赴港灯集团考察的启示与思考

文_省电力公司赴港灯考察组

赴港灯集团考察的启示与思考

文_省电力公司赴港灯考察组

编者按：学习才能进步、才能发展，而走出去、请进来是我们最常用的学习方式。所谓读万卷书不如行万里路，为了学习先进经验，省电力公司专门组织考察组奔赴香港，与香港电灯集团有限公司负责人和专业工程师进行了交流座谈，并到调度控制中心等地进行了参观，受益匪浅。

今年5月18日至20日，省电力公司副总经理刘长义带领发展部、运维部、配网办及郑州供电公司有关同志赴香港进行调研学习，与香港电灯集团有限公司负责人和专业工程师进行了交流座谈，并到调度控制中心、275千伏马师道变电站、110千伏黄竹坑变电站、城市花园变电站、电缆隧道及周边配电所、南丫发电厂进行了参观，受益匪浅，基本达到了学习考察的预期目的。

一、香港电灯集团简介

（一）基本情况

香港电灯集团为上市公司，属长江集团成员之一，包含香港电灯有限公司（以下简称港灯公司）、香港电灯国际有限公司、香港电灯协联工程有限公司及若干附属公司。

港灯公司集发、输、变、配电业务于一体，是香港两家主要的电力供应商之一（另一家为中华电力），成立于1889年，主要负责香港岛、南丫岛及鸭脷洲的电力供应，供电面积78平方千米，服务客户数超过57万（如图1所示）。现有员工1800人，其中总部、发电部门和输变配部门各占三分之一。其股权比例为主要包括长江集团30%、卡塔尔财团19.9%、国家电网公司22%，其余为上市公开股份。

港灯公司提供50赫兹交流电，输电系统电压为275千伏和132千伏，中压配电系统电压为22千伏及11千伏，低压配电系统电压为380伏（220伏），另有少量33千伏电压等级，主要为地铁大用户提供供电服务。由于用户发展趋于饱和，港灯公司所辖电网近年来负荷较为稳定。2015年，其最大供电负荷240万千瓦，售电量108亿千瓦时。用电结构中，商业占比70%、居民占比20%、工业及其他占比10%，商业用电占绝对比例，售电均价高达1.4港元/千瓦时。

其供电区域内的香港岛是全港商业和金融中心，人口密度大、建筑密度大、负荷密度大（局部区域高达26万千瓦/平方千米），对供电可靠性和电能质量要求非常高。受益于先进的网架结构、高质量的电网装备、高度自动化的运行控制和精益的系统运维，港灯公司以高供电可靠性而著称。2015年，港灯公司用户供电可靠率高达99.99989%，户年均停电时间小于0.6分钟。

图1 港灯公司供电地理范围

（二）发电系统

港灯公司拥有一座大型发电厂——南丫岛发电厂，共装备8台燃煤机组、2台联合循环燃气机组、3台燃油燃气机组，总装机容量3737兆瓦。南丫岛发电厂作为网内唯一的电源，保持了高可靠性的运行纪录，目前正在扩建更大容量的机组，以取代建于上世纪70年代的燃煤机组。

港灯公司电网内部也存在小型风力发电机、太阳能光伏板等新能源发电设施，实现了分布式能源的友好接入，目前只是起到一定的示范作用。

（三）输变电系统

港灯公司主网由南部的南丫发电厂提供电源，北部与中华电力公司联网运行。南丫岛电厂通过275千伏海底电缆与主网相联，经过8座275千伏变电站降压至132千伏或22千伏，将电力输往负荷中心，其275千伏和132千伏系统均采用环网运行方式。港灯公司电网在其北部通过多条132千伏海底电缆与中华电力公司电网联网运行，正常方式下，联络线潮流为零，只提供事故备用和保持频率稳定。

在母线电气主接线方式方面。港灯公司275千伏母线采用3/4接线。132千伏母线采用两种接线方式，一种是双母双分段方式，另外一种是比较特殊的“单母线网格式”接线，每条进（出）线均接于一段单母线，母线两侧以分段断路器与其他母线联结，形成一条单母线环形的结构。22千伏和11千伏母线采用单母线多分段互联方式。总的来说，港灯公司变电站母线电气接线方式的选择，主要考虑可靠性问题，使用了较多数量的断路器。

