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中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)004-065-02
1 引言
2009年,國家電網公司提出建設堅強智能電網的發(fā)展戰(zhàn)略,將建設以特高壓工程為骨干網架,各級電網協(xié)調發(fā)展的智能電網。智能配電網的建設成為國家電網公司高度重視的環(huán)節(jié),也為城市電網的規(guī)劃與改造帶來了新的研究課題。
城網是為城市供電的各級電壓電網的總稱,也是我國電網的主要負荷集中中心,城網規(guī)劃是城市總體規(guī)劃的重要組成部分。在智能電網的新形勢下,城市電網規(guī)劃與改造又將發(fā)生哪些變化,體現(xiàn)哪些新特征?下文將給出詳細分析。
2 智能配電網(Smart Distribution Grid-SDG)
智能配電網是堅強智能電網的重要組成部分。與傳統(tǒng)配電網相比,智能配電網提出了以下幾個要求:
(1)智能配電網自愈能力強,可以解決供電不間斷問題。
(2)智能配電網具備更高的安全性,可以有效抵御自然災害破壞,避免大面積的停電。
(3)支持分布式電源的大量接入以及可再生能源上網的即插即用。
(4)支持與用戶的互動,使用智能化電表,采取分時電價,以提升用戶的知情權。
(5)對配電網及其設備進行可視化管理,全面采集配電網及其設備的實時運行數據,對配電網運行狀態(tài)進行在線診斷和風險分析。
(6)實現(xiàn)配電管理與用電管理信息化,對配電網的實時運行與離線管理數據高度融合、深度集成。
3 新形勢下的城市電網規(guī)劃與改造
3.1 城市電網規(guī)劃與改造的現(xiàn)狀分析
目前,我國城市電網規(guī)劃城網規(guī)劃難以及時跟進城市需求,城網結構很難與城市規(guī)劃與電力的條塊分割相適應,同時,城市的快速發(fā)展也給城網規(guī)劃的負荷預測、遠景估計等帶來了難度。另外,城網規(guī)劃還存在城市網絡的電源點落后于城市建設、設備老化現(xiàn)象嚴重、供電不可靠因素增大、配網的設備更新與技術革新都不如主網快、城市電網改造涉及面廣,停電難度大等問題。
3.2 新形勢下城市電網規(guī)劃與改造的原則
城網規(guī)劃與改造的目的是通過科學的計算與規(guī)劃,建設出電網結構優(yōu)化、運行安全可靠、兼具經濟高效和節(jié)能環(huán)保特征的城市電網,進而不斷提高城網的供電能力和電能質量,以滿足城市經濟增長的需要。
在新形勢下的城網規(guī)劃中,應注意遠近結合、協(xié)調發(fā)展,有明確的分期規(guī)劃,同時結合適度超前的原則,城網規(guī)劃年限與國民經濟發(fā)展規(guī)劃、城市總體規(guī)劃的年限一致,一般規(guī)定為近期規(guī)劃5年、中期規(guī)劃10-15年、遠期規(guī)劃20-30年。
要求實施后達到以下水平:(1)充足的供電能力。(2)堅強合理的網架結構。(3)規(guī)劃與改造后的城市電網與上級輸電網相協(xié)調。(4)輸變配電投資規(guī)模達到經濟合理、比例適當。(5)體現(xiàn)區(qū)域差異,技術經濟指標合理,與社會環(huán)境相協(xié)調。
3.3 新形勢下城市電網規(guī)劃的編制
(1)城網的現(xiàn)狀分析:城市的功能定位,社會經濟發(fā)展情況,城網的布局,負荷分布的現(xiàn)狀。
(2)負荷預測:進行總量、分區(qū)和空間負荷預測。
(3)制定技術原則:各個分期的規(guī)劃技術原則。
(4)電力(電量)平衡:電網有功、無功的電力和電量平衡。
(5)確定遠期電網的初步布局,作為編制分期規(guī)劃的發(fā)展目標。
(6)根據預測負荷和現(xiàn)有的電網結構,經過分析計算,編制近期的分年度規(guī)劃和中期規(guī)劃。
(7)根據近、中期規(guī)劃確定的最后階段的城網規(guī)模和遠期預測的負荷水平,編制遠期規(guī)劃。
3.4 構建節(jié)能、綠色、智能的新型城市電網
智能電網倡導節(jié)能、綠色,構建新型城市電網的挑戰(zhàn)與基于同在。新形勢下的城網規(guī)劃與改造需要考慮:多適應的電網規(guī)劃優(yōu)化、節(jié)能減排下的電網規(guī)劃方法、新能源對電網規(guī)劃的影響、區(qū)域電網協(xié)調規(guī)劃、考慮全壽命周期或成本管理的電網規(guī)劃、城市電網規(guī)劃改造和二次系統(tǒng)規(guī)劃依據等。
3.4.1 新能源對城市電網規(guī)劃的影響
隨著風電、光伏等各類清潔能源的大量出現(xiàn),對配電網要求具有相應的接納能力,在實現(xiàn)自愈、互動和兼容的基礎上,支持對分布式能源(微網、電動汽車、各種儲能裝置等)的即插即用(plugandplay)。
