赴港燈集團考察的啟示與思考

文_省電力公司赴港燈考察組

赴港燈集團考察的啟示與思考

文_省電力公司赴港燈考察組

編者按：學習才能進步、才能發展，而走出去、請進來是我們最常用的學習方式。所謂讀萬卷書不如行萬里路，為了學習先進經驗，省電力公司專門組織考察組奔赴香港，與香港電燈集團有限公司負責人和專業工程師進行了交流座談，并到調度控制中心等地進行了參觀，受益匪淺。

今年5月18日至20日，省電力公司副總經理劉長義帶領發展部、運維部、配網辦及鄭州供電公司有關同志赴香港進行調研學習，與香港電燈集團有限公司負責人和專業工程師進行了交流座談，并到調度控制中心、275千伏馬師道變電站、110千伏黃竹坑變電站、城市花園變電站、電纜隧道及周邊配電所、南丫發電廠進行了參觀，受益匪淺，基本達到了學習考察的預期目的。

一、香港電燈集團簡介

（一）基本情況

香港電燈集團為上市公司，屬長江集團成員之一，包含香港電燈有限公司（以下簡稱港燈公司）、香港電燈國際有限公司、香港電燈協聯工程有限公司及若干附屬公司。

港燈公司集發、輸、變、配電業務于一體，是香港兩家主要的電力供應商之一（另一家為中華電力），成立于1889年，主要負責香港島、南丫島及鴨脷洲的電力供應，供電面積78平方千米，服務客戶數超過57萬（如圖1所示）。現有員工1800人，其中總部、發電部門和輸變配部門各占三分之一。其股權比例為主要包括長江集團30%、卡塔爾財團19.9%、國家電網公司22%，其余為上市公開股份。

港燈公司提供50赫茲交流電，輸電系統電壓為275千伏和132千伏，中壓配電系統電壓為22千伏及11千伏，低壓配電系統電壓為380伏（220伏），另有少量33千伏電壓等級，主要為地鐵大用戶提供供電服務。由于用戶發展趨于飽和，港燈公司所轄電網近年來負荷較為穩定。2015年，其最大供電負荷240萬千瓦，售電量108億千瓦時。用電結構中，商業占比70%、居民占比20%、工業及其他占比10%，商業用電占絕對比例，售電均價高達1.4港元/千瓦時。

其供電區域內的香港島是全港商業和金融中心，人口密度大、建筑密度大、負荷密度大（局部區域高達26萬千瓦/平方千米），對供電可靠性和電能質量要求非常高。受益于先進的網架結構、高質量的電網裝備、高度自動化的運行控制和精益的系統運維，港燈公司以高供電可靠性而著稱。2015年，港燈公司用戶供電可靠率高達99.99989%，戶年均停電時間小于0.6分鐘。

圖1 港燈公司供電地理范圍

（二）發電系統

港燈公司擁有一座大型發電廠——南丫島發電廠，共裝備8臺燃煤機組、2臺聯合循環燃氣機組、3臺燃油燃氣機組，總裝機容量3737兆瓦。南丫島發電廠作為網內唯一的電源，保持了高可靠性的運行紀錄，目前正在擴建更大容量的機組，以取代建于上世紀70年代的燃煤機組。

港燈公司電網內部也存在小型風力發電機、太陽能光伏板等新能源發電設施，實現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）輸變電系統

港燈公司主網由南部的南丫發電廠提供電源，北部與中華電力公司聯網運行。南丫島電廠通過275千伏海底電纜與主網相聯，經過8座275千伏變電站降壓至132千伏或22千伏，將電力輸往負荷中心，其275千伏和132千伏系統均采用環網運行方式。港燈公司電網在其北部通過多條132千伏海底電纜與中華電力公司電網聯網運行，正常方式下，聯絡線潮流為零，只提供事故備用和保持頻率穩定。

在母線電氣主接線方式方面。港燈公司275千伏母線采用3/4接線。132千伏母線采用兩種接線方式，一種是雙母雙分段方式，另外一種是比較特殊的“單母線網格式”接線，每條進（出）線均接于一段單母線，母線兩側以分段斷路器與其他母線聯結，形成一條單母線環形的結構。22千伏和11千伏母線采用單母線多分段互聯方式。總的來說，港燈公司變電站母線電氣接線方式的選擇，主要考慮可靠性問題，使用了較多數量的斷路器。

