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摘要:在介绍我国大多数城市10 kV 配电网现状及存在问题的基础上,分析了 10 kV 配电网规划与建设的基本思路,及如何做好 10 kV 配电网规划建设的基础工作,并明确 10 kV 配电网规划建设的技术措施。最后强调了政府部门应与电力企业共同参与,以长远的眼光来做好 10 kV配电网的规划与建设工作。
关键词:10 kV;配电网规划;建设
中图分类号: TM7 文献标识码: A 文章编号:
0 引言
我国电力建设长期以来都存在着重发电、轻输配电的问题,这使得我国城市 10 kV 配电网建设相对落后。随着经济的持续增长,10 kV 配电网建设的问题将会愈发严重,必须引起政府部门和电力企业的高度重视。
1 10 kV 配电网存在的问题
1.1 10 kV 配电网网络架构不合理
由于历史原因造成的 10 kV 配电网网络架构不合理现象普遍存在于我国大多数城市中。不合理的网络架构严重影响了计划检修、故障复电等工作的安排和迎峰度夏等工作的开展。
1.2 10 kV 电源点布点不合理
由于缺乏早期的 10 kV 配电网整体规划,我国大多数城市的10 kV 电源点都存在着布点不足、分布不合理等问题,使得 10 kV线路供电半径过长,进而导致电压偏低及线损过高。此外,10 kV电源点不足还导致了很多地方出现主变负载不均衡,对系统运行的经济性造成了很大的影响。
1.3 10 kV 线路故障率高
目前,大多数城市还采用10 kV 架空线路作为 10 kV 配电网的输电线路,而架空线受外界影响的因素较多,因此故障率相对较高,对供电可靠性的影响尤为明显。
1.4 负荷增长速度过快
以经济发展速度相对较快的东南沿海城市为例,其电力负荷均保持在10%以上的年增长速度,个别城市甚至超过 20%。2005年广东省某市最高負荷约为 785.6 万 kW,到 2010 年该市的最高负荷已经高达约1 663.4 万 kW,年增长率接近 20%。10 kV 配电网的供电压力可见一斑[1]。
2 10 kV 配电网规划与建设的思路
城市的 10 kV 配电网规划与建设是一项复杂的工程,城市电力规划年限一般分为近期(5 年)、中期(10 年)、远期(20 年)3 个阶段。10 kV 配电网规划要做好 2 点,首先是要做好 10 kV 配电网规划建设的基础工作,其次是要明确 10 kV 配电网规划建设的技术措施。
2.1 10 kV 配电网规划建设的基础工作
负荷预测是10 kV 配电网规划建设的基础。对规划供电区域进行负荷预测的目的就是提供负荷发展水平及发展状况,在确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大量和规划地区总的负荷发展水平的基础上,统计各规划年用电负荷构成。10 kV 配电网的规划发展步骤要以负荷发展状况为依据,统计各10 kV 馈线的负荷数据可以有效掌握负荷的发展情况,并能总结出此区域负荷的发展规律。
一般采用的负荷预测方法有单耗法、外推法、综合用电水平法、弹性系数法和负荷密度法等,在负荷预测过程中还应结合地理区域、功能分布、用电性质以及电压等级分层等各方面的因素。在实践中,为了确保预测的准确性,应根据各规划区域用电性质和发展速度的不同来选择合适的负荷预测方法。例如,现在大多数城市都会将工业转移至郊区,因此市郊的用电负荷性质主要为工业用电,其用电高峰受气温变化的影响就很小;而城市中心则主要是商业办公区和居民区,其用电的高峰与气温变化的关系十分密切。应该针对负荷性质上的差异,因地制宜,选择与之相适应的负荷预测方法,使得负荷预测尽量准确。这既是 10 kV 配电网规划工作能顺利开展的保证,也能有效地促进 10 kV 配电网的规划建设趋于合理[2]。
2.2 10 kV 配电网规划建设的技术措施
2.2.1 网络构架建设
一个优秀的 10 kV 配电网网络构架应能做到在任何一个高/中压变电站全停时,能够转供其所带的全部负荷,确保不发生停电事故。10 kV 配电网接线方式有 10 kV 辐射网和 10 kV 环网 2 种。其中,10 kV 辐射网适用于供电区域内的用户专线,要注意控制10 kV 辐射线路的最大供电负荷和供电半径(一般应小于 5 km);10 kV 环网则适用于负荷密度较高的中心区,能够保证在需要时转供用电负荷。在 10 kV 配电网规划过程中应遵循以下原则:
