關于配電網規劃設計需要考慮的若干問題

2017-09-21 20:12:17 電力設備狀態監測　點擊量：評論 (0)

導語：配電網是能源產業鏈和國家綜合運輸體系的重要環節。配電網有多條供電線路構成的網狀供電線路網，是大規模的供電線路。優化配電網經濟運行是指合理調整供電電網的負荷電流和運行電壓，使電網供電端變壓器的

導語：配電網是能源產業鏈和國家綜合運輸體系的重要環節。配電網有多條供電線路構成的網狀供電線路網，是大規模的供電線路。優化配電網經濟運行是指合理調整供電電網的負荷電流和運行電壓，使電網供電端變壓器的負載達到最低，電網線損達到最低，以此降低整個供電線路的總損耗。通過有效的負荷預測，按照用電地方的實際電能需求，合理地調試供電端變壓器的工作電壓、電流，達到降低線損的目的。

（一）前言

配電網是能源產業鏈和國家綜合運輸體系的重要環節。隨著技術的不斷進步和電力工業的發展，配電網功能由單一的輸配電物理載體功能逐步擴展出促進能源資源優化配置、引導能源生產和消費布局、保障電力系統安全穩定運行及電力市場運營等多項功能，配電網的發展方向已不僅僅是本行業、本領域的需求反映，更是各行各業共同作用的結果。建設可靠高效的配電網是保障國家能源安全、經濟社會全面、協調、可持續發展的必然要求。

總體來看，國內外經濟社會發展對我國的智能配電網建設提出了“量”與“質”兩方面的高標準要求。一方面，中國經濟社會持續快速發展及能源供需格局，需要配電網加快外延式發展，強化輸配電能力，為滿足持續大幅度增長的電力需求提供堅強的輸配電平臺；另一方面，出于對經濟社會可持續發展能力和大氣、環保等問題的關注，要求配電網運行要具有更高的綜合能源效率、環境效益和經濟效益，能夠進一步提升供電的安全性、可靠性、經濟性，促進節能減排、實現清潔環保，且具有靈活互動、友好開放等特性，具備更強的服務經濟社會發展的能力。

與此同時，就目前規劃研究中的配電網建設項目而言，應該要考慮到分布式能源接入、低碳經濟、供電可靠性、高電能質量、經濟發展、防災減災等多個方面對于現狀配電網改造面臨的新的發展需求，電網公司應該需要從更深的層次研究我國的智能配電網。一是科學制定遠景目標網架，實現由規劃引領，促進輸配電網、城鄉電網、一次網架設備與二次系統之間協調發展。二是積極配合政府開展電力設施布局規劃，及時將規劃成果納入城鄉發展規劃和土地利用規劃，實現配電網與城鄉其它基礎設施同步規劃、同步建設。三是統籌電力用戶資源和社會公共資源，嚴格遵守目標網架規劃和電力設施布局規劃，優化典型供電模式規范電力用戶和分布式電源接入方案設計，實現配電網協調有序發展。四是建立配電網建設常態溝通協調機制，將配電網規劃編制及時納入地方總體規劃，以及土地利用規劃、控制性詳細規劃、新型城鎮化規劃等規劃，保護變電站站址、線路走廊、地下管線等建設資源，促進電網規劃有效實施。五是落實規劃區配網設備實物與現場一致性核查，對配網現狀結構、環網關系、供電運行方式、影響供電可靠性、線損控制因素進行分析與研究，為后期的電網建設提供良好的基礎，穩步推進各級電網公司制定的智能配電網中長期發展規劃的建設工作。

