電網改造淺談

謝亮 潘聃 馬永倉

引言：電力作為國民經濟的動脈，它的發展應超前于國民經濟的發展。但由于前幾年我們忙于電源的建設，而忽視了配電網絡的建設，使得配電網絡設備陳舊、供電容量不足、電網結構不合理、供電可靠性差、電能質量低。這些都制約了城市開發和經濟繁榮。為此國家投入大量資金對全國的配電網絡進行改造。

1、電網規劃

任何一個系統工程，它的規劃決定了系統建設的好壞，這也就是說，電網規劃對于電網改造是至關重要的。沒有一個好的規劃，也就沒有一個好的電網為國民經濟提供動力。電網規劃的目的就是編制一個安全可靠，適應能力強，結構合理，能滿足今后城市和農村經濟、社會發展和生活用電需求的電網網架。實現這個目標的第一步就是要做好負荷預測。負荷預測的內容取決于電網規劃的目標和內容，為了確定規劃年的輸配電系統所需要的設備容量，必須先對供電區域與規劃年相應的負荷總量進行預測。為了確定變電站設備的合理分布和限制短路容量，要求對供電區內進行分塊負荷預測，把配電變直接建在負荷中心可減少網上潮流流動，降低線損。由于負荷預測的重要，現在有許多專家研究了很多算法，比如神經網絡、模糊理論這些數學方法都被用在了負荷預測當中。

2、電網結構

電網要進一步向簡潔、完善和高可靠性發展，做到結構合理、層次分明。首先第一個問題就是電壓等級的確定。我國電網普遍以220kV/110kV/10kV/0.4kV作為標準。城市外圍的220kV電網是供應城市配電網的主要電源，屬于送電網絡。110kV作為高壓配電電壓等級。它從220kV電網里接受電能后直接送到負荷小區的110kV變電站。10kV作為中壓配電電壓等級，應逐漸由放射型供電改造成環網供電或手拉手供電。在城市配網規劃結構時，把城市負荷分成各個負荷小區，這樣有利于規劃并且限制了短路容量。每個負荷小區取不同的電源點，采用多回線、各式環網、多分段、多聯絡等方式。正常時獨立運行，故障時相互支援。適當延伸10kV線路，配電變壓器盡可能貼近負荷中心，縮小0.4kV低壓配電線路的長度。考慮到環網運行時，一條線路將帶兩條線路的負荷，導線應按2倍最大負荷選擇截面積，同時在系統規劃時應綜合考慮無功優化和中性點接地方式。

3、變電站主接線

變電站主接線的選擇是根據變電站在系統中的地位和作用，變電站的地理位置、電壓等級、站內變壓器臺數及容量、進出線等各種條件綜合優化決定的。

3.1 樞紐變電站：（1）在一般條件下，3/2接線的整體可靠性最佳，占地面積最省（約為雙母帶旁路占地面積的1/2），但斷路器和電流互感器用得多，增大了電器設備的投資。（2）雙母帶旁路在電網比較薄弱，線路N-1準則無法滿足，且斷路器性能較差，出線斷路器計劃在檢修比較頻繁的情況下采用。（3）如果斷路器性能較好，線路滿足N-1原則，則220kV樞紐變電站宜采用3/2接線（線路回數8～12條）或雙母線雙分段（線路回數12～18條）。它既可有效限制故障范圍，避免發生系統解列事故，保障主干網安全運行，又充分利用了網絡設計上的N-1準則，使電網中220kV變電站主接線可靠性與輸電系統可靠性互相協調、互相支援，產生整體經濟效益。

3.2 配電變電站：配電變電站應有利于規范化、簡單化和自動化。由于配電變建在負荷中心，所以應盡量減少占地面積。接線方式根據負荷性質、變壓器負荷率、上級電網強弱可采用線路變壓器組、橋式接線和單母線分段。

4、設備選擇

隨著高壓電網深入市區，多回并架、地下高壓電纜建設日益增多，絕緣導線也在架空配電網中逐步應用。變電站積極使用GIS全封閉組合電器、綜合自動化等裝置。配電設施要求以小型、無油、少維修和成套組合化為方向，SF6、真空斷路器、環網裝置、箱式配電所、干式變壓器等新型裝置被積極推廣。合理延伸10kV線路，采用大截面導線，推廣使用低損耗（約為現在的1/4）非晶態合金鐵芯配電變壓器更換高耗能變壓器，減少380kV低壓線路的半徑，合理地進行無功補償，最終降低線損，保證電壓質量，滿足用戶的要求。

5、新技術應用

由于計算機網絡和自動化技術的飛速發展， 電力系統自動化正發生著質的改變。調度自動化（SCADA）系統、能量管理系統（EMS），負荷控制系統、變電站綜合自動化、饋線自動化（FA）、配電管理系統（DMS）、企業管理信息系統（MIS）等系統的應用，給電網管理帶來了無限生機和全新的電網生產管理模式。調度自動化系統使用了SCADA中的數據采集和監視功能，它能監視變電站中母線電壓越限或線路、元件過負荷、系統運行方式、關口負荷等狀況，但這只是一種穩態調度方式。安全分析、經濟調度、GPS相量測量系統（它可實時跟蹤系統中各個監測點的功角變化軌跡）等新技術的應用，使得調度自動化系統從穩態向著動態轉變，也使得電網生產和調度更加安全、更加經濟。變電站綜合自動化系統采用了大量的微處理器、集成電路、計算機網絡等數字智能裝置。通過微機保護、自動重合閘、低周減載、故障錄波、備自投、自動無功調節、小電流接地選線等達到對變電站自動控制，并通過遠動設備把運行參數和狀態信號準確無誤地傳給調度中心，由調度中心對變電站實現管理和控制。這種方式提高了運行可靠性，提高了勞動生產率，降低了變電站的綜合投資，并促進了電網的科技水平和管理水平。箱式變電站是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站，特別適用于城網建設與改造，是一種高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置，按一定接線方案排成一體的工廠預制戶內、戶外緊湊式配電設備，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結構箱體內，機電一體化，全封閉運行。由于采用高壓直供，減少了電壓降壓的中間環節，線損將顯著降低，而可靠性將提高一個等級。配網自動化系統（DA）是基于計算機技術、機電一體化技術和用戶對供電質量的高要求發展起來的。它通過重合器、分段器、配變測試儀、計算機網絡等智能裝置的邏輯配合，將故障線段與系統隔離，減少對用戶的停電范圍和停電時間，提高供電可靠率。還可通過后臺配電管理系統（DMS）對配網進行綜合控制。由于現代社會的高速發展對電能質量提出了更高的要求，要保證合格的供電質量，只有通過不斷的在線監測，并通過調整運行方式、改變變壓器分接頭檔位、適時投退電容器或靜補裝置來實現，這些都只有配網自動化才能辦到。

總之

通過優化電網系統結構，通過建設調度自動化，推行變電站綜合自動化和配電自動化，在中低壓配電網上使用數據采集裝置和自動控制系統，建設電力企業的管理信息系統和客戶用電服務系統，以全面提高我們電網生產、調度和管理的現代化技術水平，為國民經濟的發展提供強大的電力。

作者簡介：謝亮（1985-），男，陜西西安人，學士，助理工程師，研究方向：電網系統研究。

（作者單位：西安供電局）