(1)在按 10 kV 环网接线时,其线路正常运行时的最大载流量应控制在其安全电流的 1/2~3/4 的范围内,如若超出这个范围就应该及时采取转负荷措施进行分流。此外,对异常运行的线路,其载流量应按设备限额控制以确保设备安全。
(2)在 10 kV 配电网规划的初始,应该充分考虑供电可靠性的问题。为提高 10 kV 配电网的供电可靠性,应在相邻变电站或同一变电站之间推广 10 kV 环网接线,为防止电磁环网,正常运行时需开环运行。10 kV 配电网的建设过程应循序渐进,在建设初期,可先实现2 个变电站之间部分 10 kV 馈线的联络;中远期则应实现 1 个变电站的所有 10 kV 馈线(除用户专线外)与其他周边变电站之间的联络。同时,考虑到缩短主环路成环的建设周期,尽量减少主环路电缆迁移以节省投资,主环路的节点不宜过多。且节点一般为开闭所、环网节点配电站或具有开闭所和配电站功能的中心电房。
(3)在进行 10 kV 配电网规划时,应在保证实现控制环网和线路正常运行电流的前提下,在每回 10 kV 线路设置若干个分段开关(优先采用负荷开关),这么做是为了缩短在检修、线路施工以及发生事故时的停电范围。经过技术经济比较,一般线路段数设置为3~4 段为宜,每段用户宜控制在 8~10 户以内[3]。
2.2.2 配电台区的建设
配电变压器宜遵循密布点原则,以便控制低压配电网供电半径。380/220 V 低压配电网应简单、安全、可靠,一般采用以配电变压器为中心的树状放射式结构,实行分区供电的原则。同一电房内的2 台配电变压器低压母线之间宜装设联络开关作为事故备用。低压线路应有明确的供电范围,一般不跨街区供电;低压配电线路供电半径应满足线路电压损失不大于4%的条件。低压线路长度一般控制在 200~300 m。
2.2.3 导线截面的选择
10 kV配电网规划过程中应充分满足规划供电区域负荷的远期发展需求,主干线路的导线截面应按远期规划一次选定成型。导线截面的选择,应以经济电流密度为主,并校验导线的电压降以及发热安全电流。此外,导线在正常运行时宜处于经济电流下运行, 而在检修或事故时宜控制在导线发热的安全电流内运行。
2.2.4雷电过电压保护
10 kV架空线路的负荷开关、变压器、柱上断路器、电容器等都应在电源侧装设避雷器,其接地线则应与被保护设备金属外壳连接后可靠接地。变压器的避雷器接地电阻应小于 4 Ω,柱上断路器等的避雷器接地电阻则应小于 10 Ω。在雷击灾害易发地区还应考虑增加其他的防雷措施[3]。
2.2.5 10 kV 中性点的接地方式
城市 10 kV 配电网中,10 kV 架空网一般以中性点不接地方式运行;以电缆和架空电缆混合为主的电网在10 kV 单相接地电容电流大于 10 A 时,为减少谐振过电压幅值和谐振过电压发生的概率,10 kV 中性点可采用经消弧线圈的接地系统。当 10 kV 单相接地电容电流大于调谐消弧线圈的整定值时,应进行 10 kV 中性点改造为经低电阻接地系统的可行性研究,综合考虑10 kV 配电网在单相接地故障时继电保护装置、绝缘配合、通讯干扰、对人身安全的影响及提高供电可靠性的有效措施。
3 城市 10 kV 配电网规划与建设中的问题
城市的发展,给电力企业 10 kV 布点及线路走廊的空间越来越小。目前,我国很多大中型城市的中心城区都出现了 10 kV 电源点布点不足、10 kV 电路走廊有限,且由于空间的限制,周围几乎再无新建电源点和出线走廊的可能性。因此,政府和电力企业必须把眼光放得长远,需要在城市发展初期就做好城市电网尤其是10 kV配电网的规划与建设工作。电力企业应该做好 10 kV 配电网的规划工作,并将规划成果上报当地政府部门,政府应该将规划成果纳入到当地国民经济发展规划中。在城市基础建设过程中利用配电网规划指导做好电力线路走廊的预控工作,同时结合基础建设配套建设电力线路通道(如市政电缆沟等)。
4 结语
城市10 kV 配电网规划与建设的目的就是要满足城市经济发展对电力的需求。而城市 10 kV 配电网规划建设的好坏,也对城市的发展起着重要的作用。目前我国很多城市 10 kV 配电网建设滞后的问题已经逐步显现出来,并且随着城市经济的不断增长,城市配电网建设的问题将会更加突出和严重。因此,政府部门应该和电力企业一起,以长远的眼光来解决 10 kV 配电网规划与建设问题,做好10 kV 配电网规划和建设工作,为现代化城市建设贡献力量。
[参考文献]
[1]余贻鑫,段刚.城市电网规划的认知性质与方法[J].电力系统及其自动化,2001,25(2)
