潘一飛

四川大學(xué)電氣信息學(xué)院

0 前 言

縣城電網(wǎng)是縣城范圍內(nèi)為縣城供電各級電壓等級電網(wǎng)的總稱,它包括高壓送電網(wǎng)、高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng).縣城電網(wǎng)具有負荷密度大、用電量集中、供電可靠性要求高等特點,是電力系統(tǒng)的重要組成部分,也是化城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一.

近幾年,隨著縣城建設(shè)和城市化進程的加快,縣城面積迅速擴展,但由于電網(wǎng)建設(shè)資金不足、管理體制不順等原因,縣城電網(wǎng)較為緩慢,明顯落后于城市建設(shè)和地方的發(fā)展.

按照國家電網(wǎng)公司的整體部署,今后幾年將加大縣城電網(wǎng)建設(shè)改造力度,擴大縣城電網(wǎng)供電能力,以適應(yīng)城市建設(shè)和地方經(jīng)濟發(fā)展的需要.

1 縣城電網(wǎng)急需解決的主要問題

隨著城鎮(zhèn)居民生活水平提高和城市化進程加快,各縣(市)城鎮(zhèn)用電量迅速增長,根據(jù)國家電網(wǎng)公司最近頒布的《國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)縣城電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)導(dǎo)則》和國電安運[1998]418號《關(guān)于加快城市電網(wǎng)建設(shè)改造的若干意見》的要求,縣城電網(wǎng)急需解決以下幾方面問題:

(1)地方經(jīng)濟高速發(fā)展,城市化進程不斷加快,縣城電網(wǎng)供電能力存在嚴重不足.隨著地方經(jīng)濟高速增長,城市化進程步伐的加快,對縣城電網(wǎng)供電要求越來越高,由于電網(wǎng)建設(shè)資金緊張、管理體制不順等原因,縣城電網(wǎng)發(fā)展較為緩慢.據(jù)統(tǒng)計,2002年全局縣城110kV系統(tǒng)容載比約為1.65,10kV配變?nèi)萘颗c110kV主變?nèi)萘勘燃s為2.05,明顯低于城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則的要求.“十五”計劃期間我國將進入全面建設(shè)小康階段,城鄉(xiāng)居民生活水平將大幅度提高,縣城電網(wǎng)將成為我國今后5～10年主要電量增長點,預(yù)計我局各縣(市)“十五”計劃后3年縣城電量年均增長率將達19%,縣城電網(wǎng)供需矛盾將十分突出.

(2)縣城高、中壓配電結(jié)構(gòu)薄弱,多為輻射網(wǎng),供電可靠性較低.目前縣城電網(wǎng)110kV高壓配電網(wǎng)絡(luò)仍比較薄弱,單主變、單回路供電較多,變電所之間轉(zhuǎn)供電能力差,保護配置復(fù)雜,安全水平較低等.如2002年全局有14座110kV變電所為單主變或單電源供電,占全局變電所30%.目前中壓配電網(wǎng)絡(luò)多為輻射網(wǎng),環(huán)網(wǎng)供電方式極少,負荷轉(zhuǎn)移能力差,事故、檢修停電范圍大.據(jù)統(tǒng)計,2002年我局各縣(市)縣城供電可靠率為99.55%～99.96%,但實際情況略低于統(tǒng)計值.

(3)縣城電網(wǎng)電能質(zhì)量低,線損率居高不下,供電效益較差.由于縣城用電負荷高速增長,現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)因?qū)Ь€細、回路數(shù)少,配變布點不足、無功補償容量欠缺等原因,縣城電網(wǎng)電壓合格率普遍較低.如2002年全局各縣(市)縣城10kV配網(wǎng)電壓合格率為95.73%～99.31%,而低壓電網(wǎng)電壓合格率更低.同時,因10kV網(wǎng)架不完善,縣城中壓配電網(wǎng)線損率居高不下,2002年全局10kV配網(wǎng)線損率為4.64%.