所以,城市配電網在規(guī)劃與改造等方面也應隨之跟進,開展相應的智能配電關鍵技術研究,研制出新的智能化設備,提高配電網供電可靠性和設備兼容性,提高供電能力、改善供電質量,提升城市電網的安全預警和應急供電能力。
分布式能源的容量一般在50MW以下,主要是指:在電力負荷區(qū)域內,能源利用率較高,綠色環(huán)保的可提供電、熱的發(fā)電裝置,例如:太陽能、燃料電池、風力發(fā)電、生物質能發(fā)電等。
城網電網的規(guī)劃對分布式電源的接入有幾點要求:
(1)除專線接入的情況外,接入的分布式電源容量應小于接入線路容量的10%-30%。
(2)接入點的短路電流與分布式電源機組的額定電流之比,也即短路比,應大于10:1。
(3)分布式電源接入點的短路容量應小于斷路器遮斷容量,如果出現(xiàn)超限情況,應加裝短路電流限制裝置。
(4)對分布式電源的并網運行,數kW至數十kW容量的分布式電源,并網電壓等級要求0.4kV;數十KW至7-8MW容量的分布式電源,并網電壓等級要求10kV;8-30MW容量的分布式電源,并網電壓等級要求35kV或66kV;而30-50MW容量的分布式電壓,并網電壓等級要求66kV或110kV。對分布式電源所發(fā)電力,應采取就近消納為主的方式,除利用可再生能源發(fā)電外,原則上不允許分布式電源向電網反送功率。
3.4.2 積極推進城市配電網自動化
目前,北京市電力公司已經在京實施了東西城配網自動化試點工程,將配網的自愈功能作為亮點,并順利通過了國家電網公司的驗收。天津、大連、上海等大中型城市以及南寧、蘭州等省會城市都已紛紛投入對配網自動化的研究中,配網自動化試點工程已遍地開花,各種智能小區(qū)、用電信息采集系統(tǒng)試點工程建設工程日益增加。
在城市電網的規(guī)劃與改造中,對智能配電網的實施要求如下:
(1)為提高城網運行的可靠性和管理水平,在配電網自動化的實施過程中,應根據城市電網發(fā)展的需要,按照因地制宜、分區(qū)分層管理的原則,確定科學合理的配網自動化發(fā)展規(guī)劃。
(2)在城市電網規(guī)劃中,必須考慮到使配網自動化的功能與一次系統(tǒng)相協(xié)調,同時按照經濟和實用的原則,考慮一次設備的性價比。在一次設備具有良好基礎的條件下,開展配電網自動化的規(guī)劃。
(3)由于城市的發(fā)展是不均衡的,城市在中心區(qū)、城區(qū)和郊區(qū)的負荷情況以及對安全可靠性的要求不盡相同,應根據不同區(qū)域的情況來規(guī)劃配電網自動化的實施進度,但應滿足信息交互要求。
3.4.3 開展數字化城網的信息建設進程
智能電網的一個顯著標志就是IEC61850通訊規(guī)約的使用和不同設備間的信息交互和集成。對于數字式城網的建設,在進行其信息管理系統(tǒng)的規(guī)劃和建設中,應具備統(tǒng)一的規(guī)范。
城網自動化的一攬子項目,包括:電網項目規(guī)劃和管理、電網安全生產管理、相關的辦公、財務、人力資源管理、電網營銷和招投標管理等,都將建立在城市電網數字化信息管理系統(tǒng)的數據平臺基礎上。
所以,信息管理系統(tǒng)的建設應按照縱向貫通、橫向集成、高度統(tǒng)一,進行數據共享,不斷完善管理系統(tǒng)的信息安全和暢通。
3.4.4 建設節(jié)能環(huán)保的綠色城網
在城網的規(guī)劃中,應遵循智能電網“奉獻清潔能源”的要求,建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的電網。主要體現(xiàn)在以下幾點:
(1)城網工程的噪聲、工頻電磁場、通信干擾等必須滿足相關的國家標準和工程施工技術要求。
(2)考慮同桿并架和緊湊型的線路走廊,節(jié)約城市用地,并推廣采用節(jié)能型的電網設備,淘汰各種高能耗產品。
4 結語
作為電網的用戶側,城市電網的規(guī)劃與改造與城市發(fā)展息息相關,相信在智能電網建設的推動下,城市電網的明天會更綠色、高效、美好。
參考文獻:
關鍵詞:農村電網;電網改造。
1、 引言
信陽市農村大部分處于山區(qū),供電線路差,負荷偏小而且十分分散,供電線路大多數都是70年代左右建設,受當時經濟條件約束,建設標準非常低,供電半徑長,隨著時間推移,線路設備都已老化,線損居高不下,供電安全性、可靠性明顯降低,嚴重威脅人身設備安全,限制農村經濟發(fā)展。因此,農村電網急需進行徹底改造。
2、農村電網改造的措施、建議和應注意的問題
農村生活用電的特點是面廣而分散,大部分是照明負荷,同時率比較高。隨著農村經濟發(fā)展,農民生活水平進一步提高,生活用電量迅速增長。目前農村配電網比較薄弱,供需矛盾非常突出。因此,在進行農村電網改造時,要從實際出發(fā),結合地區(qū)特點,制定具體改造方案。
2.1重視電網的規(guī)劃工作
搞好規(guī)劃工作,從長遠看具有最大的效益。通過多年的實踐證明,電網規(guī)劃要以負荷預測為依據,而負荷預測要有科學性,才能有準確性。因此,工作中要重視負荷資料的搜集,不斷根據新的情況做好數據積累。做好農網規(guī)劃,重點把握以下幾個方面:
