10 kV配电网供电可靠性分析的研究

陈 曦

（重庆市电力公司江北供电局，重庆401147）

0 引 言

城市配电网，是指经降压变电站起，根据电力用户需求将配置好的各电压等级的电能，经过电网送至用户的系统部分。这部分的整个系统对用户连续供电的能力被称为供电系统的可靠性。由于供电系统可靠性是作为考核供电企业“安全生产文明双达标、创一流”的必备条件，因此，如何预见城市配电网常见的故障，分析其原因，减少用户的停电时间来提高供电可靠性，将越来越受到电力企业和电力客户的重视。

1 10 kV配电网的接线模式

1.1 10 kV配电网的结构和运行特点

目前我国大多数中、小城市的配电网络，即在城市市区边缘建立具有110／35／10 kV三绕组变压器的110 kV变电站，或具有35／10 kV双绕组变压器的35 kV变电站。由10 kV电压对市区的开关站、配电室或者柱上式变压器送电，然后由10 kV或220 V（380 V）电压对用户供电。

10 kV配电网对用户供电的方式主要有以下几种情况：

（1）由市区周围或进入市区的变电站，通过10 kV配电室、开关站或单台公用配电变压器，以10 kV或220 V（380 V）电压对用户供电的方式。

（2）由市区周围或进入市区的变电站，以10 kV电压的单回线路直接向用户供电的直馈线路方式。

（3）由线路两端分别连接在不同的变电站或同一变电站不同的电源变压器上，对用户供电的单回线路双电源的供电方式。由环形回路向用户供电、开环运行的方式。

（4）由同一电压等级的双回线路向用户供电，但在正常情况下，一回线路运行、一回线路备用的方式。

（5）主馈线以分段开关或断路器分段操作，各分段又分别向不同用户供电，故障时可以分阶段进行处理的方式。

（6）主馈线以分段开关或断路器分段操作，各分段又以联络开关与其他相邻回路相连，故障时负荷可以通过倒闸操作，由相邻回路供电的多联络的网形供电方式。

1.2 10 kV配电网的典型接线模式及其供电可靠性

我国10 kV配电网接线方式主要有单回路放射式、带备用电源的单回路放射式、环网供电式和双电源供电式四种典型的接线模式。

（1）单回路放射式：单回路放射对用户供电方式是配电网最基本的接线方式。该方式的结构特征是从电源点开始，所有的元件都是串联。在元件可用率确定的条件下，系统串联的元件越多，失效的概率就越大，系统可用率就越低。因此这种接线的供电可靠性差。

（2）带备用电源的单回路放射式：这种接线模式是在单回路放射式的基础上，为了提高供电可靠性而发展起来的。备用电源通过联络开关与主馈线相连，当发生故障时，通过闭合联络开关来恢复对非故障线路的供电。

（3）环网供电式：环网供电模式可以开环运行，也可以闭环运行。这种接线模式供电可靠性较高，线路故障或检修时，可以切换电源。

（4）双电源供电式：双电源供电式为并联结构，每个负荷可以同时从两个电源处获取电源，当一回电源失效时，另一回电源可以向负荷继续供电。这种接线模式的供电可靠性很高，但投资也很高。

2 影响配电网供电可靠性的因素及原因分析

2.1 供电中断的分类

导致用户供电中断（停电）可以归纳为故障停电和预先安排停电两种情况。

（1）故障停电是指供电系统无论何种原因未能按规定程序向调度部门提出申请，并在按供电合同要求的时间前得到批准且通知用户的停电。

（2）预先安排停电可分为计划停电、临时停电和限电三种情况。

2.2 影响供电可靠性的内部因素

（1）线路方面：线路非全相运行、瓷瓶闪络放电、断线、倒杆、短路、树害、接地、跌落熔断器故障和柱上油开关故障。

（2）变电方面：

①配电变压器常见故障主要有铁芯局部短路或烧毁，绝缘损坏；套管对地击穿或放电；分接开关触头灼伤或有放电；线圈间短路、断线，对地击穿。

②开闭所和配电室部分主要故障设施是电缆进、出线，大都发生在电缆中间接头及电缆端头短路等故障。

③户内10 kV少油或真空断路器故障主要有开断关合类故障。

④电流互感器故障有二次开路，如引线接头松、端子坏等；过热绝缘老化、腐蚀而造成电晕放电或局部放电；受潮绝缘下降而击穿。

⑤电压互感器故障有铁磁谐振、受潮短路、绝缘劣化、局部放电或击穿。

（3）网架结构的影响：由于历史的原因，我国许多地方配电网的网络结构不合理，一些电网结构满足不了安全标准，即在受端系统内发生任何严重单一故障时，不能可靠、快速地切除故障，保持系统稳定。

（4）电源的供电能力：即变电站根据需要，持续、不间断地提供电力、电量的能力。

2.3 影响供电可靠性的外部因素

（1）气候因素：气候因素中对配电网供电可靠性影响最大的是雷害事故，其次是大风、雨雪天气。

（2）作业停运：作业停运是指配电线路因检修、试验或施工造成的停运。

（3）人为因素：人为过失会影响配电网的供电可靠性。人为过失可以分为工作人员过失和外部人员过失。

3 重庆江北供电可靠性分析及改善措施

3.1 供电可靠性现状

现以重庆市江北城区配电网为例，来对其供电可靠性进行分析。

（1）供电网现状

截止2010年，重庆市江北城区现有10 kV公用配电线路14条，架空线路长度27.05 km（主干线），其中绝缘导线长度5.43 km，电缆长度6.88 km，城区10 kV线路电缆化率为20.3%；城区10 kV导线绝缘化率为36.3%，10 kV配电线路平均长度（主干线）2.4 km。城区共有配电变压器408台，总容量68 565 kVA（未包括用户专线及农村供电所设备 ），其中公变224台，总容量37 310 kVA；专变184台，总容量37 718 kVA。

