城市配電網(wǎng)配電線路設計優(yōu)化對策

陳萬金

【摘 要】伴隨著用電需求的增大，電網(wǎng)用電負荷持續(xù)增長，傳統(tǒng)電網(wǎng)結構已經(jīng)逐漸無法滿足現(xiàn)實需求，在這種情況下，要求電力部門做好配電網(wǎng)配電線路的設計優(yōu)化工作，以此來保證電網(wǎng)穩(wěn)定可靠運行，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力服務。本文從中高壓配電網(wǎng)出發(fā)，對配電線路設計優(yōu)化對策進行了分析，希望能夠提高用電質(zhì)量和用電安全，推動我國電力事業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

【關鍵詞】配電網(wǎng);配電線路;設計優(yōu)化

中圖分類號： TM75 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）21-0238-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.111

0 前言

科學技術的飛速發(fā)展帶動了人們生活水平的提高，也使得電力在人們的日常工作和生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，人們對于供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求。伴隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的持續(xù)擴大，電網(wǎng)結構變得越發(fā)復雜，一旦出現(xiàn)問題，產(chǎn)生的影響不容忽視，輕則導致大面積停電，重則引發(fā)整個電力系統(tǒng)癱瘓。基于此，需要電力部門切實做好配電網(wǎng)配電線路的優(yōu)化設計，在提升電網(wǎng)運行效果的同時，減少線路損耗，順應可持續(xù)發(fā)展要求。

1 中高壓配電網(wǎng)設計

一是35kV及以上高壓配電網(wǎng)設計，從保障電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的角度，一般需要至少設置兩個供電電源，電源互為備用，形成環(huán)網(wǎng)結構。在對配電網(wǎng)外徑進行設計時，應該做好區(qū)域負荷分析，制定切實有效的配網(wǎng)建設發(fā)展規(guī)劃，確保其能夠與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃相使符合，同時具備一定超前性。二是10kV中壓配電網(wǎng)設計，需要根據(jù)實際情況，在環(huán)網(wǎng)式、放射式和樹干式中選擇，主城區(qū)、城市核心區(qū)宜采用環(huán)網(wǎng)式+放射式供電，環(huán)網(wǎng)式為主、放射式為輔的供電方式。對于城市中特別重要的負荷宜獨立供電，采用兩回路或三回路從周邊不同變電站或同一變電站的不同變壓器引接，以滿足供電可靠性要求。城市正常負荷以環(huán)網(wǎng)式供電為主，對于一些老城區(qū)或容量較小、供電可靠性要求不高的負荷，因線路走廊困難或造價太高，可從環(huán)網(wǎng)結構結點引出分支線放射式供電，引出點應采用斷路器保護，以保證分支線故障時切除，不影響主干網(wǎng)運行。正常運行時，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行，將主干線分為兩到三段，選擇恰當位置設置負荷開關和斷路器，以滿足“手拉手”供電的需求。不僅如此，這樣的配網(wǎng)設計能夠確保線路檢修環(huán)節(jié)的負荷轉移，提升供電可靠性。三是中壓配電網(wǎng)主供電結點設計，現(xiàn)在城市中壓配電網(wǎng)主要層級為變電站（含220kV、110kV、35kV變電站）、中壓開閉所、中壓環(huán)網(wǎng)柜、終端變配電所（含公變和用戶專變），從變電站直接引出放射式供電或環(huán)網(wǎng)供電，供電可靠性高，但有大部分區(qū)域離變電站較遠、受變電站本身中壓間隔、中壓線路走廊限制，宜根據(jù)負荷發(fā)展預測規(guī)劃設置若干中壓開閉所作為本區(qū)域供電主電源。在區(qū)域內(nèi)開閉所引出環(huán)網(wǎng)式供電或放射式供電，為保證供電可靠性，開閉所主接線一般采用兩進線單母線分段（分段運行、互為備用）或三進線單線分段（兩運一備）接線方式，以滿足N-1供電可靠性要求，開閉所進線電源引自不同變電站或同一變電站的不同主變。四是中壓主網(wǎng)架導線截面設計，在實際操作中，主網(wǎng)架導線截面的選擇都需要考慮負荷現(xiàn)狀及其增長規(guī)律，確保其能夠與城市近期發(fā)展規(guī)劃保持高度一致性，同時要求其必須能夠滿足供電可靠性的相關要求，結合經(jīng)濟電流密度計算、允許電壓計算和允許電流計算等，對導線截面進行確定。為便于平時運行時區(qū)分、也便于備件通用，中壓電纜截面選擇不宜過多，如選擇400mm2、300mm2、240mm2、150mm2、70mm2，主干網(wǎng)或開閉所進線選擇400mm2、300mm2，區(qū)域內(nèi)環(huán)網(wǎng)選擇240mm2、150mm2，終端變壓器選擇70mm2。考慮夏季氣溫高，冰箱、空調(diào)等大功率電器的廣泛使用會導致電力出現(xiàn)負荷高峰，導線截面必須能夠保證負荷高峰時期的配網(wǎng)運行安全。大量實踐表明，在導線截面選擇方面，需要充分考慮電網(wǎng)長期發(fā)展規(guī)劃，留出一定富余。部分城市早期配電網(wǎng)規(guī)劃缺乏合理有效的分析，在經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，供需矛盾越發(fā)凸顯，對于一些無法滿足現(xiàn)實需求的配網(wǎng)線路，需要對導線進行更換，不僅需要耗費更多的資金，還會對供電質(zhì)量和供電服務造成負面影響[1]。