在输变电装备方面，港灯公司变电一次设备优先选用高质量GIS组合电器，部分主变压器也采用SF6气体绝缘。一次设备的选购，除主要采用三菱、ABB等国际知名品牌外，还突出了免维护概念，要求15年免维护。为了实时掌握设备的状态，大量装备了英国进口的GIS超低频局放在线监测装置，实际应用效果很好，已发现多起设备隐患和缺陷。二次设备注重高可靠性和实用性相结合设备配置简洁高效。港灯公司高压输电线路均采用电缆，现有6条专用电力隧道，隧道建设水平较高。现场参观的华富—宝云隧道，长为3千米多，截面呈马蹄铁（∩）型，底部为渗水层和排水管，之上覆盖细沙，细沙中采用直埋方式敷设4回275千伏电缆、2回22千伏电缆和若干光缆等弱电电缆，上面铺设水泥和金属保护盖板，盖板上可开行轻型汽车，方便巡检；上部半径2.2米，虽预留了4回挂壁式电缆架设位置，仍显得非常宽敞。隧道内安装了呼叫应答与视频系统，并对温度进行在线监测，实时掌握隧道信息，保障输电系统稳定。

（四）调度操作系统

港灯公司电网结构合理，备用充足，全部实现了远方操作，调度运行方式调整非常灵活。为提供和维持稳定可靠的电力服务，调度控制人员通过EMS系统（能源管理系统，负责监测和控制发电及输电设施）、DMS系统（配电管理系统，负责监测和控制配电设施），高效控制发电、输电及配电系统，灵活实现检修停电和施工停电隔离，尽最大可能提高供电可靠性。

调度指挥每值6人，利用先进的计算机网络化技术远方控制及密切监察各发电、输电、变电及配电系统，负责整个电厂、电网的调度监控和遥控操作，工作效率很高。计划内操作均由配电自动化系统遥控操作，操作程序由策划工程师利用DMS的相关功能编写，紧急停运的转供电操作程序由系统控制工程师实时编写。工作人员介入到DMS的功能设计中，提高了系统对现场情况的适应性和实用化水平。

二、中低压配电网系统

（一）中压网架结构

港灯公司中压配电网目前有22千伏及11千伏两个电压等级。早期，港灯公司只有11千伏的中压配电网，但随着负荷密度的不断增大，2003年起，开始采用22千伏电压等级，逐步替代11千伏电压等级。

1．11千伏配电网网架

11千伏配电网采用“N供1备”接线方式，闭环网络开环运行（如图2所示，港灯公司配电网规划中最多限制为4供1备）。“N供1备”馈线组内各馈线连接自同一变电站不同母线或不同变电站母线，终端通过联络开关（常开点）实现互联。其中一条馈线不带负荷，作为其他馈线的备用电源。馈线组内单一馈线故障时可通过备用馈线转带负荷，快速恢复供电。

根据负荷分布情况，单一馈线通过联络开关分为若干段，故障情况下可实现故障段的单独隔离，非故障段通过联络开关的操作实现快速恢复供电，停电影响范围小。故障段的识别通过线路上装设的故障指示器将故障信号传送到调度中心，依靠配电自动化系统辅助判断，采用远方操作进行故障的隔离和恢复，响应时间快、停电时间短。

图2 11千伏配电网网架

2．22千伏配电网网架

22千伏配电网采用电缆环网结构，正常方式下合环运行。不同环网间存在联络，从电气连接关系来看，通过联络开关的设置，馈线组内任一配电网变压器可实现与环内所有母线电源的连接，运行方式灵活。如图3所示。

图3 22千伏配电网网架

22千伏配电网各个分段之间均采用纵差保护，辅以过流保护配合，实现了主网保护理念向配网的延伸，某段线路发生故障时，纵差保护动作，快速断开两端的联络开关，不影响其他分段的运行，大大提高了供电可靠性。

