配电网改造技术分析

朱 辉

（国网河南省电力公司许昌供电公司）



配电网改造技术分析

朱 辉

（国网河南省电力公司许昌供电公司）

摘要：我国配电网建设长期滞后于输、发环节，网络混乱、设备陈旧、容量不足、自动化水平低这些问题严重影响供电可靠性和电能质量，所以配电网改造势在必行。本文分析了配电网存在的问题与机遇，探讨了配电网改造的思路与技术措施。

关键词：配电网改造；问题；机遇；思路；技术措施

0 引言

配电网是电力系统的重要组成部分，在发、输、变、配、用几大环节中与用户的距离最近，它的可靠程度与用户的关系最为密切。经过多年的投入与发展，配电网在服务经济建设方面发挥了重要作用，但仍存在着许多短板，无论网架结构、设备状况、电网管理，还是体现供电质量的可靠性和线损水平都存在许多不足。过去为了应对电力缺口和用电需求往往没有经过合理规划和设计，配电网也成为电力系统中最为脆弱的环节，面对来自环境生态和经济转型的压力，用电结构和配电网特征都将发生很大变化，配电网改造有着迫切的现实需求。因此，本文对配电网改造面临的问题、机遇和需要采取的技术措施进行了分析和探讨。

1 配电网存在的问题及面临的机遇

1.1 配电网存在的问题

长期以来，我国电力建设有重上游轻下游的倾向，有人总结为“重发，轻供，不管用”，由于历史问题多，配电网整体水平低、效率差，为了应对经济快速发展所产生的电力紧缺局面，常常采取就近拉线、临时应付的做法，因而配电网存在较多问题，具体表现如下：①配网结构不合理，线路可靠性低。例如10kV配电网普遍存在“N－1”校验通过率低的问题，其原因在于大量采用单辐射线路，联络线导线截面过小，受主变容量限制难以转移故障负荷，断路器电流互感器（TA）过载等。②线路分段不合理。线路分段数较少时可通过增加分段数来提高供电可靠性，但在分段数达到一定程度后就不会再有明显效果了，反而因为开关设备数量的大量增加，设备故障概率也随之增大。③供电半径过大，尤其偏远地区因为负荷较小，供电半径常超过规范规定的要求，导致供电质量下降，但供电半径过小，也存在主变间隔浪费、资源利用率低的问题。④线路负载不均衡。线路平均负载率可能并不高，但由于部分路段负载过重，使线路转供能力较弱，整条线路可靠性较低。⑤设备陈旧，损耗率高。不少地区仍在使用S9及以下的高损耗配电变压器，加上负载不均衡，容易出现过载、过热现象。部分地区低压配电网未能实现绝缘化率和电缆化率100％，存在明显安全隐患。⑥配网自动化水平低。配电自动化设备覆盖率低，不少线路分支仍以刀闸进行分段，发生故障时很难实现快速转供电。⑦配电网管理力量不足。由于电网发展前瞻性不足，基建、业扩、技改大修等任务又重，加上配电网自身问题较多以及技术人员业务不熟练，常造成大范围停电，并且停电时间较长。

1.2 配电网改造的机遇

从“十二五”规划以来，我国电网建设的重点就已转移到配电网上，而且为了应对能源枯竭、气候变化的挑战，还将面对分布式电源大量接入和微电网控制问题，传统电网在调度和控制能力上均无力承担，所以欧美等国都在抓紧智能电网的建设步伐，我国也正朝这方向努力，配电网发展时逢难得的历史机遇，因此，电力部门应抓住机遇，加快配电网改造，使电力系统的“瓶颈”能够尽快得到解决。

2 配电网改造的目标与思路

配电网改造目标应是节能降损，提高供电可靠性，在改善网架结构、改造老旧线路设备的基础上，加快配电网自动化建设，并将配电网建设成智能配电网。无论是智能电网这个终极目标，还是为提高供电可靠性而采取的实用化措施，都不可能一蹴而就，应从一次网架结构做起。首先建立布局合理、成熟稳定、可靠性高的配电网架构，再结合自动化设备的配置，提升线路联络率和可转供率。其次，要清醒认识到现场改造的难度、复杂性和艰巨性。由于许多配电设备资料缺失、原供设备厂家变化、现场设备预留空间不足等问题，配电网改造应采取灵活务实的做法，既要考虑长远目标，也要解决现实问题。再次，还要考虑经济效益，应围绕提升供电能力和改善关键指标这两个方面，注重市场导向，充分利用现有资源，提高改造的实效。

