基于问题导向的城市配电网规划定位与策略

叶鹤林，刘斌

（国网江西省电力公司萍乡供电分公司，江西萍乡337000）

基于问题导向的城市配电网规划定位与策略

叶鹤林，刘斌

（国网江西省电力公司萍乡供电分公司，江西萍乡337000）

城市配电网是城市范围内为城市供电的各级电压电网的总称，是电力系统的主要负荷中心，又是城市现代化建设重要基础设施，做好电网规划有重要意义。通过在配电网规划、建设和运行中总结，分析城市配电网规划需要解决的核心问题，提出配电网规划的应对策略。

配电网；规划定位；规划策略

1 配电网规划基础

萍乡市土地总面积3 823.72 km2。现辖芦溪、上栗、莲花三县和安源、湘东两区。中心城区2014年总面积为236.70 km2，GDP为263亿元，年末总人口52.98万人，城镇化率68%。

截至2014年底，萍乡市中心城区供电面积为126.95 km2，供电人口为52.98万人，售电量为17.26亿kWh，供电可靠率（RS-3）为99.949 12%，综合线损率2.23%，综合电压合格率为99.925%，一户一表化率为100%。

“十三五”期间，中心城区预计GDP年均增长10%以上，期末GDP将达到550亿元，三次产业结构将调整为10∶30∶60，服务业占主导地位，是萍乡市经济社会发展的主阵地，萍乡电网的负荷中心。

2 配电网规划存在的主要问题

2.1 供电能力

变电站布点不足。萍乡电网总体供电能力可以满足目前及今后一段时期内负荷发展的供电需求，但中心城区110 kV变电站仅有7座，从负荷分布来看布点偏少，供电能力不足，局部变电容量偏小，需要新增布点。如中心城区110 kV丹江变电站、万公塘变电站容载比均低于1.3，难以支撑负荷发展。

新建变电站未及时切转负荷。为缓解中心城区供电紧张的局面，中心城区在近年陆续开工建设了110 kV虎形山、青草冲（在建）等变电站，但相应的10 kV配套线路建设滞后，不能及时有效的切转重载线路负荷，造成新建变电站的供电能力未能充分发挥。

部分变电站容量存在冗余，未能有效利用。部分变电站的实际负荷与建设前预期的负荷水平有较大偏差，实际运行中变电站负荷率长期偏低，造成变电容量浪费。

中压配网供电能力不足。部分线路、配变重过载运行，重过载线路、配变占比较高，2014年比例分别达10.34%、14.71%，可开放容量受到较大限制。主要原因是单条线路接装容量过高，接装容量大于12 MVA的线路较多，而新建线路不足，需采取一定措施才能防止这些线路发生过载。此外，配变户均容量偏低，中心城区仅为每户1.68 kVA，在负荷高峰期易出现用户电压偏低的情况。

2.2电网结构

合理的电网结构是保证电网安全稳定运行的必要前提。萍乡城市配电网中，存在部分结构不合理、不完善的情况，如环网柜无分段开关的情况较为普遍，间隔资源利用率低，站间联络率不足，线路N-1通过率低，转供负荷能力不强。

高压配电网网架较为坚强，但部分变电站、线路不满足N-1的情况仍然存在，且比例较高。如110 kV徐家湾变为单主变变电站，主变在N-1方式下，存在较大区域限负荷情况。

中压配电线路N-1通过率偏低，供电半径长，电压质量差。现有配电网络不能有效支撑上级电网，造成这一情况的主要原因有，中心城区负荷密集区缺少110 kV变电站支撑，中心城区网架不清晰，存在无效联络，联络点设置不合理，线路平均分段数少，分段未按照基本均衡考虑，单辐射线路偏多，转供能力不强，可靠性差等；城郊区域电网结构薄弱，联络率低，中压配电线路及台区供电半径偏长，电压质量差。城郊区域中压配电线路供电半径超过5 km的线路有13条，占比达到14.77%，有222个配变台区低压供电半径超过500 m，占比达到14.98%，用户存在低电压2 233户，影响了客户的正常用电需求［1］。

高压变电站10 kV出线间隔不足。目前，萍乡地区110 kV变电站的10 kV间隔资源紧缺，110 kV公用变电站间隔利用率达到82.05%，其中中心城区110 kV变电站间隔利用率为87.5%。另外，中心城区开闭所、环网柜资源也十分有限。