2.1.1農網首先要滿足供電能力,適應農村負荷需要。
目前,信陽市農村大力發(fā)展茶葉加工、旅游開發(fā)畜牧養(yǎng)殖及小型礦業(yè)等項目,負荷發(fā)展比較迅速。農村經濟在發(fā)展,用電量持續(xù)增長,這點要特別重視。
2.1.2電網要有一定裕度和應變能力。受經濟條件制約,以前農村電網主要由農民集資建設,標準低,安全可靠性差,往往超負荷運行,隨時可能瓦解,造成大面積停電。針對農村電網這個特點,在電網規(guī)劃中要十分重視電網的裕度和應變能力。農村經濟發(fā)展,負荷增長具有不確定因素,電網結構要有足夠的彈性,避免重復建設。
2.2優(yōu)化電網結構
農村電網運行必須考慮分層分區(qū)的運行管理。電網分層分區(qū)是合理的生產管理和調度自動化必須遵守的原則,是合理的電壓等級配合和電源與負荷平衡的網絡條件。農村電網的分層結構方式指按照網絡電壓等級,即網絡的傳輸能力大小,將農村電網劃分為由上至下的若干結構層次。農村電網主要以架空線路布置,沿途直接向用戶供電,配電變壓器以桿上變?yōu)橹?,盡可能貼近負荷中心。在優(yōu)化電網結構方面,應注意以下幾個問題:
2.2.1縮短供電半徑。
農村電網用戶負荷分散,10KV配網盡量增加電源點,建設110KV變電站和35KV變電站,合理布局,重新劃分供電區(qū)域,使線路的供電范圍向區(qū)域化、小型化方向發(fā)展,縮短10KV線路供電半徑,低壓配電網絡采用“小容量、密布點”的方法設計,盡量將10KV線路伸入0.4KV系統(tǒng)的負荷中心,放射式供電,這是減少電壓偏差,降低電網損耗,提高電壓質量的有效措施之一。
2.2.2提高供電可靠性。
合理設計線路通道,山區(qū)樹木較多,選擇線路走徑盡量避開,不能避免可采用絕緣線路。架空絕緣導線可以減少線路接地、相間短路等故障。電網接線簡明,層次清晰,相鄰線路必要時形成“手拉手”,實現(xiàn)環(huán)網供電,從而提高供電可靠性。
2.2.3增加低壓無功補償,提高功率因數。
一是改善設備的運行質量,如:使變壓器與負載更好的匹配,減少或限制設備的輕載及空載運行時間,提高自然功率因數;二是采用電容進行無功補償。提高線路的維護檢修質量,春秋季檢修線路時,對線路設備進行認真清掃,做好沿線樹木的剪枝砍伐工作,定期對線路絕緣搖測,及時發(fā)現(xiàn)故障,消除設備隱患。使無功功率得到就地平衡,消滅迂回供電、超半徑供電的缺陷。
2.3推廣采用新技術、新工藝、新設備。
農村電網中,配電設備普遍陳舊,技術落后,小截面老線路、老式油斷路器、老式柱上斷路器、老型號配電變壓器等仍大量使用,改造電網 時更換大截面導線,盡量使用絕緣線,提高絕緣化水平,采用非晶合金節(jié)能變壓器,降低空載損耗,配電設施使用小型化、無油化、免維護和成套設備,為下一步實現(xiàn)配電自動化環(huán)網供電做準備。
3、農網改造的效果
經過農村電網改造后,達到下列效果:
*提高農村電網供電能力,消除供電“卡脖子”現(xiàn)象。
[關鍵詞]智能電網;配電自動化;改造策略
中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)36-0278-01
在電網建設中,配電網系統(tǒng)一直充當著電力系統(tǒng)和電力用戶之間的重要連接角色。在電力事業(yè)發(fā)展中,配電網系統(tǒng)的建設和改造是保障整個電力系統(tǒng)對于電力用戶供電服務質量的可靠與穩(wěn)定的重要體現(xiàn)。隨著電力系統(tǒng)和電網建設的不斷發(fā)展,實現(xiàn)智能電網的配電自動化已經成為必然趨勢。當前,我國正在構建堅強、全覆蓋的智能電網,在智能電網全面即將全面覆蓋的大背景下,電力企業(yè)人員應該抓住機遇應用智能電網對配電自動化進行改造,以利于更好的集約利用資源和提供給百姓高效穩(wěn)定的用電服務。
一、智能電網配電自動化的發(fā)展歷程
配電自動化的實現(xiàn)是電力體制改革和電力事業(yè)發(fā)展的重要表現(xiàn),按照我國電網建設中配電自動化的發(fā)展情況來看,智能電網配電自動化的發(fā)展主要經歷了配電自動化開關設備相互配合、配電網絡通信自動化和配電控制自動化等三個階段。具體包括:
1.配電系統(tǒng)開關設備配合的自動化階段
