輸配電技術面臨的挑戰和應對措施

摘要：21世紀，隨著我們國家生產生活的各方面跨越式發展，電力工業將不斷地面臨著廣泛而嚴峻的挑戰。針對電網目前和今后面臨的問題，我們必須通過加大技術創新力度，依靠科技進步和采用新技術等手段，探索解決影響電網安全經濟運行和制約電網發展建設問題的有效辦法。

關鍵詞：輸配電 電網 技術 挑戰 可靠

電力系統有發電、輸電和配電（亦稱供電和用電）三大系統，輸配電是電力系統中與分散的用戶直接相連的部分。在我國電壓等級≤110kV的系統稱為配電網，≥35kV屬于高壓配電網，≥1kV屬于中壓配電網，380/220V屬于低壓配電網。我國電力系統長期以來形成了“重發、輕供、不管用”的局面，與世界的發、輸、配電投資平均為1.0：0.5：0.7的水平相比，我國的投資比例為1.0：0.23：0.2[1]。長期的投資不平衡導致了主網架結構較為薄弱，配電網老化，區域電網間交換容量較小。

隨著經濟的發展和人民生活水平的日益提高，如何對配網進行更全面、更規范的管理，確保電網安全、可靠、優質、經濟的運行，為當地社會經濟發展和人民的生活提供優質服務，是供電部門一直在思考和探討的問題。

首先我們需要介紹一下我們輸配電領域的發展與改革面臨的新的挑戰：

1. 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將會持續以超過10%的速度增長。2005年第三產業的增長超過13%，居民商業用電增長達16.2%。配電網的支撐能力明顯薄弱，尤其是配電進戶。

2. 隨著社會的進步和人民生活質量的提高以及1T業的發展，全社會對供電質量和供電可靠性的要求日益提高，即使是短時停電都難以承受。因此采取各種措施努力提高供電可靠性，保持高電能質量是配電網管理者面臨的嚴峻任務。

3. 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，受災面積和供電人口數字巨大，這是一個全球性問題，需要從設計、建設和運行管理及材料科學等方面深入研究。

4. 節約資源能源已成為世界范圍內的共同行動。配電網損耗在電網損耗中占有較大比例，努力降低配電網損，在建設節約型社會中具有重要意義和作用。

5. 分布式電源（DR）的采用對于規劃未來的配電系統會產生一定程度的影響。隨著可再生能源發電、熱電聯產的發展和微型燃機的利用，如何利用新技術幫助分布式電源在降低用電成本和提高系統可靠性的條件下加入現有的配電系統已經成為重要的研究課題。

然而我們輸配電在技術方面也同時存在以下問題：① 配電網線損率較高；② 故障切換時間較長，可能帶來設備損壞或經濟損失；③ 三相負荷不均衡；④ 用戶計量裝置老化、誤差偏大等等。與此同時還面臨著電能的管理、電能的效率、系統的保護和控制、電力系統的可靠性、環境保護等等壓力。這很容易導致我們的配電跟不上居民生產生活需要，那么我們到底應該從哪些方面改善我們配電網的技術措施呢？解決以上問題主要措施有：

1.采用柔性輸配電技術（D-Facts），為了提高電能質量和供電可靠性，應用現代電力電子和控制技術，為用戶提供具有特定要求質量的電能稱為“用戶定制電力（CustomPower）技術”，也可稱為“柔性輸配電技術D-Facts（DistributionflexibleACtransmissionsystem）”。一般的電能質量問題大多可通過控制無功解決，通常無功補償分為負荷補償和電壓支持。負荷補償主要包括提高功率因數，調整電壓、平衡有功、消除諧波等方面。早期主要采用并聯電容器和無源濾波器解決該問題。近年來普遍采用靜止式動態無功補償裝置（StaticVarCompensator，SVC），用以解決電壓波動、負序、及消除諧波等問題。由于現代電力電子技術的快速發展，以該技術為核心的各種新補償技術得以迅速發展。

2.采用無擾動配電技術，無擾動配電技術可以實時監控電網的運行變化，通過對電力系統的電流、電壓、頻率、相角的監控，當故障出現時，選擇合適的時機進行合閘操作，使得切換前后系統母線的電壓變化沖擊的影響減到最小。在6kV以上電壓等級中的備自投切換采用無擾動穩定控制裝置，實現饋線之間，饋線和母聯之間的快速切換；400V電壓等級中的備自投也采用無擾動穩定控制裝置，實現多開關之間的同期切換，100ms內實現切換完成，確保母線電壓不下降，低電壓保護不啟動，交流接觸器不脫扣，同時防止事故切換中兩個電源并列合環，能夠實現工藝流程連續性和穩定性，實現系統無擾動供電。對于系統中出現的晃動或者母線欠壓、保護動作等故障時，保證了母線段供電不中斷或者母線不失壓，能夠減少低壓脫扣，同時能極大地降低成組電機的自啟動電流。以TPM-300型無擾動穩定控制裝置為例，在6Kv/10kV配電系統中，通常采用單母線或者單母線分段形式。

3.采用單相變壓器配電技術，10kV單相變壓器配電技術主要體現出4個基本特征[6]：① 由配電房（或開閉站）以10kV線路饋電到居民樓（或商業）用戶門宅處；② 采用單相變壓器掛桿，以低壓線路（220V）配電進戶，盡量縮短進戶線，接戶線長度不超過20m；③ 合理選用單相變壓器容量，與居民樓（門宅）最大用電功率相匹配，形成小容量密布點態勢；④ 電力計量表集中置于居民樓樓道適宜地點的電表箱，一戶一表。單相變壓器配電技術的應用有效地解決了城市配電網的安全性、適應性、負荷不平衡等問題，同時還能夠有效地降低低壓線損，提高供電可靠性，保證供電電壓質量。

4.建設“堅強智能電網”

“堅強智能電網”是一種電網智能化的新型觀念，它是以堅強網架為基礎， 以通信信息平臺為支撐， 以智能控制為手段， 包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節， 覆蓋所有電壓等級， 實現電力流、信息流、業務流的高度一體化融合， 是堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動的現代電網。因此，堅強和智能是堅強智能電網的基本內涵。只有形成堅強網架結構， 構建堅強的基礎， 實現信息化、數字化、自動化、互動化的智能技術特征， 才能充分發揮堅強智能電網的功能和作用。特高壓電網建設就為發展智能電網提供了堅實的基礎。

本文針對我們電網在輸配電技術中存在的配電網支撐能力薄弱、電能質量和供電可靠性等問題，提出了柔性輸配電技術、無擾動配電技術、單相變壓器配電技術及堅強智能電網等措施和理念。通過這些技術措施和理念的應用對于電網的安全性、供電可靠性、線損率等技術指標將會有極大地改善。

參考文獻：

[1]劉明輝，王君.城市配電網存在問題及技術措施研究[J].技術研發.2011

[2]張來福.對建設堅強智能電網的認識[J].山西電力.2010