[2]腾菲,王宁.电力负荷预测技术[J].黑龙江电力,2002,24(5)
[3]朱海峰,程浩忠,张焰,等.电网灵活规划的研究进展[J].电力系统及其自动化,1999,23(2)
关键词:10 kV;配电网规划;建设
中图分类号: TM7 文献标识码: A 文章编号:
0 引言
我国电力建设长期以来都存在着重发电、轻输配电的问题,这使得我国城市 10 kV 配电网建设相对落后。随着经济的持续增长,10 kV 配电网建设的问题将会愈发严重,必须引起政府部门和电力企业的高度重视。
1 10 kV 配电网存在的问题
1.1 10 kV 配电网网络架构不合理
由于历史原因造成的 10 kV 配电网网络架构不合理现象普遍存在于我国大多数城市中。不合理的网络架构严重影响了计划检修、故障复电等工作的安排和迎峰度夏等工作的开展。
1.2 10 kV 电源点布点不合理
由于缺乏早期的 10 kV 配电网整体规划,我国大多数城市的10 kV 电源点都存在着布点不足、分布不合理等问题,使得 10 kV线路供电半径过长,进而导致电压偏低及线损过高。此外,10 kV电源点不足还导致了很多地方出现主变负载不均衡,对系统运行的经济性造成了很大的影响。
1.3 10 kV 线路故障率高
目前,大多数城市还采用10 kV 架空线路作为 10 kV 配电网的输电线路,而架空线受外界影响的因素较多,因此故障率相对较高,对供电可靠性的影响尤为明显。
1.4 负荷增长速度过快
以经济发展速度相对较快的东南沿海城市为例,其电力负荷均保持在10%以上的年增长速度,个别城市甚至超过 20%。2005年广东省某市最高負荷约为 785.6 万 kW,到 2010 年该市的最高负荷已经高达约1 663.4 万 kW,年增长率接近 20%。10 kV 配电网的供电压力可见一斑[1]。
2 10 kV 配电网规划与建设的思路
城市的 10 kV 配电网规划与建设是一项复杂的工程,城市电力规划年限一般分为近期(5 年)、中期(10 年)、远期(20 年)3 个阶段。10 kV 配电网规划要做好 2 点,首先是要做好 10 kV 配电网规划建设的基础工作,其次是要明确 10 kV 配电网规划建设的技术措施。
2.1 10 kV 配电网规划建设的基础工作
负荷预测是10 kV 配电网规划建设的基础。对规划供电区域进行负荷预测的目的就是提供负荷发展水平及发展状况,在确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大量和规划地区总的负荷发展水平的基础上,统计各规划年用电负荷构成。10 kV 配电网的规划发展步骤要以负荷发展状况为依据,统计各10 kV 馈线的负荷数据可以有效掌握负荷的发展情况,并能总结出此区域负荷的发展规律。
一般采用的负荷预测方法有单耗法、外推法、综合用电水平法、弹性系数法和负荷密度法等,在负荷预测过程中还应结合地理区域、功能分布、用电性质以及电压等级分层等各方面的因素。在实践中,为了确保预测的准确性,应根据各规划区域用电性质和发展速度的不同来选择合适的负荷预测方法。例如,现在大多数城市都会将工业转移至郊区,因此市郊的用电负荷性质主要为工业用电,其用电高峰受气温变化的影响就很小;而城市中心则主要是商业办公区和居民区,其用电的高峰与气温变化的关系十分密切。应该针对负荷性质上的差异,因地制宜,选择与之相适应的负荷预测方法,使得负荷预测尽量准确。这既是 10 kV 配电网规划工作能顺利开展的保证,也能有效地促进 10 kV 配电网的规划建设趋于合理[2]。
2.2 10 kV 配电网规划建设的技术措施
2.2.1 网络构架建设
一个优秀的 10 kV 配电网网络构架应能做到在任何一个高/中压变电站全停时,能够转供其所带的全部负荷,确保不发生停电事故。10 kV 配电网接线方式有 10 kV 辐射网和 10 kV 环网 2 种。其中,10 kV 辐射网适用于供电区域内的用户专线,要注意控制10 kV 辐射线路的最大供电负荷和供电半径(一般应小于 5 km);10 kV 环网则适用于负荷密度较高的中心区,能够保证在需要时转供用电负荷。在 10 kV 配电网规划过程中应遵循以下原则:
(1)在按 10 kV 环网接线时,其线路正常运行时的最大载流量应控制在其安全电流的 1/2~3/4 的范围内,如若超出这个范围就应该及时采取转负荷措施进行分流。此外,对异常运行的线路,其载流量应按设备限额控制以确保设备安全。
