中壓配電網建設改造舉措

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(重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室，重慶 400030)

0 引 言

隨著人民生活水平的提高，電力需求逐年上升，用戶對電壓質量、供電可靠性的要求越來越高，停電帶來的損失越來越嚴重。配電網直接面向用戶，其健康程度直接影響著用戶的安全可靠用電。因此，有必要對中壓配電網存在的普遍問題進行深入研究，提出合理的建設改造優化措施。

中壓配電網建設改造主要是以配電網建設改造技術原則為指導，以優化網架結構、提高系統供電能力和供電質量、節能降損為目的[1-3]。文獻[4] 結合漕河涇開發區的實際情況，提出優化措施，但其沒對問題存在的原因進行分析；文獻[5]描述了上海中心地區配電網建設改造過程中遇到的困難及取得的成果，但其沒提出具體的優化改造措施；文獻[6]以德陽城區10 kV配電網規劃為研究對象，采取總體和分布兩種負荷預測方法，提出新建改造方案，但其對配電網現狀存在的問題分析較少。

研究以往配電網建設改造優化舉措的基礎上分析總結了中壓配電網普遍存在的主要問題及其原因，介紹了中壓配電網建設改造優化的原則及思路，提出了中壓配電網的優化措施，并結合某省中壓配電網的實際情況，對其現狀配電網進行了全面的分析，找出配電網存在的主要問題，以中壓配電網建設改造優化的原則及思路為指導，分析現狀配電網存在短板的原因，提出合理的中壓配電網建設改造優化策略，指導實際電網規劃工作。

1 中壓配電網存在的主要問題

中壓配電網由中壓配電線路、線路分段分支設備、開閉所、配電站(包括柱上變壓器)等構成。目前，中壓配電網普遍存在的主要問題如下。

(1)線路不滿足“N-1”原則

中壓配電網普遍存在線路“N-1”通過率較低的現象，如圖1，對線路不滿足“N-1”原則的原因分析如下。

①規劃設計的不合理、供電地區偏遠負荷需求不大或地理條件限制導致線路為單輻射線路，導致不滿足“N-1”原則。②聯絡線路導線不匹配，線路故障時負荷不能向小截面導線轉移，導致不滿足“N-1”原則。③聯絡線路的上級主變壓器的容量限制導致線路故障時不能向低容量主變壓器上轉移負荷，導致不滿足“N-1”原則。④斷路器的內置電流互感器TA變比過小，而使導致線路不滿足“N-1”原則[7]。

圖1 線路不滿足“N-1”原則的原因

(2)線路分段數不合理

將線路分為若干區段,可以減少停電的范圍，從而減少用戶每年的平均停電時間及停電次數，提高中壓配電網的供電可靠性[8-9]。

當中壓線路的分段數較少時，增加分段數可以較明顯地提高供電可靠性，但分段達到一定數量后停電范圍趨于恒定。開關設備的增多不但加大了資金的投入，且發生設備故障的概率也增大。

(3)線路供電距離過長

根據DL/T 5131-2001[10]和DL/T 599-2005[11]中壓配電線路在不同供電分區下的供電距離應滿足不同的要求。在保證電壓質量的前提下，負荷或用電量較小的地區，供電半徑可適當延長，但部分地區(特別是農村地區)線路負荷較少，長距離輸電線路較多，線路供電半徑遠遠超過導則要求的最大供電距離15 km，導致供電質量不高。供電距離太小、負荷過輕，則易造成主變壓器間隔浪費，資源利用率不高。

(4)低壓配電變壓器容量不合理

配電變壓器容量選擇以現有負荷為基礎，應 適當考慮負荷的發展留有裕度。為提高變壓器的利用率和經濟運行水平，新裝變壓器的最大負荷率不宜低于60%。

(5)線路負載率不合理

中壓配電網線路普遍存在平均負載率偏低，線路負荷分布不均衡等現象。線路負載率偏低，導致設備利用率低；負載較重，則導致線路不具備轉供負荷的能力，造成線路故障或檢修時其所供用戶斷電，供電可靠性降低[12]。