2.3 电网设备

设备整体健康水平不佳。隔离开关、断路器等设备技术水平不高，质量难以满足频繁操作的运行要求，对配电网的供电可靠性、运行灵活性造成一定的影响。

萍乡城市配电网主干线导线截面序列化不合理。10 kV线路主干线截面已全部达到240 mm2，但部分分支线导线截面偏小，不能与其接带的负荷相匹配。

耐受雷击等自然灾害能力不强。电网设备在雷雨季节的运行可靠性水平明显下降，遭受雷击等自然灾害造成的跳闸次数居高不下，严重影响了电网的可靠供电。

绝缘化水平不高，特别是低压线路未能实现全绝缘化率。城市电网架空线路绝缘化率仅为71%，绝缘化率水平偏低，部分树线矛盾存在，降低了供电可靠性，并影响到电网运行安全。

现有电网设备不能满足配电自动化的需要。配电网自动化的建设，对相关的电网设备提出了新的要求，萍乡电网配电自动化的建设将对现有设备的改造升级提出巨大的挑战。

2.4 供电质量

中心城区配电网低电压、电压不平衡等情况仍然存在，导致电压质量的原因主要有配变调压能力不强、三相负荷分配不均匀、户均容量低、配变重过载、无功补偿不足、供电半径过长等。需要通过新增配变容量、增加无功补偿、负荷核算并采取相应的负荷调整或切改负荷等措施进行优化。

此外，分布式电源的大量接入，也对供电质量产生了一定的影响。分布式电源，尤其是大量光伏发电项目，在发电环节的逆变工程中，产生大量的谐波，有可能造成电压波形畸变，影响电能质量［2］。

2.5 分布式电源及多元化负荷接入

新能源分布式发电项目发展迅猛，目前中心城区申请接入电网的大型独立光伏电站项目有2家，报装容量45 MW，另有居民光伏用户240家，并网容量约11 MW。这些项目往往分布在城郊负荷水平低电网薄弱的地区，配电网无法就地平衡消纳此类新能源项目的发电出力，造成线损偏高。

电动汽车的大规模使用也会对配电网产生直接影响。当电动车渗透率较高时，电动汽车的无控制充电行为将会对电网造成巨大的压力［3］。根据《江西城市群新能源汽车推广应用实施方案》的要求，“十三五”期间中心城区将合计建设分散充电桩500个。充电桩的建设较为分散，对配变容量或低压线路的配置要求要留有一定的冗余，增加了新建和改造的难度。

3 规划定位与目标

3.1 配电网发展定位

萍乡市属于资源枯竭型城市，经济社会发展定位是突出转型升级，保持经济稳健增长。通过着力主攻工业，大力促进煤炭、陶瓷、水泥、花炮和冶金五大传统产业转型升级，推进新型城镇化，努力打造宜居宜业城市，积极推进城乡一体化建设。为此，城市配电网也急需转变发展思路，通过提升供电能力，完善电网结构，提高装备水平，建设配电自动化，进而实现全面建设结构合理、技术先进、灵活可靠、经济高效的现代配电网的目标，以适应小康社会的用电需求。

3.2配电网发展目标

为使配电网满足城市经济转型发展的需要，根据国家电网公司配电网发展目标和城市配电网规划导则的要求，并结合萍乡电网的实际情况，制定2020年萍乡城区配电网发展目标。2020年萍乡城区配电网发展目标如表1所示。

表1 2020年萍乡城区配电网发展目标

供电能力方面。按照“导线截面一次选定、廊道一次到位、变电站土建一次建成”的原则建设配电网，提高对负荷增长的适应能力，容载比控制在2.0～2.2，满足各类用户的用电需求。

电网结构方面。制定远景配电网目标网架，按照“远近结合、分步实施”的原则，合理确定网架过渡方式，规范网架结构，解决结构薄弱问题，提升高压配电网供电安全水平。对中压主干线进行合理分段，每条线路达到三分段，每段接装容量控制在2 500～3 000 kVA。增加中心城区站间联络线建设，逐步达到每两座城区110 kV变电站之间2～4条联络线，每座110 kV变电站与周围所有相邻站有6～12回联络线。确保远景目标年110 kV主变、线路，10 kV主干线N-1通过率均达到100%，10 kV线路联络化率达到100%。

供电质量方面。供电可靠率达到或超过99.984%，综合电压合格率达到或超过99.80%，确保为用户提供合格的电能。

装备水平方面。采取新建与改造相结合，以远景规划为指引的思路，按饱和负荷密度选择导线截面，提高配电网对负荷增长的适应能力。设备选择时，中心城区选用技术先进、节能环保、环境友好型的设备设施，加强对入网设备质量的审查把关，提高设备可靠性。城郊区域选用成熟可靠、经济实用的设备设施。装备水平逐步达到国内先进水平，满足配电自动化的要求。

配电自动化方面。采取改造与新建方式并举，中心城区以二遥为主，部分地区实现三遥，城郊区域全部实现二遥。配电自动化覆盖率达到100%［4］。

3.3 配电网规模

萍乡配电网的总体规模，围绕2020年江西与全国同步全面建成小康社会的战略目标，实现城市配电网建设水平与全面小康社会的用电需求相匹配，满足2020年供电区域80万人口的用电需求及负荷发展需求，目标网架应能实现上级电源N-1情况下转供100%中压负荷，确保在任意线路故障时，能够及时转供负荷。