(4)縣城電網(wǎng)技術(shù)落后,設(shè)備陳舊,自動化水平低下.目前縣城電網(wǎng)技術(shù)、設(shè)備普遍落后,雖然近幾年引進并使用了一些新技術(shù)、新設(shè)備,但與國內(nèi)外先進城市相比差距很大,設(shè)備檔次普遍較低,自動化水平不高.如2002年全局縣城10kV配網(wǎng)電纜化率只有13.5%,絕緣化率為50.4%(含電纜).縣城配網(wǎng)自動化還處于規(guī)劃階段.

2 縣城電網(wǎng)建設(shè)改造的探討

2.1 建設(shè)改造目標

根據(jù)原水電部和建設(shè)部頒布的《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》和國家電網(wǎng)公司最近頒布的《國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)縣城電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)導(dǎo)則》要求,結(jié)合本地區(qū)縣城電網(wǎng)實際情況,建設(shè)改造目標為:

(1)加強縣城電網(wǎng)建設(shè),提高電網(wǎng)整體供電能力,根除供電“卡脖子”現(xiàn)象.

(2)優(yōu)化結(jié)構(gòu),提高縣城電網(wǎng)安全運行水平,增強抗御災(zāi)害和事故能力,縣城電網(wǎng)供電可靠率達99.7%以上.

(3)提高電能質(zhì)量,降低電能損耗,縣城電網(wǎng)電壓合格率達95%以上,10kV綜合線損率6%以下,低壓線損率9%以下.

(4)提高縣城電網(wǎng)配網(wǎng)自動化水平,縣城電網(wǎng)設(shè)備選擇應(yīng)注重小型化、無油化、自動化、免維護、少維修.

2.2 建設(shè)改造問題的探討

根據(jù)本地區(qū)各縣(市)城鎮(zhèn)電網(wǎng)現(xiàn)狀及用電水平,縣城電網(wǎng)在建設(shè)與改造過程中應(yīng)正確處理好以下幾方面技術(shù)問題:

(1)簡化110kV電網(wǎng),減少電壓等級,優(yōu)化高壓配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).隨著220kV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的與完善,其供電可靠性有了很大提高,特別是近幾年,新技術(shù)、新產(chǎn)品在電力系統(tǒng)中的廣泛(如SF6斷路器、全封閉組合電器及微機保護等),以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)布局日趨合理,增強了供電區(qū)域之間互為備用能力,減輕了對單個變電所可靠性的依賴,為簡化110kV高壓配電網(wǎng)提供了有利條件.根據(jù)《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》,結(jié)合本地區(qū)高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),110kV城(鎮(zhèn))變電所一般按終端變設(shè)計,一次接入系統(tǒng)以線路變壓器組或“雙T”內(nèi)橋接線為主,單臺主變?nèi)萘窟x用40～50MVA,最終主變規(guī)模2～3臺,按n-1電網(wǎng)供電安全準則配置.簡化電壓等級,減少電壓層次,減少重復(fù)降壓,有利于縣城電網(wǎng)的管理和運行,根據(jù)本地區(qū)縣城電網(wǎng)負荷密度(4000～000kW/km2),高壓配電網(wǎng)將逐步取消35kV電壓等級,原則選用220/ 110/10kV電壓等級.

(2)強化10kV配電網(wǎng)建設(shè),中壓配電網(wǎng)盡量做到環(huán)網(wǎng)接線、開環(huán)運行,提高配電網(wǎng)絡(luò)供電可靠性.中壓配電網(wǎng)承擔著向千家萬戶直接供電的任務(wù),是縣城電網(wǎng)最重要的組成部分,近幾年,由于投資體制等原因,中壓配電網(wǎng)的建設(shè)明顯落后于高壓電網(wǎng)的發(fā)展,強化10kV配電網(wǎng)建設(shè)已迫在眉睫.中壓配電網(wǎng)一般按輻射網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)2種形式設(shè)計,在縣城電網(wǎng)建設(shè)改造過程中盡可能按環(huán)網(wǎng)方式考慮,一般以單環(huán)網(wǎng)設(shè)計,對市中心區(qū)或負荷密度較高的供電區(qū)域以雙環(huán)網(wǎng)為主.中壓環(huán)網(wǎng)線路應(yīng)設(shè)置若干個分段點(負荷開關(guān)或開閉所),一般以3～4段為宜,每段10kV線路裝接的配變?nèi)萘靠刂圃?500～3000kVA以內(nèi),如10kV線路裝接總?cè)萘砍^10000kVA應(yīng)首先采取分流措施,以滿足中壓配電網(wǎng)n-1安全準則要求.