線路負載過重的原因：①地區發展差異大，負荷分布不均導致線路負載過重；②導線截面過小而使得線路載容量不足；③負荷發展過快，規劃新建線路還未建成。

(6)變電站間隔利用不合理

小容量用戶占用變電站間隔較多，導致部份地區無法新建線路滿足負荷要求。間隔緊缺，資源利用率不高。

(7)配電設備老舊

設備老化對供電安全及供電可靠性有重要的影響。老舊設備經濟性不高，易發生故障且查找故障困難。

(8)管理不到位

由于配電網基建、技改大修、業擴等工程較多，預安排停電頻繁；供電人員技術業務不夠熟練導致停電影響范圍大且停電時間長。

2 中壓配電網建設改造優化原則及思路

2.1 優化原則

(1)堅持安全第一的原則，必須及時解決安全隱患，提高供電安全保障能力。

(2)滿足社會經濟發展，滿足新增負荷供電。

(3)提升電壓質量，提高供電可靠性，提高負荷轉供能力。

(4)節能降損，提高配電網運行的經濟性。

(5)完善中壓網架，提高配電網技術裝備水平。

2.2 優化思路

充分利用有限資源，緊扣“城市客戶年平均停電時間、綜合線損率、第三方客戶滿意度和安全生產風險管理體系評級”四項創先關鍵指標的提升，圍繞其他各項“企業決策一級指標”的改善，抓住城市這個重點，帶動農村全面發展。建設改造方向主要包括“滿足負荷需求”和“提升戰略指標”兩大類[13]。

電網投資追求電網供電能力的提升及高收益。當配電網投資充足時，配電網建設應能夠滿足城鄉社會發展的用電需求并為創先做好硬件支撐。當配電網投資減少時，將優先保證解決新增負荷項目和解決重過載項目，同時提升聯絡率和可轉供電率，其他項目將適當減少。

配電網優化應以市場為導向，緊密圍繞“提升供電能力”和“提升關鍵指標”兩個方面，分析配電網現狀，查找原因并提出行之有效的關鍵措施，指導配電網建設改造。

3 中壓配電網的優化措施

(1)負荷需求不大的單輻射線路供電地區待負荷增長時新建聯絡線路；改造導線截面不匹配的線路，更換聯絡線路中的小截面導線，提高線路載容量；對小容量主變壓器進行增容項目，增加主變壓器容量；改變斷路器內置互感器TA的變比等，以使線路滿足“N-1”原則。安排增加電網傳輸容量、提高電網供電安全和供電質量的項目，優化電網結構，實現“手拉手”供電方式，提高線路之間的轉帶能力，提高“N-1”通過率[14]。

(2)中壓配電網架空線路供電方式宜采用多分段多聯絡方式(分段數不宜大于6，聯絡數不應超過3)，應根據地區線路長度和負荷分布情況在合理的位置進行分段并裝設分段開關，主干線、較大的支線及重要分支線路宜裝設分支開關，以便優化線路分段，縮小線路故障時的停電范圍。逐步推廣“小分段”、“雙接入”等關鍵措施的使用能有力提高供電可靠性[15]。

(3)對負荷較重且供電距離過長的線路合理的進行改造，縮短供電距離；負荷較輕且供電距離偏長的線路待負荷增加后進行改造項目，縮短供電距離。在一定的電壓和輸送功率下要保證好供電質量就必須限制供電線路的長度,使線路的供電距離在合適的范圍內。

(4)配電變壓器應按照“小容量、密布點、短半徑”的原則來配置，并按小區居民戶數布點。更換容量不合理的配電變壓器，新裝配電變壓器應適當的留有裕度，使之既能保證配電變壓器的經濟利用性，又能滿足近期負荷需求。

(5)用輕載線路轉供重載線路的部份負荷，或新建線路轉移重載線路負荷，盡量使線路負荷均衡；對線路進行改造，增大導線截面，提高線路載容量；負荷發展較快的地區加緊新線路建設，滿足新增負荷需求。

(6)將占間隔的小容量用戶轉移到負載率較輕的相鄰線路，節省的間隔用于滿足新增負荷或轉供重載線路負荷，提高間隔的利用率。

(7)使用年限長、產品型號老舊的設備故障率相應較高，應對使用年限超過15年或型號陳舊的設備進行更新和更換。

(8)合理的規劃建設項目，盡量使同一地區需要進行的項目一次進行，且增加建設力度，減少停電次數及停電時間；提高供電管理人員的業務水平，在預安排停電時將部分負荷轉移到其它線路，盡量避免陪?，F象的發生。