4 规划应对策略

增加电源布点，切改重载线路，逐步合理划分供区，实现容量平衡有序。通过对现有主要电网设备的梳理和分析，优化变电站及线路供电范围。结合重过载线路及负荷快速发展区的分布情况，将已有轻载线路和新建线路的负荷进行统一安排和调整，解决现状中压线路重载运行的问题。规划期内结合新建220 kV、110 kV变电站，调整现有变电站供电范围和负荷，解决变电站、配电线路重载运行、主干线过长等问题，优化变电站供电范围，提高中压线路供电能力和供电质量，优先满足用户供电需求。

简化接线模式，提高线路联络率和转供能力，为配电自动化打下基础。对于B类供电区域的10 kV网架，主要以简化供电模式及网络结构为主，拆除无效和繁杂的联络开关，形成多分段单联络和多分段两联络的典型接线模式；对于C类供电区域的10 kV网架，主要以提高县城区内10 kV线路的联络率和可转供率为主，提高县城区的供电可靠性。

提升装备水平，提高配电网对负荷增长及配电自动化发展的适应能力。对运行年限长，运行状况差等线路、老旧设备进行改造，结合配网自动化对一次设备改造的要求，提高装备技术水平，提升现有设备供电能力和供电可靠性，逐步改造无分段开关的环网柜。

摸查配变负荷性质，加强无功补偿，缩短供电半径，提高供电质量。按照规划，在“十三五”期间结合负荷发展，有针对性地消除110 kV、220 kV单线单变。有计划地通过改造，解决电网小线径“卡脖子”、中压线路绝缘化水平低、线路设备安全标准低等问题。在2016年前，按照“短半径，多布点”的原则，按户均容量1.6～2.5 kVA／户的标准强化配电台区供电能力，消除用户低电压。

合理制定接入标准，提高配电网发展弹性。配电网规划的弹性设计旨在规划时把今后的一些不可确定的因素提前考虑，适应未来不断变化的城市发展对电力需求的多种可能性。同时，在规划中也要为城市发展对电力的需求留有余地，不是一次性的、刚性的定位。在弹性规划理念下，对于负荷还未急速增长地区，宜先建立10 kV开闭所，待后期负荷增大时，升压为变电站。这样可以有效控制建设变电站投资，并提前确定变电站站址，缓解间隔资源紧张的局面。同时考虑按变电站布点提前新建开关站的供电方式，积极应对新能源接入需求。对于新建的台区配变、环网柜等配电设施，也应预留足够的电力负荷增长容量。

有序推进配电网自动化建设。萍乡电网的配电网自动化建设工作，应结合配电网实际情况，强化顶层设计，以经济适用为方向，遵循差异化发展思路，全面建设配电自动化，提升配电网管理水平和供电可靠性。在终端选择方面，合理控制三遥终端比例，主要在城市中心区及安源区的田中及玉湖片区（未来城市政务中心、商业中心）建设三遥终端，扩大二遥、一遥终端覆盖范围，建成经济适用的萍乡配电自动化系统［4］。

5 结语

规划是基于对区域经济社会与配电网发展的判断，以规划核心问题分析为导向，构建中心城区配电网发展目标体系，结合经济社会发展与地类特征，运用典型接线，逐步过渡到目标网架。通过对核心问题的梳理提出应对策略的规划方法，能够为相关规划工作提供参考。

［1］Q／GDW 1738-2012配电网规划设计技术导则［S］.

［2］Q／GDW 11147-2013分布式电源接入配电网设计规范［S］.

［3］Q／GDW 11178-2013电动汽车充换电设施接入电网技术规范［S］.

［4］Q／GDW 11484-2014配电自动化规划设计技术导则［S］.

Planning Orientation and Strategy of Urban Distribution Network Based on Problem Oriented

YE Helin，LIU Bin
（State Grid Pingxiang Electric Power Supple Company，Pingxiang 337000，China）

Urban distribution network is the generic term for city power supply at all levels of grid voltage within the scope of the city.Being the main load center of electric power system，it serves as important infrastructure for city modernization.It is of great significance to make good power network planning.By means of summarizing distribution network planning，construction and operation as well，analysis is carried out on the core issues of urban distribution network planning.Strategies of distribution network planning are put forward.

distribution network；planning orientation；planning strategy

TM715

A

1007－9904（2015）08－0039－04

2015-06-15

叶鹤林（1976），男，高级工程师，从事电网规划、设计等工作；

刘斌（1980），男，工程师，高级技师，从事电网规划工作。