配電網實現(xiàn)自動化開關設備相互配合的階段主要就是電網的配電系統(tǒng)中的主要配電設備并沒有建立相應的計算機網絡系統(tǒng)或者相關通信網絡等,配電系統(tǒng)中的重要配電設備,比如重合器和分段器的使用對于配電系統(tǒng)的自動化功能主要體現(xiàn)在,當配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者發(fā)生問題時,配電系統(tǒng)就會通過配電開關設備之間的相互配合,對配電系統(tǒng)的故障區(qū)域以及系統(tǒng)進行隔離或者維護等,以保證配電系統(tǒng)對于電力用戶供電服務的正常和穩(wěn)定。自動化開關設備相互配合情況下實現(xiàn)的配電系統(tǒng)自動化對于配電系統(tǒng)的供電可靠和穩(wěn)定具有一定的積極作用,但同時它的配電自動化的實現(xiàn)也具有一定的局限性,主要表現(xiàn)在它的自動化知識存在于配電系統(tǒng)發(fā)生故障的時候,并且實現(xiàn)自動化的維護需要定期對設備進行維護 ,并不能夠實現(xiàn)最佳的安全和穩(wěn)定的自動化維護。
2.配電通信網絡自動化階段
配電系統(tǒng)通信網絡自動化階段最顯著的特征就是配電系統(tǒng)通信網絡以及后臺計算機網絡的應用,這對于配電系統(tǒng)的自動化功能是很大 的一個提升。電力配 電系統(tǒng)中通信網絡以及饋線終端。后臺計算機網絡等的應用在配電系統(tǒng)正常運行情況下也能夠實現(xiàn)自動化控制,這對于配電系統(tǒng)的運行安全以及穩(wěn)定有很大程度上的保證。而且通信網絡在配電系統(tǒng)中的應用實現(xiàn)對于配電系統(tǒng)的遙控維護實施推進也有很大的作用。
3.配電系統(tǒng)自動控制階段
配電系統(tǒng)的自動控制階段其實就是配電系統(tǒng)中對于自動控制功能的添加階段,這是電力配電系統(tǒng)在計算機技術的不斷發(fā)展進步的背景下,在配電系統(tǒng)開關設備相互配合自動化和配電系統(tǒng)通信網絡、饋線終端以及后臺計算機網絡應用基礎上對于配電系統(tǒng)的自動控制功能的增加。這一階段配電自動化不僅能夠實現(xiàn)對于配電系統(tǒng)正常運行和遠程遙控的自動化還一定程度上增加有關地理、調度和故障監(jiān)控等自動化監(jiān)控功能,實現(xiàn)配電系統(tǒng) 的綜合自動化控制和管理,對于配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有極大的保證。
二、智能電網的配電自動化改造策略
在電力系統(tǒng)的體制改革和建設中,對智能電網的配電系統(tǒng)實施自動化改造是一項較為復雜的工程。從電網配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結構上來講。實施智能電網配電系統(tǒng)的自動化改造,主要就是對電網配電系統(tǒng)的配電主站系統(tǒng)的自動化以及電網配電子站系統(tǒng)自動化、電網配電終端自動化三個系統(tǒng)結構進行改造。
1.智能電網配電主站自動化系統(tǒng)改造
在電力系統(tǒng)中,電網配電系統(tǒng)的主站系統(tǒng)主要是由電網配SCADA主站系統(tǒng)、電 網配電軟件系統(tǒng)和電網配電子系統(tǒng)三個部分組成。因此,在對智能電網配電主站 自動化系統(tǒng)進行改造時,也是從電網配電的這三個系統(tǒng)組成部分進行相關的改造。電網配電的數據采集和監(jiān)控系統(tǒng),也就是配電電網的SCADA主站系統(tǒng),它是整個電網配電的重要控制系統(tǒng),對整個配電系統(tǒng)的運行有著重要的決定和影響作用。
配電電網的數據采集和監(jiān)控系統(tǒng)中主要包含配電電網的遠程終端設備的服務器以及數據采集和監(jiān)控服務器、地理位置監(jiān)控服務器、調度以及報表工作站等。 其中電網配電系統(tǒng)中的遠程終端設備服務器也是配電系統(tǒng)的前置機服務器。電網配電系統(tǒng)中前置機服務器有很多臺。在配電電網系統(tǒng)運行的過程中,如果配電電 網的一臺前置機服務器出現(xiàn)故障,那么配電系統(tǒng)將會自動將相關系統(tǒng)運行數據轉移到另一臺前置機服務器中,從而保證整個配電系統(tǒng)的正常運行。在配電電網系統(tǒng)運行的過程中,電網配電的主站系統(tǒng)、配電網子站系統(tǒng)的服務器裝置主要負責向配電系統(tǒng)中的主前置機服務器進行數據信息的發(fā)送,配電系統(tǒng)的主前置機接收到子站服務器的數據信息之后,會通過一定的處理后進行存儲并實現(xiàn)共享。
電網配電主站系統(tǒng)中的應用軟件系統(tǒng)是為幫助電網配電系統(tǒng)在實現(xiàn)自動化 改造之后,確保配電系統(tǒng)的正常運行進行的系統(tǒng)故障的診斷和維護。這對于電網 配電系統(tǒng)的自動化實現(xiàn)以及配電系統(tǒng)電力穩(wěn)定供應等都有著重要的作用。需要 注意的是在進行電網配電系統(tǒng)軟件系統(tǒng)功能的實施前,需要進行相關的系統(tǒng)檢 測,以保證電網配電系統(tǒng)自動化功能的實現(xiàn)。最后,電網配電主站系統(tǒng)中的配電管理系統(tǒng)主要是對地理位置的自動監(jiān)控功能的實現(xiàn)電網配電系統(tǒng)中的地理信息監(jiān)控系統(tǒng)對于配電系統(tǒng)的遙控以及地理監(jiān)控自動化都有著控制作用。