(2)在 10 kV 配电网规划的初始,应该充分考虑供电可靠性的问题。为提高 10 kV 配电网的供电可靠性,应在相邻变电站或同一变电站之间推广 10 kV 环网接线,为防止电磁环网,正常运行时需开环运行。10 kV 配电网的建设过程应循序渐进,在建设初期,可先实现2 个变电站之间部分 10 kV 馈线的联络;中远期则应实现 1 个变电站的所有 10 kV 馈线(除用户专线外)与其他周边变电站之间的联络。同时,考虑到缩短主环路成环的建设周期,尽量减少主环路电缆迁移以节省投资,主环路的节点不宜过多。且节点一般为开闭所、环网节点配电站或具有开闭所和配电站功能的中心电房。
(3)在进行 10 kV 配电网规划时,应在保证实现控制环网和线路正常运行电流的前提下,在每回 10 kV 线路设置若干个分段开关(优先采用负荷开关),这么做是为了缩短在检修、线路施工以及发生事故时的停电范围。经过技术经济比较,一般线路段数设置为3~4 段为宜,每段用户宜控制在 8~10 户以内[3]。
2.2.2 配电台区的建设
配电变压器宜遵循密布点原则,以便控制低压配电网供电半径。380/220 V 低压配电网应简单、安全、可靠,一般采用以配电变压器为中心的树状放射式结构,实行分区供电的原则。同一电房内的2 台配电变压器低压母线之间宜装设联络开关作为事故备用。低压线路应有明确的供电范围,一般不跨街区供电;低压配电线路供电半径应满足线路电压损失不大于4%的条件。低压线路长度一般控制在 200~300 m。
2.2.3 导线截面的选择
10 kV配电网规划过程中应充分满足规划供电区域负荷的远期发展需求,主干线路的导线截面应按远期规划一次选定成型。导线截面的选择,应以经济电流密度为主,并校验导线的电压降以及发热安全电流。此外,导线在正常运行时宜处于经济电流下运行, 而在检修或事故时宜控制在导线发热的安全电流内运行。
2.2.4雷电过电压保护
10 kV架空线路的负荷开关、变压器、柱上断路器、电容器等都应在电源侧装设避雷器,其接地线则应与被保护设备金属外壳连接后可靠接地。变压器的避雷器接地电阻应小于 4 Ω,柱上断路器等的避雷器接地电阻则应小于 10 Ω。在雷击灾害易发地区还应考虑增加其他的防雷措施[3]。
2.2.5 10 kV 中性点的接地方式
城市 10 kV 配电网中,10 kV 架空网一般以中性点不接地方式运行;以电缆和架空电缆混合为主的电网在10 kV 单相接地电容电流大于 10 A 时,为减少谐振过电压幅值和谐振过电压发生的概率,10 kV 中性点可采用经消弧线圈的接地系统。当 10 kV 单相接地电容电流大于调谐消弧线圈的整定值时,应进行 10 kV 中性点改造为经低电阻接地系统的可行性研究,综合考虑10 kV 配电网在单相接地故障时继电保护装置、绝缘配合、通讯干扰、对人身安全的影响及提高供电可靠性的有效措施。
3 城市 10 kV 配电网规划与建设中的问题
城市的发展,给电力企业 10 kV 布点及线路走廊的空间越来越小。目前,我国很多大中型城市的中心城区都出现了 10 kV 电源点布点不足、10 kV 电路走廊有限,且由于空间的限制,周围几乎再无新建电源点和出线走廊的可能性。因此,政府和电力企业必须把眼光放得长远,需要在城市发展初期就做好城市电网尤其是10 kV配电网的规划与建设工作。电力企业应该做好 10 kV 配电网的规划工作,并将规划成果上报当地政府部门,政府应该将规划成果纳入到当地国民经济发展规划中。在城市基础建设过程中利用配电网规划指导做好电力线路走廊的预控工作,同时结合基础建设配套建设电力线路通道(如市政电缆沟等)。
4 结语
城市10 kV 配电网规划与建设的目的就是要满足城市经济发展对电力的需求。而城市 10 kV 配电网规划建设的好坏,也对城市的发展起着重要的作用。目前我国很多城市 10 kV 配电网建设滞后的问题已经逐步显现出来,并且随着城市经济的不断增长,城市配电网建设的问题将会更加突出和严重。因此,政府部门应该和电力企业一起,以长远的眼光来解决 10 kV 配电网规划与建设问题,做好10 kV 配电网规划和建设工作,为现代化城市建设贡献力量。
[参考文献]
[1]余贻鑫,段刚.城市电网规划的认知性质与方法[J].电力系统及其自动化,2001,25(2)
[2]腾菲,王宁.电力负荷预测技术[J].黑龙江电力,2002,24(5)
[3]朱海峰,程浩忠,张焰,等.电网灵活规划的研究进展[J].电力系统及其自动化,1999,23(2)