淺談高低壓電網的建設

摘要：電力工業是國民經濟最基礎的能源產業，新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化以及提高人民生活水平，都離不開電力工業的強有力支撐。大力建設電網行業，完善高低壓電網設施，意義深遠。作為國有重點企業，國家電網是高低壓電網建設的主力軍，不僅要做好低壓電網建設與高壓電網建設，更要做好高低壓電網的接地保護，以保障電網的安全可靠運行。

關鍵詞：高壓電網；低壓電網；電網建設；接地保護

作者簡介：雷永強（1985-），男，山西運城人，山西省電力公司運城供電分公司，高級工程師。（山西 運城 044000）

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0231-02

我國有著龐大的高低壓電力網絡，特別是在縣及縣鄉以下區域，已形成了世界上規模龐大的農村電力網。據調查我國農村電力網已覆蓋了90%的國土，在農村經濟發展和農村人口用電方面發揮著不可替代的作用。在高低壓電網建設中，提高農村電網供電水平及可靠性，是一個值得重視的重要課題。

一、低壓電網的建設

電力線路一般都暴露在大氣中，尤其在農村地區，更是如此，經常受到大自然（如大風、覆冰、氣溫變化、雷擊等）的影響。作用在線路上的機械荷載是隨氣象情況的不斷變化而變化的，對線路力學計算影響較大的主要因素是風速、覆冰及氣溫。為了使線路的電桿強度和電氣性能適應自然界氣象的變化，保證線路的安全運行，必須全面掌握沿線地區可能出現的氣象情況。應根據當地的有關氣象資料和當地已有線路的運行經驗綜合考慮不同的母線等設備。

第一，根據當地電力需求預測和發展的需要布置配變臺區，以便降低低壓線損率。以靠近負荷為原則，實行密布點、短半徑，又方便現代化的抄表收費等技術措施進行規劃，盡最大努力避免重復建設。

第二，絕緣子用來支撐和懸掛導線，并使導線與電桿絕緣。它應具有足夠的絕緣強度和機械強度，同時對化學雜質的侵蝕具有足夠的抗御能力，并能適應周圍大氣條件的變化，如溫度和濕度變化對它本身的影響等。架空線常用的絕緣子有針式絕緣子、懸式絕緣子、蝶式絕緣子、瓷橫擔絕緣子及拉線絕緣子等形式。配電線路絕緣子的性能應符合國家有關標準。10kV配電線路直線桿及5度以下小轉角桿采用針式絕緣子或瓷橫擔，耐張桿宜采用兩個XP-C型懸式絕緣子組成的絕緣子串或采用懸式絕緣子及蝶式絕緣子組成的絕緣子串；0.4kV配電線路直線桿一般采用針式絕緣子、瓷橫擔、低壓懸掛線夾，耐張桿采用低壓蝶式、低壓懸式絕緣子或耐張線夾。拉線絕緣子則用在拉線上，使拉線上、下兩段互相絕緣起來，防止拉線上段有電時把電流傳到拉線下段，造成人身觸電事故。

第三，配電的設備應根據當地的電力需求情況和發展來進行配備，既要滿足供電可靠性要求，又能夠保持合理的容載比以選擇其容量，同時要以節能型為主（如S9、S11節能系列油浸式變壓器）。配電變壓器宜采用戶外桿架式和用戶屋頂式安裝，如有特殊要求，還可采取戶內式安裝。

第四，配置低壓電路。

一是配電箱出線一般會按三相四線制規劃分路架空出線進行設計，也可以把動力與照明分開出線成五線制。要根據當地的實際情況確定分路數量，不能盲目，謹記因地制宜，一般情況下不超過3路；對人身安全產生威脅和有特殊要求的地段要采用電纜埋地線路或絕緣導線。

二是導線的截面要兼顧其經濟性，根據用電負荷的使用年限和相關技術條件進行截面設計。電流與導線橫截面積成正比的關系，導線橫截面積越大，允許通過的電流越大。同時，和導線電阻率有關，電阻率越大，允許通過的電流越小，即和導體的材質有關。具體情況下，能通過多大的電流還要依據用戶的生活用電量予以考慮。

三是導線上任一點到導線最低點之間的垂直距離稱為弧垂（又稱為弛度）。弧垂是配電線路設計和運行的重要參數，弧垂過小會增加導線的拉力，使電桿和導線的荷載增加；過大則會減少導線的對地距離，并會因風擺使導線發生踫線。一般情況下，弧垂特指一檔內的最大弧垂。當導線懸掛點等高時，最大弧垂在檔距中央處；當導線懸掛不等高時，最大弧垂近似在檔距中央處。導線的弧垂與導線的截面、氣象條件和電桿的檔距有關，通過查導線弧垂表即可知。漏電保護器的選擇要按照國家標準《漏電保護器安裝和運行》，選擇規定的額定電流和型號，還要具備質量檢驗合格標志。用戶自行管理自己的電能表，其線路、熔斷器、漏電保護器等用電設備都屬于產權界定的，因此維修工作等自行決定。

第五，合理選擇就地無功補償裝置降低損耗提高電能質量，而偏遠山區可結合太陽能發電來滿足用電客戶的要求。

第六，除已經建好的標準配電室外，對于新增或改造的配變臺區可以不設置配電室，在這種情況下宜改用配電箱，安裝在配變區下側。總計量電能表、總的閘刀開關和熔斷器應安裝在配電箱內，除此之外還要安裝各分路閘刀開關、熔斷器和漏電保護器，50kV·A及以上規格的配電箱內應安裝有電壓表和三相電流表。