2.智能電網配電子站自動化系統(tǒng)改造
在電網配電站系統(tǒng)中設置配電子站自動化系統(tǒng)不僅可以幫助配電主站系統(tǒng)完成對整 個配電系統(tǒng)的自動化運行與監(jiān)控,還在一定程度上對電網配電系統(tǒng)的自動化提供了一定的支撐。在智能電網系統(tǒng)中,對于配電子站系統(tǒng)自動化的改造,主要是為了避免配電網系統(tǒng)中的主站系統(tǒng)在整個配電網運行系統(tǒng)的控制中不能夠完全實現(xiàn)自動化控制功能,比如配電網系統(tǒng)中的一些配電設備,不僅數量巨大,而且對于配電運行 過程中無法實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的主站服務系統(tǒng)和所有的配電主站系統(tǒng)設備的相互連接監(jiān)控,電網配電子站系統(tǒng)就是為了解決配電系統(tǒng)自動化運行中的這一問題。在電網配電系統(tǒng)中,配電子站系統(tǒng)主要負責配電開關以及相關監(jiān)控設備的自動管理和監(jiān)控,同時對配電系統(tǒng)的設備在整個配電系統(tǒng)運行過程中實現(xiàn)對系統(tǒng)運行 中需要的數據采集以及運行監(jiān)控和維護等功能,在配電系統(tǒng)運行過程中,配電網子站系統(tǒng)還負責對配電系統(tǒng)運行中的通信裝置系統(tǒng)進行相關處理和監(jiān)控。
3.智能電網配電終端系統(tǒng)自動化改造
在電力系統(tǒng)中,實現(xiàn)電網配電的終端系統(tǒng)的自動化與自動化改造主要是為了對于電網配電系統(tǒng)中的相關設備進行實時的監(jiān)控運行,在實現(xiàn)電網配電系統(tǒng)的遙控功能和故障識別檢測等功能的基礎上,幫助電網配電系統(tǒng)的主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)實現(xiàn)對于整個配電系統(tǒng)運行的自動實施和監(jiān)控,保證整個電網配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在電網配電終端系統(tǒng)中,變電站開閉所自動化的終端是在光纖雙以太網連接技術的基礎上進行數據庫的采集和服務器連接的,配電系統(tǒng)的主站自動化終端系統(tǒng)則是使用無線連接或者光纖連接等其它一些連接方式進行數據的連接采集的。這樣的配電系統(tǒng)終端配置是一種能夠進行靈活配置的系統(tǒng)裝置,應用范圍也相對較廣,但是也可以針對相關系統(tǒng)配置進行相關的改造設置,以滿足系統(tǒng)運行中的各種需求。
總之,智能電網配電自動化建設與改造是提高配電網運行水平和管理水平的關鍵技術手段。它既是對電網 系統(tǒng)建設和電力系統(tǒng)改革要求的實現(xiàn),同時又對電力事業(yè)技術的進步和發(fā)展有著巨大的推動作用,值得進行關注和研究。
參考文獻
[1] 王松,顧進等.智能配電網自動化系統(tǒng)改造[J].電工電氣,2010(11).
關鍵詞:縣城電網;電網改造;環(huán)網
隨著縣城電網改造的逐步深入,由于縣城電網本身固有的特點,在電網規(guī)劃、設計與施工中,遇到了許多農網改造中不曾出現(xiàn)過的問題,針對奉化市供電局在10kV縣城配電網改造中碰到的一些問題,以及相應設計經驗,現(xiàn)提出與讀者探討交流。
1縣城電網特點
相對農村電網,縣城電網具有以下特點:
(1)負荷密度高。城市人口稠密,廠礦企業(yè)集中,必然構成了高密度的用電負荷。這要求配電線路導線選取時考慮較大的線徑。
(2)線路走廊緊張。人行道、綠化帶一般是線路的主要通道,但因寬度有限,勢必要求同桿多回路架線,同時拉線也是一個不容忽視的問題。
(3)供電可靠性要求高。城市一、二類負荷集中,停電將造成較大的社會影響和經濟損失,故要求較高的供電可靠性。
(4)絕緣化率要求高。根據城市發(fā)展趨勢,架空電力線路入地電纜化是大勢所趨,電纜化率將是表征一個城市品位檔次的主要指標。
(5)安全性要求高。因城市空間利用率高,電力線路與建筑物、活動場所距離相對較近,誤碰誤觸可能性大,因此設計時要充分考慮安全裕度。
因上述特點,使縣城電網的規(guī)劃、設計相對具有一定的特殊性。
2問題及解決辦法
縣城電網改造是一個系統(tǒng)的大工程,從線路規(guī)劃、測量定位、設計出圖到工程施工,接觸面廣,涉及工程環(huán)節(jié)多,這里主要針對上述城網特點引出的一些問題,加以探討。
2.1線徑選擇及負荷劃塊