綜上所述，筆者在文后提出了關于配電網規劃設計需要考慮的技術措施以及關于如何提高電網運行經濟效益的整改措施。

（二）配電網規劃編制的技術措施

需要強調的是，供電可靠性管理是電力系統和設備的全面質量管理和全過程的安全管理，是適合現代化電力行業特點的科學管理方法之一，是電力工業現代化管理的一個重要的組成部分。對于日趨復雜的配電網，希望通過更為先進的手段，使之更安全、可靠、經濟地運行；如何迅速、準確地處理配電網的事故，使配電網和用戶的損失最小，進一步提高供電可靠性，應該根據各級電網公司對配電網規劃編制中實現的方案發展目標的緊迫需求、智能電網技術應用的發展趨勢和認清現狀實際、提高供電可靠性、提高降線能力，綜合配電網線損分析技術層面存在的問題，結合最新的電能應用發展以及電能傳輸規律，對配電網規劃編制的技術措施有以下幾點。

1、分布式能源接入的需要

面對短時的電力負荷高峰和人們對供電質量和可靠性的高要求，建設遠離負荷中心的大電廠，就應付電力負荷高峰而言相當不經濟，而對可靠性和供電質量來說，也無優勢可言。分布式發電以其投資省、發電方式靈活、與環境兼容等特點與大電網聯合運行，給現代電力系統運行與控制帶來巨大的變化。隨著大量太陽能、風能等分布式能源接入配電網，對配電網潮流、拓撲分析、電能質量產生了重大影響，給配電網的安全運行帶來了極大的挑戰。傳統的配電自動化模型、控制策略已不能滿足對大量分布式能源的接入和管理，而作為智能配電網重要組成部分的微網技術可以很好地解決分布式電源的靈活接入，實現配電網的安全、可靠、經濟運行。

2、低碳經濟的需要

智能配電網一方面通過改造傳統配電一次設備（包括配電線路、開關、變壓器等）降低配電網自身的損耗，另一方面通過加強需求側管理合理安排負荷，減少負荷峰谷差，提高電能利用效率。

3、更高供電可靠性的要求

隨著人們生活水平的日益提高，對供電可靠性提出了更高的要求。對配電故障的快速切除和快速恢復供電提到了一個新的高度。智能配電網可實現在復雜網架下的快速故障處理和恢復，使停電時間大大縮短，供電可靠性再上一個臺階。

4、更高電能質量的需求

隨著國內高、精、尖技術產業的飛速發展，對電網的電能質量提出了更高的要求。例如大量的諧波可能會造成某一批高端產品的質量問題，因此電能質量是優質供電的重要考核指標。智能配電網可以更好的監測配電網的電能質量分布情況，可以綜合評估配電網電能質量問題帶來的影響，可以采取各種智能裝備對電能質量進行抑制和治理，對重要用戶可提供優質的定制電力技術。

5、經濟發展的需求

隨著新農村建設、城鎮化進程的加快、第三產業尤其是商業和居民生活用電持續以超過兩位數的增幅的快速增長，配電網的支撐能力亟待加強。智能配電網的科學配電網規劃、經濟合理的運行調度機制，智能化的故障恢復和處理能力，多種能源的接入互補可以為經濟發展提供更好的電力支撐，以最合理的投資滿足電力需求。

6、配電自動化的需要

配電網自動化系統整體方案以先進性、經濟性、擴展性、安全性、可靠性和易維護性為目標，充分考慮規劃區配電網的基本現狀，結合配電自動化系統的基本要求、目標和將來系統發展規模，建設一套能夠滿足現有配電生產業務和未來發展需要的功能全面、技術成熟、擴展性強、部署靈活、管理先進、性能良好、維護簡便的配電網自動化系統。實現以覆蓋規劃區全部配電設備為基礎，以信息資源綜合利用為手段，以服務配電網調度和生產運行為主體，以提高配電網管理水平為目的的目標，將規劃區配電網生產、調度、運行、管理等相關的應用信息系統進行綜合集成。

7、防災減災的需要

自然災害對電力系統造成的破壞越來越引起關注，發生的頻率和程度加重，尤其在配電網產生的后果更為嚴重，直接關系到人民群眾的生產生活。傳統配電自動化面對特殊自然災害時調控能力明顯力不從心。智能配電網則能很好地實現“孤島”情況下的配電網運行調度，可以確保重要負荷的正常工作。