11千伏升高至22千伏，增加了馈线的输送能力；“开环”至“闭环”的转变，避免了故障隔离期间的非故障用户停电，供电可靠性进一步提高。

3．中压线路供电能力

配电网规划时，依据馈线组数量不同，严格限制线路负载率和配变挂接容量，以保证馈线互供能力。2回馈线组，馈线负荷率控制为50%；3回馈线组，馈线负载率控制为65%；4回馈线组，馈线负载率控制为75%。

22千伏和11千伏均无分支线路，配电变压器直接T接于主干线路上，简单清晰，逻辑明了。港灯公司目前共有3800多台配电变压器，由于负荷密度大，变压器单台容量均在1000千伏安以上。

（二）低压配电网结构

低压配电网电压等级采用三相380伏或单相220伏，其最大的特点是低压线路为“手拉手”联络，单辐射运行；有58%的低压用户实现了双电源供电。其接线方式如图4所示。

低压配电网的优点是：低压线路单一故障或检修情况下，结合应急电源可实现所有用户不停电。以图4的典型接线为例，故障情况下的操作如图5、图6所示。

低压母线2出口后发生接地故障，断路器2跳开，双电源用户B、C和单电源用户B停电。抢修人员现场首先断开三个用户的熔断器3、4、5，以及断路器6、7、8，实现故障的隔离，如图5。

故障隔离后，合上常开断路器5后，依次合上双电源用户B、C相应的断路器6、7及熔断器3、4，双电源用户B、C改由低压母线1恢复供电。对于单电源用户B，则通过接驳临时电缆采用应急电源供电。

图4 低压典型接线图

图5 低压故障隔离

图6 负荷转接

（三）中低压配电网装备

港灯公司22千伏、11千伏和低压线路基本都选用电缆（仅有2.4%架空低压线路）。配电设备入网坚持全寿命周期理念，质量好，多为东芝、三菱、ABB（厦门）等国际知名的产品，基本做到15年免维护。在设备选型方面，受负荷密度大的影响以及消防的要求，配电变压器以SF6气体绝缘变压器为主（占比到97%），且单台容量大，都在1000千伏安以上，配电变压器与线路的联结均采用断路器或负荷开关，能够实现远方操作。配电开关以SF6气体绝缘开关为主(占比66%)。针对配网全面使用电缆、系统电容电流偏大的问题，采用中性点小电阻接地，一旦线路发生单相接地，即可跳闸并隔离。

（四）配电网建设及运维

在建设阶段，变电站22千伏、11千伏出线间隔按照规划一次建成，避免后期扩建导致运行设备停电。22千伏、11千伏配电设备（包括配电变压器和线路分段开关）均安装户内，大多利用了用户提供的建筑。电力线路全部采用电缆并敷设于隧道或电缆沟内，防止外破风险，便捷高效巡检。对于输变电或配电的土建设施，则突出“牢固、可靠、安全”的工厂化原则，无过多粉饰，资金投入主要用在设备上。一般情况下，其电网建设和改造的电气设计由公司发展部门做，安装业务主要由厂家完成或运维部门承担，一些大的工程和土建工程，通过招投标和谈判的形式由外部专业单位实施。

在日常运行维护中，港灯公司基本按照15年免维护的理念，其间不进行周期性停电试验和检修。但非常注重监测设备健康状况，主要开展10千伏绝缘测试、特低频压力测试、介质损耗测试、局部放电测试等在线监测工作，积极排查设备隐患。

故障抢修方面，线路上大量装设故障指示器，利用故障指示器判断故障位置，通过遥控操作隔离故障区段，恢复非故障区段供电，然后紧急修复故障区段并恢复其供电。在查找故障点时，利用先进的故障定位装置，有效提高了故障查找效率。2015年，电力中断后平均恢复时间为1小时19分钟。同时，港灯公司配备了一定数量的临时电缆（包括低压电缆）和相应的插接设备、临时敷设装置和专用运输车辆等，用于在故障时接驳临时电源，满足用户供电需求。