導線線徑小,負荷卡脖子,這是城網線路普遍存在的問題。以我們所在縣城為例,10kV配電線路多建于20世紀70~80年代,LGJ-50、GJ-70的主導線一直沿用至今,而正是這樣的導線,去年迎峰度夏時,負荷電流曾達到250A以上。因而增大導線線徑,是城網線路改造迫切而重要的一個內容。筆者以為,10kV配電線路線徑選擇,不宜盲目求大,應通過以下途徑確定:
(1)重新規(guī)劃供電區(qū)域,使線路的供電范圍向區(qū)域化、小塊化方向發(fā)展。因中國電網自建成以來,不曾有過上規(guī)模的改造,長期積累形成的負荷劃塊不清、電網結構不合理現(xiàn)象普遍存在,嚴重影響線路運行和維護。所以首先應通過負荷劃塊,確定新供電區(qū)域內的最大用電負荷。負荷可按城區(qū)道路為界進行劃塊,這樣劃分的負荷界線明確,同時也可防止用戶私拉亂接。線路最大用電負荷可通過以下公式估算確定:
Pmax=K1•K2•Pt
式中K1——負荷同時率系數;
K2——配變負荷率系數;
Pt——單條線路配電變壓器容量之和(kVA)。
據測算,對于居民負荷,系數K1、K2可取0.35~0.5之間,具體應結合當地實際情況確定,該系數隨負荷性質和配變容載比配置情況而異,一般民用電負荷取下限值,工業(yè)用電負荷取上限值。
(2)根據線路當前最大負荷Pmax,可用增長率法進行15~20年負荷預測,算出遠期線路最大負荷。
(3)以15~20年后線路最大負荷電流不超過導線經濟運行電流為原則,確定導線線徑。
根據經驗,城網10kV配電線路導線選取以主線采用LGJ-185~240,分支線以LGJ-120~150為宜,以LGJ-240導線為例,按每平方毫米經濟電流密度1.2A計算線路遠期可供經濟負荷達5MVA以上。如鄰線故障,考慮手拉手負荷轉移,這時線路短時按導線的最大允許載流量運行,可帶負荷達1MVA以上。
2.2無拉線桿型
拉線帶來的負面影響是顯而易見的,從城市發(fā)展來看,取消拉線勢在必行。對此,采用不打拉線的鋼管桿或窄基鐵塔,是目前城市電網中較常見的做法。在考慮占地面積、運輸、安裝及美觀等因素后,我們認為城區(qū)中使用鋼管桿更具優(yōu)勢。但因鋼管桿價格昂貴,一基耐張鋼管桿連同基礎的造價幾乎是一基普通拉線砼桿的8~15倍,為此在如何降低無拉線耐張桿工程造價上作了探索,經驗如下:
(1)對于線路轉角在5°以下時,根據導線張力,采用允許使用彎矩為75kNm或100kNm的高強度砼桿作耐張桿或硬轉角桿。由于城區(qū)線路多處于人行道上,表層為砼層,具有較好的抗傾覆能力,具體應根據土質進行抗傾覆驗算,在保證允許使用彎矩的前提下,選擇是否安裝卡盤。這樣處理后的桿子可免打拉線。
(2)對于單回轉角45°或雙回路轉角20°以下時(以JKLYJ-10-240導線,安全系數K=6計算),根據轉角大小可采用不同使用彎矩的自制角鐵橫擔鋼管桿。在工程使用中發(fā)現(xiàn),廠方因考慮鋼管桿橫擔的通用性,設計較保守,單根橫擔重量可達百余千克,甚至幾百千克,在鋼管桿總重中占有相當的比重,而鋼管桿是按重量計價的,故像普通砼桿一樣采用自制角鐵橫擔可以降低相當的費用。同時自制橫擔因安裝靈活,具有明顯的優(yōu)越性。
根據經驗,為減少自制角鐵橫擔規(guī)格,該種鋼管桿統(tǒng)一采用φ230梢徑為宜,拔梢率一般1/60,以全高13m桿子為例,最大允許使用彎矩可設計150kNm、200kNm、250kNm等多種,以供不同受力桿型需要。但因受梢徑限制,最大允許使用彎矩不宜超過250kNm。這種桿子重量(不計地腳螺栓)約在1000~1500kg之間。
(3)基礎是鋼管桿不可缺少的部分,鋼管桿與基礎連接一般有插入式和法蘭式兩種,前者的特點是立桿靈活,容易控制橫擔與線路夾角,但不利于桿子重復利用;后者的特點是桿子可重復利用。當采用自制橫擔時,橫擔與線路的夾角控制也不再是問題。比較兩者,更傾向于后者。因為使用壽命長是鋼管桿的一個短期內不易發(fā)覺的優(yōu)點,當若干年后,線路改道,砼桿紛紛拆除報廢時,鋼管桿只要未到使用年限,拆遷后可如新使用。
2.3環(huán)網化改造
根據中國電網的現(xiàn)狀,像發(fā)達國家那樣配電線路實現(xiàn)復線供電尚不現(xiàn)實,因而線路手拉手環(huán)網仍是提高供電可靠性的一種有效手段。在10kV城網線路中,環(huán)網開閉所以其操作靈活,供電可靠性高的特點,應用日益廣泛。但是環(huán)網開閉所也有一定的使用局限性,一方面投資大,建一座開閉所動輒幾十萬元,另一方面需占用土地,雖然占地不大,但對寸土如金的城市來說,如非規(guī)劃預先留地,是很難在建成區(qū)內找到合適位置的。以上兩項特點使其在以老城區(qū)改造為主的城網改造中較難獲得應用。對此,采用的做法是:
(1)所有線路均實現(xiàn)異電源手拉手環(huán)網。隨著電網的發(fā)展,即使如我們所在的縣級城市,也具備了三座35kV變電所、二座110kV變電所和一座熱電廠的多電源供電。這為10kV配電線路實現(xiàn)異電源環(huán)網提供了基礎保證。以我們的經驗,線路實行手拉手環(huán)網,以一對一為佳,不宜多條線路混串,一方面不便管理,另一面易錯拉錯合引發(fā)事故。