另外，值得注意的是，由于配電網的布局分散，多數用電負荷供電線路出現“大馬拉小車或小馬拉大車”情況，供電線路饋線自動化水平差，線路故障維護基本上靠人工，因此大大增加了因線路搶修維護時間而造成停電時間長，現狀電網結構運行基于管理上不科學，需要進行規劃整改依靠技術進步，主要有以下幾方面：

1、原線路規劃欠佳

主要是指電能傳輸線路設計規劃不完善，造成供電站距離用電地方過遠，傳輸線路過長，長距離輸電使得電阻損耗升高以致線損增加或者是因線路設計有缺陷，造成近電遠供，產生額外的線損。

2、導線型號選用不準

主要是指沒有依據實際需要選用準確的導線型號，造成導線截面積過大或過小，以致傳輸線路長期處于輕載或過負荷運行，達不到最佳狀態引發線損。

3、設備老化

由于電能傳輸線路老化、變壓器設備老化、電子元器件污穢、線路接口生銹等原因，引起絕緣等級降低、瓷套泄漏增大、線路接口電阻增大導致線損增加。

4、設備不配套

主要是指變壓器與電網不配套，尤其是在鄉村比較多見。由于缺少資金采用配套變壓器，于是一些大功率變壓器帶小電網，小功率變壓器帶大電網時不時發生，造成電能損耗上升。另外由于存在計算上的失誤，一部分變壓器上的交流互感器角度和穿線數量不合適，造成線路過載，導致線損增加。

5、配電線路三相不平衡

由于分布式電源、儲能設備和負荷中有大量直流設備，配電網系統將從傳統單純的交流配電網進化成交直流混合的智能配電系統，但是目前，我國現狀的配電網電能傳輸基本上是交流系統三相傳輸，由于技術原因，部分配電網線路存在三相不平衡現象，造成線路不同相間負荷不一、配變發熱、產生零序電流等額外電能消耗，造成線損增加。

（三）提高配電網運行經濟效益的整改措施

配電網有多條供電線路構成的網狀供電線路網，是大規模的供電線路。優化配電網經濟運行是指合理調整供電電網的負荷電流和運行電壓，使電網供電端變壓器的負載達到最低，電網線損達到最低，以此降低整個供電線路的總損耗。通過有效的負荷預測，按照用電地方的實際電能需求，合理地調試供電端變壓器的工作電壓、電流，達到降低線損的目的。

一、做好設備維護

做好設備維護，避免設備老化，主要是對變壓器的維護。變壓器是供電設備中使用效率最高的設備之一，一般配電系統中都置有多臺變壓器，總容量很大，但是系統配電負載卻很低，造成一部分變壓器電能損耗，約占配電系統總損耗的30%～60%。因此，做好變壓器的維護，采用新的供電技術，讓多余的變壓器在低負載時停止運行，高負載時再打開運行，降低變壓器的電能損耗，從而降低線損。

二、提高配套裝備水平

根據配電網的實際的基礎數據，合理配置匹配的設備，避免出現“大馬拉小車”和“小馬拉大車”的現象。另外，要合理計算互感器角度以及穿線數目，力求高精度、高標準，避免額外線損。

三、控制供電線路間電壓平衡

由于供電線路三相不平衡，可以導致多種能耗問題，像增加線路電能損耗、增加配電變壓器電能損耗、配變發熱以及零序電流，極大的浪費了電能，甚至造成設備的損毀。因此，應當全面調查用電地方分布，將其零散接在不同的供電站上，避免用電負荷過于集中。同時使用交叉換相等辦法使各個用電負荷合理地分配到各相上。

四、細化管理指標推行管理降損

1）對線損率指標實行分級管理。下達年度線損率計劃指標，要求各站所將年度線損率指標分解下達到個人，在管理過程中認真總結經驗，不斷推行好的管理辦法。

2）推行有效的技術降損方法和措施。及時合理調配季節性用電配電變壓器容量，提高利用率，對架空線路實施優化供電，采用復合絕緣子等，提高線路絕緣等級，從而取得顯著成效。