2 配電線路設計優(yōu)化對策

這里的配電線路設計優(yōu)化主要是針對與人們工作生活密切相關的低壓配電線路而言，以某老舊居民住宅小區(qū)為例，共有8棟6層建筑，其中兩棟為3個單元，其余六棟均為2個單元，每單元兩戶，對其進行負荷計算，可以分為兩種不同的情況，一是近期負荷，按照每戶4kW進行考慮，二是遠期負荷，按照每戶6kW計算，需要對現(xiàn)有的配電變壓器的容量進行調(diào)整，確保其能夠滿足小區(qū)居民的正常用電需求。

2.1 主干網(wǎng)架優(yōu)化

老舊居民小區(qū)、城中村等配網(wǎng)主干網(wǎng)架設計中，可以選擇鋁芯絕緣導線和銅芯低壓電纜兩種配電線路，在實際安裝環(huán)節(jié)，架空絕緣導線設置電線桿進行線路架設，也可以沿建筑主體，利用一字鐵與工字鐵對配電線路進行同定安裝，以三相四線制來保證配電線路的水平排列。低壓電網(wǎng)中可以采用TN-C-S系統(tǒng)，在主干線末端和分支位置分別設置中性線重復接地，在進戶電表箱處重復接地，N線與PE線分開。在對導線截面進行選擇時，需要充分考慮居民小區(qū)的實際情況，如果短期內(nèi)不會對建筑進行改造，則需要結合遠期負荷規(guī)劃確定導線截面，一方面確保配變?nèi)萘磕軌螂S著用電負荷的增長而增加，另一方面主干網(wǎng)也可以充分滿足人們的用電需求，更能夠避免出現(xiàn)重復建設的情況，避免了資金浪費問題[2]。近期負荷隨著生活水平提高、城市美化、供電可靠性、安全性要求提高，新建小區(qū)及主城區(qū)舊小區(qū)改造項目，主要采用銅芯低壓電纜入地敷設或地下室橋架敷設，因電纜材料在整個配網(wǎng)工程中的造價比重很大，優(yōu)化以縮短電纜路由為主，考慮到電壓損耗，一般要求低壓電纜供電半徑不超過250米。以本小區(qū)為例，近期負荷864kW，取同時系數(shù)0.4，計算容量為346kW;遠期負荷1296kW，取同時系數(shù)0.4，計算容量為518kW。變壓器按遠期容量配置一臺630KVA箱式變配電所，低壓主干網(wǎng)架可以選擇三路185mm2鋁芯絕緣導線或185mm2銅芯電纜，每棟樓分支可以選擇70mm2絕緣導線或70mm2銅芯電纜，能夠切實滿足居民用電需求。