（五）配电网自动化

港灯公司配网自动化系统的主要特点：一是覆盖率高，已实现全光纤覆盖，所有中压线路和配电变压器均实现“三遥”（遥信、遥测和遥控）。二是控制结构清晰，在简单明了的网架结构和完整的配电线路继电保护配置的基础上，形成了一套逻辑结构清晰、控制直接明了的配自系统。通过设置在调度控制中心的DMS系统，可实现100%对配电网的远方监测和操作。三是实用性强，已完全实现了故障的自动隔离，且通过故障恢复专家辅助系统，自动提供故障恢复操作方案，经调度人员确定后，可“一键”操作，帮助快速恢复。港灯公司配电自动化系统没有采用地理信息系统，系统中电网接线图为单线示意图，清晰明了。

三、启示与建议

（一）电网规划与经济、社会发展高度匹配

根据社会用电负荷密度情况，港灯公司的中压配电网采用11千伏和22千伏电压等级的混合配置，兼顾负荷密度的发展和公司的资产效益。在低压配电网中，采用双电源配置，满足用户对高可靠性供电的要求。在供电走廊规划上，充分与市政规划相结合，超前规划电缆隧道，避免重复施工影响交通、市政景观和市民生活。在变电站建设时，港灯公司高度重视建筑的绿色节能，采用了预制组建施工，加强了与周边环境的融合。

建议：

一是坚持电网规划与城市规划相统一。将电网规划纳入城市发展规划和土地利用规划。在成长性较高的城市新区、产业聚集区，超前做好配套电网设施布点，并充分预留发展空间。在电网建设中，积极采用预制组建（如电缆井、环网柜基础、排管等），提高施工效率，减少扬尘。

二是开拓创新，积极引入先进理念。进一步优化变电站设计理念，与周边环境友好结合，在变电站和营业场所装设新能源发电设施，展现国家电网公司绿色环保的发展理念。以目前加快建设能源互联网为契机，在城市核心区域高可靠性示范区和新型城镇化配电网示范区推广应用配电自动化、智能电表和新能源发电等新技术，提升电网的自动化和智能化，推动电网提速提质、升级跨越。

（二）电网建设以全寿命周期投资效益为核心

港灯公司合理统筹前期建设成本与后期运维成本的关系。在价格与质量方面，更偏重于质量，大规模使用国际一流产品，设备可靠性高，减少了后期维护成本。例如，变电一次设备优先选用进口的高质量GIS组合电器；22千伏大多采用全封闭开关柜，15年免维护；一次性投资建成电缆隧道，避免了电缆施工重复破路，并且配置了视频监控和交通工具，方便高效巡检和维护。变电站22千伏、11千伏出线间隔，在建设期按照规划一次建成，避免后期扩建导致运行设备停电。上述方法提高了全寿命周期内的投资效益。

建议：

一是提高电网装备水平，关注电网设备全寿命周期的投资效益。加快淘汰老旧和高损耗设备，尤其是存在安全隐患的设备（如不符合反措要求的开关柜、地下室油变等），降低运行损耗和维护成本；注重配电网一次、二次协同发展，在全省范围内提高配电网光纤覆盖率，提高配电室、开闭所视频监视和自动消防报警装置覆盖率，稳妥推进配电网自动化系统建设，提高自动化水平，降低后期的运维成本和人力投入。

二是进一步提高入网设备质量，减少设备质量问题带来的停电损失。将省、市公司专业负责人纳入设备招标专家队伍人才库，充分发挥专业层面专家的把关作用；强化物资的到货验收、抽检和交接试验。积极试点执行国家电网公司物资差异化采购的措施，在郑州、洛阳的重要区域选购高性能设备，以点带面，提高电网设备可靠性。

三是在重点区域的建设中，突出“一步到位、提早布局”的理念。在新建城区，提早布局电源点，选用高性能设备、抢占优势位置，并预留足够容量和供电通道，避免后期反复改造或受到周边不可控制约因素的影响（如环评受阻问题、电力管廊建设破挖难等问题）。在土地资源紧张的地区，加强与市政的协调，推广新型电力管廊的建设和应用，实现一次投入，长期受益，提高电力设施全寿命周期投资效益。