3）強化計量管理實現降損節能。(a)把好計量表的校驗關，加強配電臺區箱的集權管理，防止電能電量的流失而造成線損升高。定期對單項電能表及電流互感器進行校驗，對發現問題的計量裝置及時進行修理和更換，對國家明令禁止的計量表計堅決進行淘汰和更換；(b)對所有關口計量裝置均按規定的要求配置，同時滿足電網電能采集系統要求，并按月做好關口表計所在母線電量的平衡計算。

4）加強營銷管理。促進降損節能，加強營業用電管理，防止竊電和違章用電，充分利用高科技手段進行防竊電管理，堅持開展經常性的用電檢查，對發現由于管理不善造成的電量損失采取有效措施進行整改。

5）加強低壓電網的維護管理。砍伐影響電網運行的樹木，杜絕跑冒滴漏。加強抄、核、收管理制度，全面實行微機收費管理，對抄算的電量進行對比分析，減少因抄算錯誤而造成的損失。

五、無功補償

無功補償技術對和電單位的低壓配電網的影響以及提高功率因數所帶來的經濟效益和社會效益，確定無功功率的補償容量，確保補償技術經濟、合理、安全可靠，達到節約電能的目的。配電網無功補償，堅持“全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡”及“集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主：高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主：調壓與降損相結合，以降損為主的原則。

六、無功補償的方案

無功補償的一般方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

(1)低壓個別補償

低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器，通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連接運行（如大中型異步電動機）的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停動時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送，具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。

(2)低壓集中補償

低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切，電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。

(3)高壓集中補償

高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10KV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，補償效益高。

七、專業人才培養

配電網絡的規劃、配電系統的調試、各種設備的維護以及線路問題的解決都離不開專業的人才隊伍，而且這些和降低線損搜有著重要關系。因此，加強人才隊伍建設，提升其專業的技能素質、思想素質，讓每個工作人員都重視節能，都積極地進行技術創新、大膽地實驗改革，打造一支精英人才隊伍，是十分有效的方法。

（四）結語

配電網作為聯接電源與用戶的重要載體，其未來發展需要更加注重與用戶間的溝通和互動。隨著生活水平的提高，居民對供電可靠性、電能質量、用電服務水平更加關注，對電力供應的開放性和互動性提出更高要求。電動汽車、儲能裝置和分布式電源的推廣應用，也要求配電網能夠兼容各類電源和用戶的接入與退出。目前，我國已初步形成了以現代電力技術、信息技術為基礎的電力營銷技術支持體系和多渠道服務接入體系。但是，隨著電力市場機制的引入以及分布式能源、電動汽車充放電站等大量復雜用戶的接入，現有技術還不能滿足用戶用電信息自動采集和雙向互動服務的要求。用電信息采集系統建設標準化程度較低，電能表及采集終端型式多樣、智能化水平不高。支撐用電信息采集系統和營銷信息系統等營銷核心業務運行的通信網絡和信息網絡，尚不能達到實用化要求，面向用戶側的通信網絡資源不足。

但是，我國仍處在工業化、城鎮化快速發展時期，在今后相當長一段時期內電力需求將保持較快增長的態勢，配電網正處于快速增長的發展階段。而國外發達國家經濟已步入成熟階段，電力需求增速較緩，同時對大規模、遠距離能源傳輸要求低，電網建設與發展的壓力相對較小。由于長期的“重發輕供”，加上近年來發電裝機持續大規模投產，我國現狀配電網的發展嚴重滯后的矛盾沒有根本緩解，配電網發展的任務還相當艱巨。如何在配電網向智能化方向發展的世界趨勢下，既保證電網發展的技術先進性，又兼顧配電網的發展速度、發展效率與可持續發展能力，成為我國智能配電網發展亟待破解的戰略問題。建設智能配電網，在配電網規模快速發展的同時，依靠現代信息技術、通信技術和控制技術，實現技術、設備、運行、管理各個方面的提升，可以促進配電網發展方式的轉變，推動配電網的跨越式發展，甚至引領世界電網向智能化方向發展。