(3)提高縣城電網(wǎng)線路電纜化、絕緣化率,是縣城電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的方向.隨著城市的建設(shè)與發(fā)展,負荷密度的提高,在架空線路通道受限制情況下,解決高負荷密度地區(qū)(市中心區(qū))供電的途徑不能只靠增加導(dǎo)線截面,此時唯一辦法是實現(xiàn)線路電纜化.由于電纜化建設(shè)投資大、涉及面廣,在建設(shè)資金嚴重短缺情況下,應(yīng)以縣城電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃為指導(dǎo),分步實施,量力而行,對高負荷密度的市中心區(qū)、商業(yè)密集區(qū)應(yīng)結(jié)合老城改造逐步實行電纜化建設(shè),在老城改造過程中應(yīng)盡可能敷設(shè)好電纜管線,條件不允許的,應(yīng)留有足夠的電纜線路通道.

(4)規(guī)劃環(huán)網(wǎng)點,合理選擇環(huán)網(wǎng)設(shè)備,努力實現(xiàn)配電網(wǎng)n-1安全準則.架空配電網(wǎng)以柱上分段斷路器作為環(huán)網(wǎng)設(shè)備,柱上斷路器應(yīng)優(yōu)先選用體積小、容量大、可靠性高、維護工作量少、操作簡單的新型設(shè)備,如SF6負荷開關(guān)、真空負荷開關(guān)等,并留有配網(wǎng)自動化接口.電纜配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)設(shè)備形式多樣,有10kV開閉所環(huán)網(wǎng)柜、高壓電纜分接箱、高壓配電室環(huán)網(wǎng)設(shè)備等.當配電網(wǎng)發(fā)生故障時,高壓環(huán)網(wǎng)設(shè)備能快速、有效地將故障點隔離,確保非故障段正常供電,實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)n-1的要求.

(5)縮短供電半徑,提高功率因數(shù),努力降低低壓電網(wǎng)線損率.在縣城電網(wǎng)建設(shè)改造過程中,應(yīng)優(yōu)先選用S9及以上新型低損耗變壓器,315kVA及以上變壓器要試點采用非晶合金配變.同時,應(yīng)根據(jù)縣城電網(wǎng)負荷密度,合理布點、科學(xué)配置10kV配變?nèi)萘?盡可能縮短低壓供電半徑,確保低壓供電半徑不超過350m(不含接戶線).同時應(yīng)注重低壓無功補償設(shè)備的配置,無功補償宜采用分散設(shè)置,分級補償,做到無功就地平衡.低壓無功補償容量一般按配變?nèi)萘康?%～10%設(shè)計,對特殊用戶應(yīng)根據(jù)實際功率因數(shù)大小、無功的分布情況,采用線路、配變相結(jié)合的補償辦法,使補償后配變負荷功率因數(shù)達0.9～0.95.隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)“同網(wǎng)同價”的實施,低壓電網(wǎng)線損電量將占總線損電量30%～35%,加強低壓電網(wǎng)管理,努力降低低壓電網(wǎng)線損率,將成為電網(wǎng)管理的重點之一.

(6)積極穩(wěn)妥推進電壓時間型10kV線路饋線自動化建設(shè),盡可能減少中壓配電網(wǎng)故障停電時間.電壓時間型10kV線路饋線自動化只需對現(xiàn)有的柱上斷路器進行改造,就可以就地完成故障隔離、恢復(fù)送電,不依賴通訊和主站系統(tǒng),其方式投資少、可靠性高、運行方便、見效快,是提高架空配電網(wǎng)供電可靠性的有效途徑.經(jīng)我局對兩條手拉手的10kV線路進行試點表明,該系統(tǒng)設(shè)備運行可靠、效益明顯.為此,在縣城電網(wǎng)建設(shè)改造中應(yīng)積極推廣使用.