10kV配網電力工程的技術問題分析與解決

四川華風鑫創電力設計有限責任公司北京分公司 吳海濤

1 引言

10kV配電網工程應用范圍較為廣泛，涉及我國社會活動的各個方面，因此保證10kV配網的穩定性較為關鍵。在實際生活中，傳統的配網方式容易出現供電不穩定、電能損失大以及維護成本高等弊端，產生經濟增長與配網建設間的矛盾。因此，雙環網供電模式開始出現，通過智能運行方式，提高供電質量及供電可靠性，有效提升電網運營效率和效益，提高電網運行管理水平。根據大興區某用戶新建開閉站項目，本文結合項目實際對電纜雙環網深入分析，對于中壓電纜網雙環式接線方式、備自投的運行方式以及光纖縱差保護的優點進行論述。

2 10kV配網電力工程施工技術應用的必要性

10kV配網作為電力系統的重要構成部分，其主要功能是持續供電，工作強度大、技術需求高。10kV配網的建設工程需要精確到點，覆蓋到面，每一個環節都需要施工人員的嚴格把關，排除一切干擾因素與潛在隱患，嚴格按照標準要求進行作業。此外，為了保證工程的整體完成質量，配網工程中的技術問題需要經過嚴格的分析與研究，通過科學管理的方式確保工程每一個關鍵節點的質量，從而保障整體系統的供電性能[1]。

3 10kV配網電力工程技術準則

3.1 合理劃分電網配置

在電網的配置管理中，需要注意是，根據客戶的不同需求要針對性劃分，如對重要客戶的線路鋪設采用雙路供電方式，以保證其穩定的供電效果。為了保證配電網的正常運作，定期的檢修維護工作必不可少，因此要為關鍵負荷配備應急式電源來應對一些特殊情況下需要斷電但不能斷電的用戶或場所，如電路維護與故障檢修，通過該方式可以有效確保維護期間部分特殊場所的正常供電。而在應急電源的選擇中，蓄電池、干電池、小型發電機組等設備都是常見的選擇項。

3.2 保證配網的供電穩定

在10kV配網供電中，一般采用雙電源供電配置，一個正常配電供應，另一個為備用電源，在供電系統出現故障，工作電源停止運作時，啟用備用電源，即可恢復正常的電力供應，為修護常用電源提供充足時間。在實際工程應用中，開閉站進線及聯絡線路配置光纖縱差保護，獨立專用光纖通道，兩側的保護裝置沒有電聯系，提高了運行的可靠性，同時對電纜網實現差動保護，較大地縮小了故障切除時間；通過自投裝置智能識別并自動適應一次接線的運行方式，能最大限度提高電纜網的可靠性，發揮雙環網可靠性的優點，保證供電的安全可靠[2]。

3.3 規劃干道的電路路徑

為保證10kV電網的順利鋪設，作為主要鋪設路徑，城市主干道需要在施工初期就要為電網預留架空線路走廊，將電纜鋪設點作為主次干道的必備設置點位。

3.4 提高設計標準

閃絡故障作為影響配電網系統正常供電的主要問題，需要加強絕緣設計來減少其帶來的危害。在現實操作中，電力公司通過參照20kV的設計方式對10kV電網的架空線路進行絕緣設計，以減少閃絡故障的發生。

4 工程數據概況

按照工程建設規模及用電負荷等價劃分，高壓配電線路采用110kV電壓，中壓配電線路采用10kV、0.4kV、0.23kV電壓，各功能分區及供電負荷量在工程北部區域建立兩座中心變電站，電壓等級為110kV、10kV。第一座中心變電站坐落于主干道西側，綜合樓西北側，第二座中心變電站坐落于主干道東側，綜合樓東北側。根據區內功能分區用電負荷量和用電性質，將相應用電設施按地域要求合理布設在兩座中心變電站周邊，并確保所有設施位置均不會超出供電范圍。其中，第一座中心變電站以重要設施為主，確保其供電穩定；第二座中心變電站主要承擔作業區、辦公區、貨運區、場務區等輔助設施供電。