在輸變電裝備方面，港燈公司變電一次設備優先選用高質量GIS組合電器，部分主變壓器也采用SF6氣體絕緣。一次設備的選購，除主要采用三菱、ABB等國際知名品牌外，還突出了免維護概念，要求15年免維護。為了實時掌握設備的狀態，大量裝備了英國進口的GIS超低頻局放在線監測裝置，實際應用效果很好，已發現多起設備隱患和缺陷。二次設備注重高可靠性和實用性相結合設備配置簡潔高效。港燈公司高壓輸電線路均采用電纜，現有6條專用電力隧道，隧道建設水平較高。現場參觀的華富—寶云隧道，長為3千米多，截面呈馬蹄鐵（∩）型，底部為滲水層和排水管，之上覆蓋細沙，細沙中采用直埋方式敷設4回275千伏電纜、2回22千伏電纜和若干光纜等弱電電纜，上面鋪設水泥和金屬保護蓋板，蓋板上可開行輕型汽車，方便巡檢；上部半徑2.2米，雖預留了4回掛壁式電纜架設位置，仍顯得非常寬敞。隧道內安裝了呼叫應答與視頻系統，并對溫度進行在線監測，實時掌握隧道信息，保障輸電系統穩定。

（四）調度操作系統

港燈公司電網結構合理，備用充足，全部實現了遠方操作，調度運行方式調整非常靈活。為提供和維持穩定可靠的電力服務，調度控制人員通過EMS系統（能源管理系統，負責監測和控制發電及輸電設施）、DMS系統（配電管理系統，負責監測和控制配電設施），高效控制發電、輸電及配電系統，靈活實現檢修停電和施工停電隔離，盡最大可能提高供電可靠性。

調度指揮每值6人，利用先進的計算機網絡化技術遠方控制及密切監察各發電、輸電、變電及配電系統，負責整個電廠、電網的調度監控和遙控操作，工作效率很高。計劃內操作均由配電自動化系統遙控操作，操作程序由策劃工程師利用DMS的相關功能編寫，緊急停運的轉供電操作程序由系統控制工程師實時編寫。工作人員介入到DMS的功能設計中，提高了系統對現場情況的適應性和實用化水平。

二、中低壓配電網系統

（一）中壓網架結構

港燈公司中壓配電網目前有22千伏及11千伏兩個電壓等級。早期，港燈公司只有11千伏的中壓配電網，但隨著負荷密度的不斷增大，2003年起，開始采用22千伏電壓等級，逐步替代11千伏電壓等級。

1．11千伏配電網網架

11千伏配電網采用“N供1備”接線方式，閉環網絡開環運行（如圖2所示，港燈公司配電網規劃中最多限制為4供1備）。“N供1備”饋線組內各饋線連接自同一變電站不同母線或不同變電站母線，終端通過聯絡開關（常開點）實現互聯。其中一條饋線不帶負荷，作為其他饋線的備用電源。饋線組內單一饋線故障時可通過備用饋線轉帶負荷，快速恢復供電。

根據負荷分布情況，單一饋線通過聯絡開關分為若干段，故障情況下可實現故障段的單獨隔離，非故障段通過聯絡開關的操作實現快速恢復供電，停電影響范圍小。故障段的識別通過線路上裝設的故障指示器將故障信號傳送到調度中心，依靠配電自動化系統輔助判斷，采用遠方操作進行故障的隔離和恢復，響應時間快、停電時間短。

圖2 11千伏配電網網架

2．22千伏配電網網架

22千伏配電網采用電纜環網結構，正常方式下合環運行。不同環網間存在聯絡，從電氣連接關系來看，通過聯絡開關的設置，饋線組內任一配電網變壓器可實現與環內所有母線電源的連接，運行方式靈活。如圖3所示。

圖3 22千伏配電網網架

22千伏配電網各個分段之間均采用縱差保護，輔以過流保護配合，實現了主網保護理念向配網的延伸，某段線路發生故障時，縱差保護動作，快速斷開兩端的聯絡開關，不影響其他分段的運行，大大提高了供電可靠性。