二、高壓電網建設的技術設備配置

第一，準備相應的裝置，高壓母線、絕緣子、穿墻擋板等設備，高壓采用架空進線或者埋地敷設，架空進線要安裝絕緣端子，絕緣子不僅要滿足高壓絕緣的要求，由于電線的拉力很大，還要能夠承受很大的軸向拉力，因此一般都采用數個或數十個（根據電壓高低而定個數）高強度絕緣子串聯而組成絕緣子串，這種絕緣子一般由電磁材料或者高絕緣電工塑料組成。

第二，按經濟截面選擇導線，按機械強度、是否發生電暈、載流量等情況校驗導線，確定各段的導線型號。

第三，確定電壓等級，根據表1進行。

第四，根據發電廠的機組數量和有關規定，確定接線形式。可采用分相封閉母線單元接線，也可采用單元接線直接接到高壓母線，為了減少開斷點，亦可不裝斷路器，但應留有可拆點，以利于機組調試。為了提高供電的可靠性，接入變電站的線路條數都是兩條，同時變電站的變壓器的臺數也是兩臺。五個變電站都可以選用橋形接線，所用的斷路器數少，投資較少。如果是環形網時，為了防止穿越功率通過三臺斷路器，則應選用外橋接線。

第五，根據求得的導線截面積、電壓等級和本系統所處的地理環境選擇合適的導線型號。按機械強度校驗導線截面積時，在平原地區35kV以上的線路中，容許的最小截面積為25mm2。電暈校驗時，由于220kV的網絡要求導線的截面積最小為180mm2，可以選擇線路如下：A—2段選LGJ—185型；A—1段選LGJQ—400型；A—3段選LGJ—185型；A—4段選LGJ—185型；A—5段選LGJQ—400型；B—2段選LGJ—185型；B—3段選LGJ—185型；1—5段選LGJ—185型。

三、加快特高壓電網建設

加快特高壓電網建設，對推動發電就地轉換有著極為重要的意義。我國的能源大多集中在西部，東部地區經濟發達但是能源供應卻依賴西部。把大量的煤炭、石油運往東部，需要巨大投入，建設鐵路、管網等大型基礎設施。加快特高壓電網建設，不僅可以開發和利用一次性高能源的集約，做到大型電源基地的集約化，優化能源配置，避免能源投入上的重復浪費，也可以實現跨地區、跨流域的水火互濟，并將清潔電能從西部和北部以大規模形式輸送到我國中東部地區，還會促進與周邊國家的能源合作和跨國的輸電，強化我國與周邊國家的經濟合作。

在特高壓電網建設中，可以充分發揮電網的大范圍作業，協調電源和電網之間的發展關系，加快電力設備的升級改造，減少能源的消耗，節約對于土地資源的投資，緩解環境的壓力。依據相關規范和法律法規，國家電網應展開深入研究，設計仿真實驗，對特高壓電網實驗進行分析，結合規范分析和實證分析的方法，確保特高壓電網安全穩定，以滿足我國相關要求。

四、高、低壓電網中的接地保護

保護接地是在電網建設中一項必不可少的措施，它能有效地防止施工人員意外觸電等事故，在電流相對較少的接地供配電系統中，如果電氣設備絕緣層被擊穿，發生了金屬外殼外漏現象，電氣設備的金屬外殼就會與該相導體構成同等電位，此時，一旦接觸了金屬外殼就會很容易造成觸電的危險。在實際的高低壓電網中，保護接地網一般情況下都是互相聯接的，由于高、低壓側電壓不等的相互影響，將會使接入大地的電流分布有所改變，影響低壓電網的安全性產生。由于所有電氣設備的金屬外殼都是通過電纜鎧裝的金屬外皮、鉛包或接地芯線與整個電網發生聯系，因此單相接地電流只是一部分進入了大地。

第一，如果接地故障發生在高壓供電線路末端，對于接地保護網絡來說，電纜接地線被認為是一條純阻性集中的參數線；如果在高壓側發生單相接地故障時，會有相應的一部分電流通過大地流入低壓一側，但是在高壓電網上，高、低壓都是絕緣的，因此在低壓一側也不會存在與電網有聯系的電流。總之，在有防雷裝置時，進入接地極的電流只是流入大地電流的一小部分，影響了接觸電壓是由于單相接地電流主要是從電纜地線流過的，因此在計算接觸電壓時并不是按照地下電流全部通過接地極進行的。埋地電纜中的電流與接地電阻的大小線性相關，電阻越大電流越大，相反，電阻越小電流越小。

第二，接地極電阻值對接地保護的電流影響不大。因為其電阻值越小，對地電壓值也越低，影響較大的是一個變化的過程，小電流接地系統的接地保護主要有兩種：一種是無選擇性接地保護，另一種是有選擇性接地保護。無選擇性接地保護基本上是利用小電流接地系統發生單相故障時，三相對地電壓的變化來判斷接地相別和接地程度，用所屬母線電壓互感器輔助繞組開口三角處的電壓變化啟動電壓繼電器來報警，告知運行人員進行人工查找。這種保護對出線較少的小電流接地系統來說，比較適用；對于出線較多的系統來說，則多有不便，這時就應用有選擇性的接地保護裝置直接找出接地線路。

參考文獻：

[1]劉笙.電氣工程基礎[M].北京：科學出版社，2002.

[2]熊靜波.地方農村電網建設與改造[J].大眾用電，2005，（7）.

[3]水利電力部西北電力設計院.電氣工程設計手冊電氣一次部分[M].北京：中國電力出版社，1989.

（責任編輯：孫晴）