（2）统计口径和手段

统计城区内的供电用户，农村不统计在内。存在问题：只统计了城区以内10 kV中压用户的供电可靠性，低压用户只是试点，没有全部参加统计，受统计范围的限制，统计指标不能反映所有用户的情况。统计主要以手工统计报表和人工录入统计数据方式为主，部分利用调度自动化系统实现部分数据的自动采集。

存在问题：以传统的手工统计方式为主，效率低，人为因素多，统计数据的真实性、可信度受到影响。

（3）统计指标

10 kV中压用户：共有线路14条、27.05 km，平均RS－1为99.82%。

220 V／380 V低压用户：共有163户参加了低压用户供电可靠性统计试点工作，平均供电可靠率99.61%。

3.2 供电可靠性分析

（1）影响10 kV中压用户供电可靠性的主要因素

①10 kV城网不能达到N－1要求，尤其是线路手拉手比例远没有达到100%，现有14条线路参加统计，其中8条线路没有实现手拉手，占参加统计线路的57.1%。因设备检修等原因无法调电引起停电2.01 h／户，降低可靠率0.02个百分点，占全部停电因素的51.4%。

②城网装备水平的影响，主要表现在开关无油化现状和线路绝缘化现状不能满足高供电可靠率的要求。10 kV开关无油化率仅为50.0%，10 kV电缆占线路总长度的20.3%，绝缘架空线仅占线路总长度的16.0%。由于受城网装备尤其是受10 kV开关和线路装备现状的影响，设备的计划检修、预试工作量大，故障率高，2007年停电1.24小时／户，影响可靠率0.01个百分点，占全部停电的31.7%。

③自动化程度低的影响，人工的配电故障报修、故障查找、故障处理延缓恢复供电的时间。当10 kV故障发生时，只能用常规的事故处理方式进行故障查找和处理，从用户事故电话报警 →调度通知巡视线路→巡视人员向调度汇报巡视结果 →通知有关人员前去抢修 →抢修人员汇报调度 →调度通知送电等等，层层环节，手段落后，少则停电几十分钟、多则大半天时间，事故处理时间长，恢复送电速度慢。

（2）影响220 V／380 V低压用户供电可靠性的主要因素

①低压网络结构的影响。低压网络容量、结构和自动化程度低，延缓用户报装及事故抢修时间。

②“一户一表”改造没有全部完成。城区现有82.6%的用户未实现一户一表，这也是影响低压用户供电可靠性的主要因素之一。

3.3 提高供电可靠性的措施

（1）提高10 kV中压用户供电可靠性的技术措施

①完善网架结构，优化配电网络，到2014年，城网供电基本达到N－1要求，具体措施分析如下：

规划：2011～2014年每年增加1条手拉手线路，每年可增提高供电可靠率0.004个百分点。

四年增加手拉手线路8条，提高供电可靠率0.02个百分点。

今后所有新增加线路达到手拉手条件以后投入运行。

手拉手原则：在10 kV主干线路加装分段开关、环网开关和环网开关柜，平均分2～3段／条，平均不超过3.6 km／条，1.2～1.8 km／段，用户数不超过5～6户／段。当负荷密度较大时，按负荷密度分段，平均负荷不超过2 200 kVA／段。

通过对城网进行以上的改造工作，增加导线截面，缩短供电半径，合理分配用户，使线路停电检修、事故处理、线路改造等工作由过去的全线停电改为区段停电。

②大力提高装备水平

a.一方面提高变电设备的装备水平

到2012年，10 kV开关无油化率达到100%，消灭10 kV油开关。

规划：2011～2014年每年改造2台，2010年改造1台，三年共改造7台，提高可靠率0.01个百分点。今后新增加10 kV开关全部采用无油开关。

b.另一方面提高线路设备装备水平

在适当的地方采用绝缘架空线路，消灭线路瓷瓶污闪、接地、外力破坏等事故，解决架空线路维护量大、故障机率高、树线矛盾突出、线路设备停电比例大的问题，同时改善市政容貌。

（2）提高220 V／380 V低压用户供电可靠性的技术措施

①加强低压网络改造力度，至2012年，城网内公用低压小区100%改造完毕。

②完成“一户一表”改造工程。

规划：城区82.6%一户一表为长寿命表，还有3 076户户表为淘汰型电表，急需进行改造。2011－2014年对剩余3 076户户表进行改造。

③完善低压用户供电可靠性统计的基础管理工作。

规划：1个配电变压器台区配1个配电变压器信息采集终端、2个集中器，每个居民住宅单元计量箱配一个单元采集器。

由于一户一表供电，居民用户表集中装设在居民单元的计量箱内，因而可以由低压抄表系统的单元采集器记录居民住宅单元计量箱的停电事件，通过低压载波按配电变压器台区到集中器集中；对于低压供电的单位用户，则由有载波通讯功能的电能表记录停电事件，通过低压载波到集中器集中，而后由配电网信息采集终端通过无线电通道发送到主站，由主站对数据进行供电可靠性统计分析。

4 结 论

本文以重庆市江北供电局城区配电网供电可靠性现状进行了分析，找出其主要问题所在，并列举了提高供电可靠性的相应措施。

［1］Billinton R，Jonnavithula S.A test system for teaching overall power system reliability assessment［J］.IEEE Trans.On Power Systems，2009，11（4）：1670－1676.

［2］陈文高.配电系统可靠性实用基础［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［3］王 辉.影响城市配电系统用户供电可靠性常见故障分析［J］.宁夏电力，2009，（02）：7－9.