3 配电网改造的技术措施

3.1 网架结构优化

网架结构优化是配电网改造的主要任务，应通过对配电网现状分析找出症结所在。首先，对不满足“N－1”原则的线路进行改造。例如对单幅射线路适时增加联络线路；调整联络线路中截面偏小的导线，提高线路容载能力；改变断路器内TA变比，以满足“N－1”要求等。架空线路应当适当分段，并增加联络线，但按照相关规则，分段数不宜大于6，联络数不宜超过3，分段容量不宜超过3000kVA。对于分段数不足的线路，可通过加装分段负荷开关来增加分段数。增加线路分段方式很多，如将T接开闭所串入主干线中，再利用开闭所间隔进行分段，而对电缆线路可将分接箱改造为开闭所；还可以利用开闭所将多个箱变进行串接。其次，根据条件可考虑在架空线路末端接入第二电源，条件受限可在线路中、后端接入第二电源，“双电源”供电可提高线路供电可靠性，以后再过渡到多电源或N供1备方式。对电缆线路来说，首先要先通过“手拉手”方式实现单环网供电，再逐步过渡到双环网供电。再次，对供电半径过大的线路可通过移线、新增配变等方式转供负荷，以缩短供电距离，降低线损。还可以通过轻载线路或新建线路转供重载线路负荷，或者将占用间隔的小容量负载转移到相邻轻载线路上，腾出间隔接纳转供重载线路负荷或新增负荷。

3.2 陈旧设备改造

对使用年限长、产品型号陈旧的设备进行更新改造有利于节能降耗，例如S13变压器比S7变压器空载损耗下降50％以上，而在平均负载率较低地区可采用非晶合金变压器。变压器应按照“小容量、密布点、小半径”的原则进行布置，即将其深入到负荷中心来减小低压供电范围。低压供电半径应尽量减少到150m以内，这样折算到变压器干线侧的电流可明显减小，配电网线损率、电压质量都会显著改善。架空线路改造应合理选用导线，中压线路一般采用钢心铝绞线或耐热合金导线，有腐蚀性地区（如沿海、污染工业区等）应采用防腐型钢心铝绞线。电缆线路应选用交联聚乙烯铜心电缆。低压架空线路应全部换为绝缘导线。导线截面应根据线路负载情况，按经济电流密度来选择。对于自动化设备的配置，应根据实际情况选择终端设备，例如重要联络、开关设备可采用三遥设备，而分支线路采用两遥设备即可。由于电子设备对环境要求比较高，故应选用寿命长、耐严苛环境、免维护或少维护的产品。

3.3 智能配电网建设

智能配电网是一个长期目标，不同时期的侧重点也不一样。前面已介绍过，建设智能配电网是为了提升供电可靠性，并适应存在大量分布式电源和微电网的环境。目前，发达国家一些城市的供电可靠性已达到99.999％以上，而我国先进水平只能达到99.99％，一般城市达到99.9％就不错了，这说明我国配电网改善的空间还是很大的，除了网架结构优化和陈旧设备改造以外，必须依托智能配电网的建设，提高配电自动化水平。配电网自动化建设应立足于信息化、标准化和管理现代化。信息化是配电网数据整合、信息共享、实现“三遥”功能的基础，标准化解决上下游无缝兼容的问题，系统架构应遵循IEC61968信息交换总线机制，配电网高级应用分析和建模要符合IEC61970标准，管理现代化是说配电网管理要在智能管理平台上实现调度自动化、系统运行优化、管理集成化的整合。目前，配电网自动化建设难以大面积推广的主要原因是使用方面有缺陷，例如存在开关设备可靠性差、网络通信不安全、电压互感器铁磁谐振、户外电源寿命短等不足，解决这些问题的重要策略是采用智能一体化设备，例如智能断路器、智能用户分界开关、智能一体化环网柜等，它们深度整合一、二次设备，满足即插即用、免维护、长寿命、高可靠性的要求。

4 结束语

本文认为配电网改造首先要探明所存在的问题，然后厘清改造思路，有针对性地实施。然而，配电网改造是一项长期的任务，必须将长期目标与短期目标结合起来，这样有序推动，扎实前进，配电网改造才能取得更大的进步。

收稿日期：（2015-12-20）