5 10kV配電工程的技術問題及解決

5.1 配網布置規范化

社會對供電需求的不斷提升給10kV配電工程帶來了更多困難與壓力，在環境因素及設備自身因素的雙重作用下，電力運行故障明顯增加，甚至可能出現永久性故障，在此種情況下，變電設備跳閘概率也顯著提升。因此，電力企業應建立環網供電單元、電纜進出線柜等設施，以便在第一時間對故障路線隔離，進而降低故障危害性，確保供電可靠性。

5.2 閃絡問題的解決措施

一旦固體絕緣子附近存在氣體或液體介質時，會導致電擊現象，從而影響到電力設備的絕緣性，損壞設備表面，專業上將此種情況稱之為閃絡。為有效減少閃絡發生的可能性，電力企業必須進行配網線路和電力設備的污染處理工作，如在支撐絕緣體、穿墻套管以及轉接瓶等部位添加防污裝置；為降低相對濕度可在開關室內放置干燥設備，從源頭緩解閃絡問題；定期對電力設備進行清掃，降低由于外界環境而導致的不利影響[3]。

5.3 完善配網防護

復雜性是10kV配網結構較為突出的特征，其很容易受內外因素影響而出現線路故障，因此對配網結構進行防護至關重要。配網絕緣性能的高低與否直接關聯到雷擊事故發生的概率，配網在建設過程中，應根據不同線路類型詳細分析其絕緣性，對重點路線及關鍵部分加以防護。此外，在安裝避雷設施前要先明確相關參數，并做好實地檢測。

6 環網技術及效益探析

6.1 電纜雙環網接線方式及運行方式

相比傳統電網供電模式而言，電纜雙環網供電模式更加安全可靠。該模式構建了一個更為完善的網架結構，布局科學且調度靈活，顯著提高了供電系統的運行穩定性。電纜雙環網是以雙環網接線方式為基礎，采用電纜連接方式，通過一次、二次設備融合使電纜網實現成環。

6.1.1 電纜雙環網接線方式

電纜雙環網接線方式如下：從同一供電區域兩座變電站的10kV母線中各引出一條線路，共同構建雙環式接線回路。雙環式接線回路可以同時為用戶提供來自兩個方向的電源，滿足從上一級10kV線路至用戶側10kV配電變壓器的整個網絡的“N-1”特性，不僅提高了供電穩定性，也提高了供電靈活性。

環網單元通過在兩段母線之間設置分段開關的形式，確保主干線正常運行時負載率能夠達到75%，負載率的提高有助于優化線路配電性能。電纜雙環網模式適用于用戶集中并對電力需求較高的區域，如城市的中心區、商貿區、繁華街區或者重要用戶居住區等，這些區域普遍要求持續性高質量的供電，負荷密度要求高、電能穩定性及可靠性均有特殊的要求。雙環網開閉站與兩條母線之間配備有聯絡開關，這不僅能夠提高配網的自動化水平，還可以使配電網系統擁有負荷轉移能力，能夠有效保證電力網絡的穩定性。

6.1.2 雙環網結構及運行方式

雙環網結構實質上是兩個相互獨立的單環網絡分別配備有分段開關，具體如圖1所示。常規配網模式下，主干線的負載率為50%，供電能力一般。而雙環網模式則通過在正常的環絡單元中對兩段母線分別設置分段開關的方式，使得主干線負載率可提高至75%，供電能力也隨之大幅度提高。所以，雙環網主干線正常運行的負載率在50%～75%。兩段母線不設置開關的環網單元模式與雙環網模式，都是符合“N-1”供電安全標準要求。從整體角度上看，第一種環網單元本質上是兩條獨立的單環網，相較雙環網模式供電能力較差，很難滿足用戶大規模用電需要[4]。

圖1 電纜雙環網接線方式

6.2 環網供電的技術特點

6.2.1 具備就地保護功能

經過配網技術的不斷升級及完善，伴隨著電網逐漸形成絕緣化、無油化模式，現代電網的故障發生概率大幅度減少，基于此，配電網研究逐漸向系統化、自動化、智能化方向發展。結合智能化技術與自動化技術，能夠實現對電網故障的就地隔離，再通過系統化管理完成負荷轉移及線路優化等工作，有助于從技術層面上切實解決10kV電網過度依賴集中保護而導致供電穩定性差的問題，這也是順應現代社會配電網發展需求與趨勢的。雙環網配電模式可借助智能化故障查詢及就地隔離功能，對線路故障問題進行隔離及維修，給檢修團隊提供更高的工作效率，最終維護配網線路的穩定。