(2)環(huán)網線路上分段安裝柱上斷路器,利用柱上斷路器的速斷、過流保護有選擇地切除故障線路,減少停電范圍。線路分段不宜過多,每條線路分3~4段為宜,否則除增大線路投資外,還影響斷路器切除故障選擇性。
(3)負荷熱倒是環(huán)網線路提高供電可靠性的有效手段,為此環(huán)網線路配對時,應考慮線路單側停電時,導線一拖二的帶負荷能力。
2.4絕緣化改造
配電線路絕緣化改造主要有采用電纜和架空絕緣導線兩種方式。
電纜線路因投資巨大,前幾年即使城區(qū)電網中,也只是小范圍使用。近年來,隨著中國城市化進程的加快,城市建設向著高標準、高品位方向發(fā)展,城區(qū)“無桿化”呼聲越來越高,架空線路電纜化已是大勢所趨,但考慮到投資費用,電纜線路的使用應結合城市市政建設,按照總體規(guī)劃、分步實施的原則,把城區(qū)等級較高地段,如繁華商業(yè)街道、高等級住宅小區(qū)、公共娛樂廣場等場所按照重要性排序,分步、分批進行無桿化改造。
使用架空絕緣導線是近年來配電線路絕緣化改造中用得最為廣泛的一種方式。架空絕緣導線的優(yōu)點是不言而喻的,它通過覆蓋于導線表面的XLPE絕緣層可減少線路接地、相間短路等故障,從而提高供電可靠性;在通道狹窄的城鎮(zhèn),在安全距離保證的前提下,它通過縮小線間距離使導線排列更緊湊,與建筑物靠得更近,從而使普通導線不能穿越地方,它能暢通無阻。
電纜和架空絕緣導線的推廣使用,對線路支接設備、線路金具、安裝工藝等,帶來了新的技術問題,以下是我們在使用電纜及絕緣導線中的一些經驗:
(1)電纜分支箱是電纜線路中搭接負荷的常用設備,電纜分支箱選型時,需盡量選用帶SF6分支總斷路器的設備。同時,為便于線路施工接地,要求斷路器配備隔離開關與接地開關。
(2)為不使電纜分支箱體積過大,影響城市美觀,分支線回數一般設計2~3回,至多4回,并根據負荷發(fā)展,應預留分支回路。
(3)架空絕緣導線分支與主線搭接,耐張桿引流搭接可使用JJC型穿刺絕緣并溝線夾,避免了普通并溝線夾使用時剝皮帶來的絕緣層損壞。
(4)為解決架空絕緣導線線路檢修時掛接地線困難的問題,可在線路的適當位置安裝JYD型穿刺接地線夾。該線夾的特點如上JJC型并溝線夾,安裝時無需剝皮破壞絕緣層,而能保證接地線的正常懸掛。
(5)架空絕緣導線接頭,在導線搭接處剝皮后用JT型或JBY型接續(xù),然后套上熱縮絕緣層和XLPE絕緣層。如此處理的絕緣導線保證了絕緣層的完整性。
(6)柱上電氣設備如斷路器、變壓器、熔絲等與絕緣導線連接處,可采用專用絕緣罩絕緣。
2.5可持續(xù)化發(fā)展
因條件限制,縣城電網改造中許多方面不可能做到一步到位,如線路電纜化、環(huán)網化、絕緣化改造,應根據縣城電網總體規(guī)劃,按照分步實施的原則,盡量避免重復建設和“短命工程”。為此,我們的做法是:
(1)線路設計時,根據遠期規(guī)劃設計桿型和檔距。例如線路近期雖單回路,遠期需多回路架設,則按多回路選擇桿子強度和安排檔距,以免將來回路增加時桿子推倒重來,造成重復建設。
(2)電纜溝砌筑或排管敷設時,根據遠期規(guī)劃預留電纜管線,避免重復剖路。
(3)向規(guī)劃部門提供電網發(fā)展規(guī)劃,要求在城市總體規(guī)劃中預留高壓走廊及開閉所、變電所場地。
(4)加強與城市規(guī)劃部門聯(lián)系,避免在規(guī)劃變動區(qū)、未定區(qū)內新建線路。
一、電網改造中存在的問題
1、供電不安全、不穩(wěn)定
個別地區(qū)經濟發(fā)展較為落后,電網改造中缺乏充足的資金支持,使得大部分精力都放在如何省錢、如何控制費用方面,導致最終改造質量不佳,電網供電質量受到影響,特別是其安全性、穩(wěn)定性都達不到理想標準,經濟性也難以確保,用電量增加,甚至出現(xiàn)了線損問題。因為電力線路波及范圍較大,使得維修工程量也變大,造成了不穩(wěn)定的供電服務。
2、電網經濟性不佳
電網改造施工后,其運行的經濟性依然有待商榷,這是因為功率分布同經濟分布之間具有巨大差異,正是這種差異性導致了電網的巨大損失,特別是無功功率問題更加加劇了損失,從而增加了電網的工作成本,同時,也增加了用電客戶的電費支出,影響了供電服務形象,帶來非常不利的影響。
3、缺乏對諧波危害的全面認識
正是由于過分重視電網改造的經濟性,使得一些改造環(huán)節(jié)的經濟投資不到位,例如:最常見的就是農網改造過程中的諧波問題,大量的諧波污染會極大地影響電網的正常運轉,影響其運行效率。更多的調查研究表明:很多人由于缺乏對諧波問題嚴重性的認識,導致諧波污染問題的產生,在諧波作用下,電能生產與傳輸效率得不到有效提高,導致電氣設備運行過熱,甚至出現(xiàn)嚴重的線路老化、線損等問題。
4、中性點接地模式不合理