2.2 電表集裝箱優(yōu)化

在每棟樓每單元1樓和2樓之間，設置一到兩個電表集裝箱，從方便抄表的角度，電表箱的安裝可以應該采用嵌入式或者壁掛式，最好設置在樓道內(nèi)，在避免陽光直射和雨水的同時，也可以為檢修維護工作提供便利。通常來講，電表集裝箱可以采用不銹鋼或者玻璃鋼材質(zhì)。在一個集裝箱內(nèi)，宜多設置一塊公用電表（走廊、樓道、通信等用電），表箱進線開關應設置帶漏電保護功能斷路器，且應加裝浪涌保護器。宜配置智能電表，帶遠程抄表功能，在變電所設置公變采集和遠程抄表一體化終端，終端與智能電表之間采用載波通信。

2.3 架空接戶線優(yōu)化

接戶線指從低壓主線或者直線引入到集中裝電能表箱的配電線路，一般呈三相四線水平排列，可以采用架空敷設的方式，也可以在每棟樓的單元口設置PVC套管，線路由套管引入表箱。如果同一條主線下，引入的接戶線數(shù)量較大，可以先將其接入到分線箱中，然后經(jīng)由分線箱實現(xiàn)與集中電表箱的連接。接戶線通常會選擇鋁芯絕緣導線，在確定導線截面時，需要考慮電表箱內(nèi)電能表的數(shù)量。例如，在小區(qū)中，每單元設置一個表箱，其中存在12塊電能表，則接戶線可以選擇70mm2鋁芯絕緣導線，中性線與相線截面保持一致[3]。

2.4 室內(nèi)配線優(yōu)化

在對建筑內(nèi)部配線工程改造環(huán)節(jié)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分電力暗線存在各種各樣的問題，如質(zhì)量較差、導線截面小等，可能會影響供電質(zhì)量和用電安全。對此，需要做好室內(nèi)配線優(yōu)化設計，一方面，室內(nèi)配線不僅必須滿足可靠供電的要求，還必須保證布局合理，安裝牢固，符合相關技術規(guī)范，確保技術人員能夠依照線路絕緣層顏色，分清火線、零線和底線。絕緣導線的選擇應該確保額定電壓不超過線路工作電壓，絕緣符合線路安裝方式及敷設環(huán)境要求，做好相應的防火工作;另一方面，如果導線穿管為鋼管，需要進行接地處理，若多個回路導向存在于同一個管中，需要將其數(shù)量控制在8根以內(nèi)，并確保絕緣導線絕緣電壓不低于500V[4]。

3 結語

總而言之，在對配電網(wǎng)配電線路進行設計優(yōu)化的過程中，需要充分考慮城市發(fā)展規(guī)劃和實際情況，做好全面細致分析，明確配電線路設計的原則和方法，對具體實施階段需要注意的問題進行處理，保證配電線路的設計質(zhì)量和輻射效果，為電力用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、更加可靠、更加安全的電力服務。

【參考文獻】

[1]王恒，周曉云，張緯，等.10kV配電線路優(yōu)化設計及節(jié)能措施分析[J].中國新技術新產(chǎn)品，2016，（17）：30-31.

[2]魏敏，梁巍，羅兵兵，等.配電線路路徑優(yōu)化設計及選擇問題分析[J].科技經(jīng)濟導刊，2017，（27）：105，147.

[3]張少保.論10kV配電網(wǎng)優(yōu)化設計與降損措施[J].中國科技投資，2013，（z2）：85.

[4]趙儉男，劉冬冬.對配電網(wǎng)配電線路設計優(yōu)化的探討[J].科學技術創(chuàng)新，2016，（10）：128.