11千伏升高至22千伏，增加了饋線的輸送能力；“開環”至“閉環”的轉變，避免了故障隔離期間的非故障用戶停電，供電可靠性進一步提高。

3．中壓線路供電能力

配電網規劃時，依據饋線組數量不同，嚴格限制線路負載率和配變掛接容量，以保證饋線互供能力。2回饋線組，饋線負荷率控制為50%；3回饋線組，饋線負載率控制為65%；4回饋線組，饋線負載率控制為75%。

22千伏和11千伏均無分支線路，配電變壓器直接T接于主干線路上，簡單清晰，邏輯明了。港燈公司目前共有3800多臺配電變壓器，由于負荷密度大，變壓器單臺容量均在1000千伏安以上。

（二）低壓配電網結構

低壓配電網電壓等級采用三相380伏或單相220伏，其最大的特點是低壓線路為“手拉手”聯絡，單輻射運行；有58%的低壓用戶實現了雙電源供電。其接線方式如圖4所示。

低壓配電網的優點是：低壓線路單一故障或檢修情況下，結合應急電源可實現所有用戶不停電。以圖4的典型接線為例，故障情況下的操作如圖5、圖6所示。

低壓母線2出口后發生接地故障，斷路器2跳開，雙電源用戶B、C和單電源用戶B停電。搶修人員現場首先斷開三個用戶的熔斷器3、4、5，以及斷路器6、7、8，實現故障的隔離，如圖5。

故障隔離后，合上常開斷路器5后，依次合上雙電源用戶B、C相應的斷路器6、7及熔斷器3、4，雙電源用戶B、C改由低壓母線1恢復供電。對于單電源用戶B，則通過接駁臨時電纜采用應急電源供電。

圖4 低壓典型接線圖

圖5 低壓故障隔離

圖6 負荷轉接

（三）中低壓配電網裝備

港燈公司22千伏、11千伏和低壓線路基本都選用電纜（僅有2.4%架空低壓線路）。配電設備入網堅持全壽命周期理念，質量好，多為東芝、三菱、ABB（廈門）等國際知名的產品，基本做到15年免維護。在設備選型方面，受負荷密度大的影響以及消防的要求，配電變壓器以SF6氣體絕緣變壓器為主（占比到97%），且單臺容量大，都在1000千伏安以上，配電變壓器與線路的聯結均采用斷路器或負荷開關，能夠實現遠方操作。配電開關以SF6氣體絕緣開關為主(占比66%)。針對配網全面使用電纜、系統電容電流偏大的問題，采用中性點小電阻接地，一旦線路發生單相接地，即可跳閘并隔離。

（四）配電網建設及運維

在建設階段，變電站22千伏、11千伏出線間隔按照規劃一次建成，避免后期擴建導致運行設備停電。22千伏、11千伏配電設備（包括配電變壓器和線路分段開關）均安裝戶內，大多利用了用戶提供的建筑。電力線路全部采用電纜并敷設于隧道或電纜溝內，防止外破風險，便捷高效巡檢。對于輸變電或配電的土建設施，則突出“牢固、可靠、安全”的工廠化原則，無過多粉飾，資金投入主要用在設備上。一般情況下，其電網建設和改造的電氣設計由公司發展部門做，安裝業務主要由廠家完成或運維部門承擔，一些大的工程和土建工程，通過招投標和談判的形式由外部專業單位實施。

在日常運行維護中，港燈公司基本按照15年免維護的理念，其間不進行周期性停電試驗和檢修。但非常注重監測設備健康狀況，主要開展10千伏絕緣測試、特低頻壓力測試、介質損耗測試、局部放電測試等在線監測工作，積極排查設備隱患。

故障搶修方面，線路上大量裝設故障指示器，利用故障指示器判斷故障位置，通過遙控操作隔離故障區段，恢復非故障區段供電，然后緊急修復故障區段并恢復其供電。在查找故障點時，利用先進的故障定位裝置，有效提高了故障查找效率。2015年，電力中斷后平均恢復時間為1小時19分鐘。同時，港燈公司配備了一定數量的臨時電纜（包括低壓電纜）和相應的插接設備、臨時敷設裝置和專用運輸車輛等，用于在故障時接駁臨時電源，滿足用戶供電需求。