4 中壓配電網建設改造優化實例

以某省為研究對象(下面簡稱A省)，對其配電網現狀進行全面分析，提出了合理的配電網建設改造優化策略，用于指導配電網規劃建設。

4.1 中壓配電網現狀

A省國土面積總計有394 000 km2，共分為15個區。該電網公司共有10 kV線路7 435回，其中電纜長度為4 400 km，架空長度為145 800 km，合計150 200 km；開關柜10 120面，柱上開關16 785個、電纜分支箱1 813個。配電變壓器總數191 912臺，容量30 408.38 MVA，其中公用配電變壓器121 953臺，容量12 540.75 MVA，專用配電變壓器69 959臺，容量17 867.63 MVA。

4.2 中壓配電網現狀數據

(1)A省電網公司重過載線路比例分別為4.53%、2.12%。如圖2知從數量上看重過載線路較多的有1區、 2區、4區和6區，從占比上看，12區和15區較為嚴重。

(2)線路聯絡率為31.24%。其中城市10 kV公用線路聯絡率為69.08%；農村10 kV公用線路聯絡率為15.09%。

(3)可轉供電率27.6%。其中D類以上地區中，可轉供電率59.24%；農村10 kV線路可轉供率為14.18%。

(4)如圖3，中壓線路平均長度為23.7 km，主干平均長度為10.41 km，多個地區10 kV主干長度超過15 km。其中5區及15區最為嚴重。

圖2 10 kV線路重過載

圖3 中壓線路平均長度

(5)現狀是公用線路最高電壓高于額定電壓7%的公用線路占總回數的4.9%；最低電壓低于額定電壓7%的公用線路占總回數的10.8%。10 kV電壓質量偏低線路主要集中在農村。

(6)重載公用配電變壓器占總臺數的5.26%，容量占公用變壓器總容量的0.17%；過載公用配電變壓器占總臺數的1.84%，容量占公用變壓器總容量的0.07%。

(7)配電變壓器電壓偏低數量占公用配電變壓器比例為5.72%，配電變壓器電壓偏高數量占公用配電變壓器的比例為0.21%。

(8)高損耗配電變壓器(S7及以下型號)占全部公用變壓器臺數的5.04%，容量占全部公用變壓器容量的2.82%。

(9)農村戶表改造率92.09%。

(10)10 kV線段平均用戶數為13.73戶/段，與平均水平遼寧(6.51)相差7.22戶/段；線路平均分段數為2.31段/條，與平均水平浙江(4.24)相差1.93段/條。

4.3 A省中壓配電網存在的問題

(1)配電網架構薄弱，設備存在問題較多

受經濟發展不平衡、體制多樣化等因素影響，長期以來，公司電網建設積累的欠賬較多，加上電力需求增長過快、投資相對不足、電網建設外部環境不寬松等原因，電網結構薄弱。10 kV配電網負荷分布不均、線路聯絡率低、轉供電能力差、配電臺區電壓質量偏低(反映出10 kV電源點尤其是35 kV變電站布點不足)、局部“卡脖子”、設備老化殘舊、供電半徑長、自動化程度不高等問題更為突出。網絡結構水平相對較低，聯絡率為31.24%，可轉供率達到了27.6%；設備利用率偏低，線路平均負載率僅為31.59%；負荷分布不均，存在重、過載設備。

(2)配電網運行指標不高

受配電網網架結構和設備狀況影響，公司系統供電可靠性指標不高，尤其是在農村地區，單次停電范圍廣、用戶停電次數多、用戶停電時間長的現象比較普遍，嚴重影響公司客戶滿意度的提高。

如表1，A省電網公司全口徑預安排停電時戶數占系統停電的66.17%，故障停電時戶數占系統停電的33.83%。

預安排停電次數——主要受網架結構影響。計劃檢修和限電造成的停電時戶數占預安排停電的17.50%。由于大批量施工，線路缺陷消除等，導致線路停電次數多，持續時間長，其次是供電所、作業單位人員不足，施工力量單薄，停電作業持續時間長或重復停電次數過多。

