(wǎng)應(yīng)能保證任何一條10KV線路的出口斷路器因計(jì)劃停運(yùn)時,保證向用戶繼續(xù)供電;事故停運(yùn)時,通過操作能保證向用戶繼續(xù)供電、不過負(fù)荷、不限電。為此,市區(qū)中低壓配電網(wǎng)應(yīng)按規(guī)劃分期實(shí)施改造加強(qiáng)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。一般根據(jù)負(fù)荷預(yù)測,10KV主干線采用雙回共桿電源環(huán)網(wǎng)供電(開環(huán)運(yùn)行),主干線導(dǎo)線截面宜按遠(yuǎn)期規(guī)劃負(fù)荷密度一次選定,爭取二十年內(nèi)保持不變,中小城市負(fù)荷密度宜按10000KW/KM2選擇10KV主干線導(dǎo)線截面與配電變壓器容量和數(shù)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(shè),從不同中壓配電所受電,可按城市道路連接成開口環(huán)網(wǎng),確保低壓線段的停運(yùn)倒換,這樣可以使10KV中壓配電線路或配電所停運(yùn)時,能夠保持向低壓用戶供電。
7、提高配電網(wǎng)自動化水平
為提高城市配電網(wǎng)的供電可靠性、供電質(zhì)量和降低線損,讓用戶滿意,同時減輕運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度,提高配電網(wǎng)自動化水平勢在必行。
提高配電網(wǎng)自動化水平的當(dāng)務(wù)之急是對中壓10KV配電網(wǎng)實(shí)施事故處理,就是用自動化設(shè)備自動切除線路的故障區(qū)段,自動恢復(fù)向完好區(qū)段供電。要實(shí)現(xiàn)這樣的自動操作,需采取兩大措施:一是在電網(wǎng)上安裝新的自動化設(shè)備,發(fā)生事故時執(zhí)行操作;二是改造配電網(wǎng)成為可以實(shí)現(xiàn)自動化的配電網(wǎng),能夠在線路故障時自動切除故障區(qū)段,恢復(fù)向完好區(qū)段供電。也就是要把環(huán)網(wǎng)線路或“手拉手”的線路分成幾段(加裝三只開關(guān)分成四段為宜),安裝自動化設(shè)備,實(shí)現(xiàn)自動操作和配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)測等功能。可見實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的多項(xiàng)功能,是一個龐大的系統(tǒng)工程,應(yīng)先試點(diǎn),摸索經(jīng)驗(yàn),取得一定的效果,再行推廣。
三、城市配電網(wǎng)改造和規(guī)劃的發(fā)展方向
配電設(shè)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(wǎng)管理向需求方向發(fā)展。
隨著配電系統(tǒng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，電網(wǎng)中的自動化程度也越來越高，采用計(jì)算機(jī)對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析和計(jì)算是必然的趨勢。城市配電網(wǎng)計(jì)算問題可分為：潮流、無功最優(yōu)補(bǔ)償、電能損耗、降損效果、諧波分布和資金的時間效益等計(jì)算。目前專家系統(tǒng)的發(fā)展為解決配電網(wǎng)的大量問題提供了新的有力工具。借助于各有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)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(wǎng)規(guī)劃、監(jiān)控、系統(tǒng)分析、教育與仿真等各方面得到應(yīng)用，幾乎滲透到配電網(wǎng)的各個主要方面。
四、結(jié)束語
城市配電網(wǎng)的改造和建設(shè)發(fā)展由于歷史欠帳太多,改造資金不足,現(xiàn)在仍然是城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”,滿足不了城市生產(chǎn)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(zhì)量和可靠性要求的需要,一句話,適應(yīng)不了開拓電力市場的需要。黨中央、國務(wù)院高度重視,在全國把城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)改造建設(shè)作為基礎(chǔ)建設(shè)的重大啟動市場工程。相信在全國將會出現(xiàn)建設(shè)現(xiàn)代化的城市配電網(wǎng)的高潮,迎接二十一世紀(jì)!
參考文獻(xiàn):
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(wǎng)規(guī)劃市場導(dǎo)則》能源部、建設(shè)部 1993
4 城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則》國家電力公司
5 城市中低壓電力網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則的補(bǔ)充意見》國家電力公司
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