（三）以供电可靠性为核心，引领电网规划、建设、运维、调控等工作

港灯公司坚持将供电可靠性作为电网发展、运行的核心，采用了各种措施来保证供电可靠性。中压配电网网架结构简单，关联清晰；22千伏线路合环运行、11千伏和380伏电网线路分别实现“手拉手”运行，大规模配置配网自动化，故障时能够快速隔离故障点、自动或远方操作恢复供电；中压系统中性点采用小电阻接地，对常见的单相接地故障实现快速跳闸隔离，防止单相接地故障扩大为短路故障；故障抢修时利用先进的故障定位仪器快速查找故障点，有效缩短停电时间等。

建议：

一是以提升供电可靠性为目标，进一步提高规划、建设、运维和调控水平。梳理简化配网网架结构，减少不必要的联络关系，排查无效联络；进一步提高10千伏配电网的N-1通过率，提升配电网负荷转供能力。加大不停电作业力度，在运维中按照“能带电作业就不停电”原则首先考虑不停电作业方式。在条件合适的地区，借鉴港灯公司接驳临时电缆的方式，减少施工改造导致的停电。对相关线路进行合环校验计算，对配网中不具备合环操作条件的设备安排计划进行改造处理，对人员进行合环操作的培训，保证合环操作的顺利进行。

二是加强先进技术装备的推广应用。对消弧线圈仍能满足熄弧要求的地区，加强对电容电流的监测校核工作，补偿容量配置不足时，要及时进行改造，对郑州和洛阳电容电流较大、消弧线圈熄弧困难的区域，可试点将中性点改为经小电阻接地，并研究配置相应的保护措施，区分处理瞬时性故障和永久性故障，兼顾供电可靠性与电网安全。开展故障选线和故障定位装置的测试研究，推广高可靠性的故障选线和定位装置；提高故障抢修和临时应急供电装备的配置水平，注重系列化、成套化配备，提高抢修的效率。

三是加快配网自动化系统建设。在郑州、鹤壁配网自动化建设应用的基础上，以实用化为目标，按不同区域差异化的原则，加快全省配网自动化的建设。针对郑州龙湖新开发重点区域，开展光纤全覆盖、0.4千伏配电自动化全覆盖建设，研究完善用户报装接入技术原则，试点开展用户低压双电源建设，逐步实现低压电网信息的实时采集，消除低压电网信息盲区，提高低压电网的自动化水平，大幅提升低压电网的运维、调控、服务质量。

（四）注重实效，提升设备供电能力

港灯公司配电网在规划中，综合考虑负荷能力、运行方式、自动控制等因素，在网架结构、设备配置、应急处理等方面协调发展，充分提升设备供电能力，既要满足故障情况下供电需求，又能减少过度的、不必要的安全设防标准，压缩不必要的备用容量。以实用为目标，不单纯追求技术的先进，例如港灯公司中压配电网线路主保护仍大量采用电磁式继电保护装置，其配电自动化系统一直采用西门子公司系统，围绕监测和控制，重在故障的识别、隔离和恢复，不断完善提高，界面简单直观，功能实用。

建议：

一是开展供电能力挖潜提效工作。持续优化电网结构和电网运行方式，在供电安全水平达标的同时，最大限度提升设备供电能力。

二是提升配电自动化系统的实用化水平。注重一、二次协调发展，以实现配电自动化监测和控制功能为基础，切实发挥配电自动化在故障处理、负荷转供中的作用。

（五）加强交流，持续加强对国际一流供电企业的学习

通过与港灯公司的交流，对国际一流供电企业的管理模式、电网设施、发展理念有了直观的认识，受益匪浅。特别是港灯公司配电网规划建设方面的理念和精益运维的具体做法，更是让我们深受启发。港灯公司对河南公司的电网发展、管理模式等方面，特别是特高压交直流混联、大容量机组等也很感兴趣，表达了希望与国家电网系统加强交流的意愿。

建议：一是走出去，不断加大与国际一流供电企业的交流力度，特别是国家电网公司有股权投资的电力企业，扩展视野，实现创新提升。二是引进来，邀请港灯公司等电力企业专家来国家电网公司参观和现场指导，将先进的城市电网规划、建设、运维理念逐步引入到各级电网发展中。

（考察组成员为刘长义、王正刚、王柳、郝福忠、林慧）