故障停電次數——氣候因素和設備老化造成的故障停電時戶數占故障停電的47.11%。由于線徑小，供電半徑長，線路長，設備老化、腐蝕嚴重，農村地區穿越樹障多、導線對樹林距離不夠等，使得部份線路易受自然災害的影響，影響供電可靠性。

(3)管理水平不高

由于歷史缺少配電網規劃指導，項目管理存在較大隨意性，致使配電網設備類型繁多，給后續運行維護帶來極大不便。

部分供電人員技術業務不夠熟練，對配電網存在的問題客觀分析不夠，線路設備施工過程中憑經驗，造成部分線路設備帶缺陷運行。

運行維護管理及缺陷管理不到位，線路設備缺陷未能及時發現或周期性巡視檢查發現的缺陷未能按時消除，線路設備故障停電次數增多，嚴重影響供電可靠性的提高。

4.4 優化措施

(1)加強網架建設

表1 停電影響分析

采取合適的接給方式對單輻射線路進行聯絡改造，提高“N-1”通過率；對線路進行合理的分段，縮短停電范圍，提高供電可靠性；對供電距離過長存在不可轉供問題的線路進行改造，提升網絡主干聯絡率，提高電壓質量；對存在主干截面不合格且主干過長的線路進行改造，采取線路分流或將原線路改造成截面更大的線路；對重載線路進行負荷轉移，解決線路重過載問題。

(2)科學選擇配電裝置

在計劃期內對存在安全隱患的架空線路進行整改；現有的中低壓配電設備中，大部分配電變壓器和開關設備的運行年限在10年以內，線路的運行年限相對較長，部分可以達到15 年，有極少數甚至可以達到20年以上，對部分年限過長的設備進行及時的更換和改造；新建線路選擇合適的導線截面；增加設備設計裕度，根據負荷的需求選擇合適的容量的配電變壓器。雷害較為密集，需采取有效的防雷害措施，減少雷害影響，提高設備抵御自然災害能力；提高配電網絕緣化率和電纜化率；對農村地區進行戶表改造。

(3)加強組織領導，建立健全供電企業管理網絡

要做配電網建設工作，不但要領導重視，且需要各相關部門、各基層供電所及班組成員相互配合，對照有關的技術規定要求，成立相應的供電管理網絡，制訂管理工作責任制度，明確管理工作的職責及范圍，嚴格要求，認真考核。加強設備運行管理、提高設備巡視率、減少預安排停電次數。

深入了解分析配電網現狀存在問題，總結配電網的短板，因地制宜地制定解決問題的方案，努力提高供電經濟性、安全性及可靠性管理水平。

4.5 中壓配電網建設改造優化效果分析

“十二五”期間，A省中壓配電網的投資共計240.1億元，“滿足供電要求”共投資91.2億元，占總投資的39%。其中：滿足新增負荷投資44.7億元，占總投資的19%；解決重過載投資37.6億元，占總投資的16%。

重過載線路問題解決率達到100%，D類及以上供電區不滿足“N-1”線路的問題解決率達到98.35%。

“提高戰略指標”共投資149.4億元，占總投資的61%。其中：完善中壓網架投資29.5億元，占總投資的12%；解決電壓不合格投資28.5億元，占總投資的12%；更換殘舊設備投資56.9億元，占總投資的24%；解決安全隱患投資34.2億元，占總投資的14%。

線路和臺區電壓質量偏低問題解決率分別達到78.55%、78.52%。

通過對中壓配電網的分析，A省存在的影響供電可靠性及經濟性的問題得到初步解決，中壓配電網得到進一步完善。

5 總 結

(1)對中壓配電網存在的主要問題類型進行了分析，介紹了中壓配電網建設改造優化的原則及思路，并在此基礎上提出了優化措施。

(2)結合A省中壓配電網的實際情況，對其配電網現狀進行了全面的分析，找出了配電網存在的主要問題，提出適用于A省的中壓配電網建設改造優化策略，并對優化結果進行了分析，使得A省中壓配電網建設改 造工作更加完善、可靠、準確，并確保投資上的最優化。

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