（五）配電網自動化

港燈公司配網自動化系統的主要特點：一是覆蓋率高，已實現全光纖覆蓋，所有中壓線路和配電變壓器均實現“三遙”（遙信、遙測和遙控）。二是控制結構清晰，在簡單明了的網架結構和完整的配電線路繼電保護配置的基礎上，形成了一套邏輯結構清晰、控制直接明了的配自系統。通過設置在調度控制中心的DMS系統，可實現100%對配電網的遠方監測和操作。三是實用性強，已完全實現了故障的自動隔離，且通過故障恢復專家輔助系統，自動提供故障恢復操作方案，經調度人員確定后，可“一鍵”操作，幫助快速恢復。港燈公司配電自動化系統沒有采用地理信息系統，系統中電網接線圖為單線示意圖，清晰明了。

三、啟示與建議

（一）電網規劃與經濟、社會發展高度匹配

根據社會用電負荷密度情況，港燈公司的中壓配電網采用11千伏和22千伏電壓等級的混合配置，兼顧負荷密度的發展和公司的資產效益。在低壓配電網中，采用雙電源配置，滿足用戶對高可靠性供電的要求。在供電走廊規劃上，充分與市政規劃相結合，超前規劃電纜隧道，避免重復施工影響交通、市政景觀和市民生活。在變電站建設時，港燈公司高度重視建筑的綠色節能，采用了預制組建施工，加強了與周邊環境的融合。

建議：

一是堅持電網規劃與城市規劃相統一。將電網規劃納入城市發展規劃和土地利用規劃。在成長性較高的城市新區、產業聚集區，超前做好配套電網設施布點，并充分預留發展空間。在電網建設中，積極采用預制組建（如電纜井、環網柜基礎、排管等），提高施工效率，減少揚塵。

二是開拓創新，積極引入先進理念。進一步優化變電站設計理念，與周邊環境友好結合，在變電站和營業場所裝設新能源發電設施，展現國家電網公司綠色環保的發展理念。以目前加快建設能源互聯網為契機，在城市核心區域高可靠性示范區和新型城鎮化配電網示范區推廣應用配電自動化、智能電表和新能源發電等新技術，提升電網的自動化和智能化，推動電網提速提質、升級跨越。

（二）電網建設以全壽命周期投資效益為核心

港燈公司合理統籌前期建設成本與后期運維成本的關系。在價格與質量方面，更偏重于質量，大規模使用國際一流產品，設備可靠性高，減少了后期維護成本。例如，變電一次設備優先選用進口的高質量GIS組合電器；22千伏大多采用全封閉開關柜，15年免維護；一次性投資建成電纜隧道，避免了電纜施工重復破路，并且配置了視頻監控和交通工具，方便高效巡檢和維護。變電站22千伏、11千伏出線間隔，在建設期按照規劃一次建成，避免后期擴建導致運行設備停電。上述方法提高了全壽命周期內的投資效益。

建議：

一是提高電網裝備水平，關注電網設備全壽命周期的投資效益。加快淘汰老舊和高損耗設備，尤其是存在安全隱患的設備（如不符合反措要求的開關柜、地下室油變等），降低運行損耗和維護成本；注重配電網一次、二次協同發展，在全省范圍內提高配電網光纖覆蓋率，提高配電室、開閉所視頻監視和自動消防報警裝置覆蓋率，穩妥推進配電網自動化系統建設，提高自動化水平，降低后期的運維成本和人力投入。

二是進一步提高入網設備質量，減少設備質量問題帶來的停電損失。將省、市公司專業負責人納入設備招標專家隊伍人才庫，充分發揮專業層面專家的把關作用；強化物資的到貨驗收、抽檢和交接試驗。積極試點執行國家電網公司物資差異化采購的措施，在鄭州、洛陽的重要區域選購高性能設備，以點帶面，提高電網設備可靠性。

三是在重點區域的建設中，突出“一步到位、提早布局”的理念。在新建城區，提早布局電源點，選用高性能設備、搶占優勢位置，并預留足夠容量和供電通道，避免后期反復改造或受到周邊不可控制約因素的影響（如環評受阻問題、電力管廊建設破挖難等問題）。在土地資源緊張的地區，加強與市政的協調，推廣新型電力管廊的建設和應用，實現一次投入，長期受益，提高電力設施全壽命周期投資效益。