6.2.2 避免大面積停電事故

以傳統通信為主要處理手段的方法極易引起配電網的大面積斷電，嚴重影響電網的持續供電能力，環網將故障的快速實時處理功能，下放到現場設備就地處理技術可以有效地解決這個問題。

6.2.3 實現配電網多層次管理

通過在電路架桿上安裝檢測設備，能夠實現對電網線路的實時監控與故障問題反饋。再輔以智能化技術科學管控電網經濟運行以及電路運轉，最終構建出配電網的多層次管理體系[5]。

6.2.4 電網經濟化運行

環網模式下的配電網，可以根據區域內用戶實際需求對線路網絡進行負荷轉換，即通過配電自動化開關的頻繁操作以調整實時負荷，有助于優化電網運行的經濟性。

6.3 環網供電效益分析

通過提高配電網運行的安全性，就能夠獲得更好的經濟效益。環網模式既有助于增加電力銷量、降低電能損耗、避免設備損壞、減少運行維護費用，同時也有助于保障配電網運行的安全性，最終實現了提高電力企業經濟效益和社會效益的目的。

6.3.1 促進電力系統技術水平提高

環網式配電模式實現了電流系統一次設備，從僅具備開關功能到能夠用作智能化調控的優化。該模式的應用，再加上與現代電氣技術、計算機技術、工業自動化技術和智能化技術的結合，將電力系統整體技術水平提高到了全新的層次，并促使其逐步向智能化方向發展。

6.3.2 促進電力系統市場化

環網配電技術的應用，最大限度提升了供電系統管理水平，確保能夠為用戶提供更優質的電力供應服務。在推動社會經濟發展的同時，也為電力系統的市場化發展奠定了良好基礎。

6.3.3 形成良好的行業風格

在全社會追求高質量生活的背景下，建設電力行業的社會形象，實現用戶利益最大化，減少停電或者大規模斷電情況的發生，提高政府和人民對電力行業的滿意度。總言之，通過實施環形供電以獲得良好的社會效益。

6.3.4 提高配電網可靠率

結合環網供電技術，有助于檢修人員及時、精確地定位故障點，進而將故障問題所帶來的影響控制在一定范圍內。此外，環網供電技術實現了雙電源穩定供電，不會因為單條線路出現故障問題而導致電力供應中斷，有效提高了配電網運行的可靠性與穩定性，避免給用戶造成較大的經濟損失。

6.3.5 及時發現事故隱患

環網供電具備就地保護模式與故障快速排查功能，不僅能快速處理故障，恢復線路供電，提高維修團隊處理線路問題的工作效率，同時還能減少因為大規模斷電或者長時間斷電對社會生產造成的損失，以及對居民生活造成的困擾。無論是經濟方面還是社會方面都有較大的效益，并且降低了因查找故障點而形成的人、財、物的浪費，達到了增加企業經濟效益的目的。

6.3.6 提高電能質量

按照國家電網法的要求，當電力公司因為自身運行失誤，造成電網斷電或電力質量下降而給用戶造成損失的，客戶有權索取賠償。在居民對高品質電能需求日益增加的背景下，一種穩定可靠、平穩高效的電力網絡成為社會的首選，從而為社會生產與居民生活提供高效、高質的電能。因此，采用環形配網模式以及智能化電網技術與管理系統，是目前電力企業提供優質服務，獲取更高效益的有力保證。

綜上，電力是社會發展的主要能源，10kV配電網作為電力系統中的重要環節，不僅是電力網絡的主要構成，也是社會穩定的關鍵因素之一。隨著經濟的發展與社會的進步，10kV配網線路的運行環境愈發復雜，承擔的壓力也越來越大，因此需要不斷加強對相關技術問題的研究與探討，給予10kV電網相關技術問題以合適的解決措施，確保配電網系統的安全與穩定，為生產與生活用電的質量提供有效地保障。