現(xiàn)階段,多數偏遠落后地區(qū)的配電網都選擇中性點不接地或經消弧線圈接地的運轉模式,這種接地方式的選擇有效確保了配電網的穩(wěn)定供電,然而,也存在一定的問題和弊端,因為一旦架空線路出現(xiàn)問題,通常要通過自動重合閘的方式來維持供電,然而,由于網絡結構的不斷優(yōu)化,配網中經常出現(xiàn)諧振過電壓現(xiàn)象,這樣很容易損壞電氣設備,或者造成避雷器爆炸等災害,架空線路出現(xiàn)問題后,沒有跳閘,很可能引發(fā)人身安全問題。
5、配網電壓不合理
配網電壓問題也是電網改造中的一項大問題,而且配網電壓的利用必須遵守相關條件,例如:科學的可操作技術與運行方式等等,而且要確保其符合電力系統(tǒng)的輸電電壓。然而,從現(xiàn)階段配網電壓選擇來看,依然存在一些問題,絕大多數電網都選擇10kv供電電壓,技術和經濟等方面都達到了相關標準,但是,若立足于長遠卻缺少長遠發(fā)展?jié)摿?,因為經濟社會的發(fā)展都會加劇對電力資源的需求,10kv供電電壓可能無法滿足無限增長的用電需求,這無疑又增加了電網改造的新問題。
6、避雷器的問題
避雷對于電網改造十分重要,是維護電網安全運行的有效措施。通常來說,金屬氧化物避雷器的優(yōu)點較為明顯,體現(xiàn)在:通流容量大、構造基礎、體形小等等,這一設備勢必會慢慢替代舊式的碳化硅避雷設備,然而,一旦出現(xiàn)單相接地事故時,在升高的電壓的威脅下,金屬避雷器將受到影響,面臨巨大考驗,特別是當出現(xiàn)弧光接地問題時,可能造成金屬避雷器放電,進而出現(xiàn)爆炸等問題。
二、電網改造的有效措施分析
1、加強供電可靠性技術管理
為了提高供電的安全性、穩(wěn)定性,可以選擇饋線自動化技術,這一技術主要的功能和作用體現(xiàn)為,當低壓線路上出現(xiàn)故障問題時,故障能夠被自行隔離、診斷,一些非故障區(qū)域則正常供電,不會受到影響,這樣就提高了供電的穩(wěn)定性、安全性。饋線自動化系統(tǒng)構造較為簡單,通常也無需過高的成本投入,也無需其他通訊設備的建設,減少了投資,然而,饋線自動化技術也存在一定的弱點和缺陷,那就是只有當故障發(fā)生時才能發(fā)揮作用,電網常規(guī)工作時,無法發(fā)揮預防與控制作用,使得其具有滯后性、局限性,同時,要求專業(yè)人員到設備工作現(xiàn)場進行調節(jié)、控制與維修。
2、采取科學的方法,控制環(huán)網潮流
電力網絡系統(tǒng)實際上屬于一個相對復雜、繁瑣,分布又不平衡的環(huán)網,特別是其中的功率、電壓等都的分布都可能有很大差異。因此,為了控制電網系統(tǒng)不合理的經濟損失,確保功率分布同經濟分布保持一致,可以通過環(huán)網潮流控制方法加以解決,在電網系統(tǒng)中配置一種能夠產生環(huán)路電勢的交流輸電系統(tǒng),以此來控制電損,保證電網系統(tǒng)運行的經濟性。
3、注重網絡管理,控制電力諧波
第一,優(yōu)選科學的供電電壓,同時,也要確保三相電壓之間的平衡;第二,如果是容量較大的電氣設備,同一線路中應該設置一個限流設備,也可以串聯(lián)電抗器,有效控制電力諧波的出現(xiàn);第三,切實按照國家的要求和規(guī)定來控制電力諧波,強化管理和監(jiān)督,只有達到規(guī)定標準的電氣設備才能真正被安裝并投入使用,以此來控制電力諧波的不良干擾。
4、改變中性點接地方式
針對于電網改造中中性點不接地運轉模式中存在的問題,可以試著改變中性點接地方式,可以試著選擇經銷弧線圈同電阻并聯(lián)的接地模式,配網系統(tǒng)常規(guī)運行狀態(tài)下,斷開電阻,經消弧線圈接地,但是若出現(xiàn)長期單相接地問題時,可以緩沖一會兒再接入電阻,與此同時來切斷消弧線圈,這樣就會減少危險事故的出現(xiàn),維護工作人員安全。采用這種模式一方面能夠確保消弧線圈功能的發(fā)揮,另一方面也能隔斷故障線路有效確保安全供電,減少斷電故障發(fā)生。
5、正確抉擇配網電壓
針對于目前的配電網電壓選擇的問題,就要針對配網電壓進行改造,重點要對低壓配電網,例如:10kv配電網電壓進行優(yōu)化改造,適當提高配電網供電電壓,例如:可以選擇20kv-30kv的配網電壓,目前我國一些經濟較為發(fā)達的地區(qū)已經加快了配網電壓改革的步伐,選擇了20kv供電電壓,經過運行發(fā)展證實效果良好,因此,偏遠地區(qū)電網改造中也要積極提高配網電壓,站在長遠的角度進行積極規(guī)劃、加快發(fā)展,這樣才能確保電力系統(tǒng)運行的經濟性、可靠性。
6、優(yōu)選避雷器
為了提高避雷器質量,確保其功能與作用的有效發(fā)揮,可以試著選擇帶有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器,從而有效預防爆炸,維護安全。
總結
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