（三）以供電可靠性為核心，引領電網規劃、建設、運維、調控等工作

港燈公司堅持將供電可靠性作為電網發展、運行的核心，采用了各種措施來保證供電可靠性。中壓配電網網架結構簡單，關聯清晰；22千伏線路合環運行、11千伏和380伏電網線路分別實現“手拉手”運行，大規模配置配網自動化，故障時能夠快速隔離故障點、自動或遠方操作恢復供電；中壓系統中性點采用小電阻接地，對常見的單相接地故障實現快速跳閘隔離，防止單相接地故障擴大為短路故障；故障搶修時利用先進的故障定位儀器快速查找故障點，有效縮短停電時間等。

建議：

一是以提升供電可靠性為目標，進一步提高規劃、建設、運維和調控水平。梳理簡化配網網架結構，減少不必要的聯絡關系，排查無效聯絡；進一步提高10千伏配電網的N-1通過率，提升配電網負荷轉供能力。加大不停電作業力度，在運維中按照“能帶電作業就不停電”原則首先考慮不停電作業方式。在條件合適的地區，借鑒港燈公司接駁臨時電纜的方式，減少施工改造導致的停電。對相關線路進行合環校驗計算，對配網中不具備合環操作條件的設備安排計劃進行改造處理，對人員進行合環操作的培訓，保證合環操作的順利進行。

二是加強先進技術裝備的推廣應用。對消弧線圈仍能滿足熄弧要求的地區，加強對電容電流的監測校核工作，補償容量配置不足時，要及時進行改造，對鄭州和洛陽電容電流較大、消弧線圈熄弧困難的區域，可試點將中性點改為經小電阻接地，并研究配置相應的保護措施，區分處理瞬時性故障和永久性故障，兼顧供電可靠性與電網安全。開展故障選線和故障定位裝置的測試研究，推廣高可靠性的故障選線和定位裝置；提高故障搶修和臨時應急供電裝備的配置水平，注重系列化、成套化配備，提高搶修的效率。

三是加快配網自動化系統建設。在鄭州、鶴壁配網自動化建設應用的基礎上，以實用化為目標，按不同區域差異化的原則，加快全省配網自動化的建設。針對鄭州龍湖新開發重點區域，開展光纖全覆蓋、0.4千伏配電自動化全覆蓋建設，研究完善用戶報裝接入技術原則，試點開展用戶低壓雙電源建設，逐步實現低壓電網信息的實時采集，消除低壓電網信息盲區，提高低壓電網的自動化水平，大幅提升低壓電網的運維、調控、服務質量。

（四）注重實效，提升設備供電能力

港燈公司配電網在規劃中，綜合考慮負荷能力、運行方式、自動控制等因素，在網架結構、設備配置、應急處理等方面協調發展，充分提升設備供電能力，既要滿足故障情況下供電需求，又能減少過度的、不必要的安全設防標準，壓縮不必要的備用容量。以實用為目標，不單純追求技術的先進，例如港燈公司中壓配電網線路主保護仍大量采用電磁式繼電保護裝置，其配電自動化系統一直采用西門子公司系統，圍繞監測和控制，重在故障的識別、隔離和恢復，不斷完善提高，界面簡單直觀，功能實用。

建議：

一是開展供電能力挖潛提效工作。持續優化電網結構和電網運行方式，在供電安全水平達標的同時，最大限度提升設備供電能力。

二是提升配電自動化系統的實用化水平。注重一、二次協調發展，以實現配電自動化監測和控制功能為基礎，切實發揮配電自動化在故障處理、負荷轉供中的作用。

（五）加強交流，持續加強對國際一流供電企業的學習

通過與港燈公司的交流，對國際一流供電企業的管理模式、電網設施、發展理念有了直觀的認識，受益匪淺。特別是港燈公司配電網規劃建設方面的理念和精益運維的具體做法，更是讓我們深受啟發。港燈公司對河南公司的電網發展、管理模式等方面，特別是特高壓交直流混聯、大容量機組等也很感興趣，表達了希望與國家電網系統加強交流的意愿。

建議：一是走出去，不斷加大與國際一流供電企業的交流力度，特別是國家電網公司有股權投資的電力企業，擴展視野，實現創新提升。二是引進來，邀請港燈公司等電力企業專家來國家電網公司參觀和現場指導，將先進的城市電網規劃、建設、運維理念逐步引入到各級電網發展中。

（考察組成員為劉長義、王正剛、王柳、郝福忠、林慧）