城市配電網配電線路設計優化對策

黃林 滕勇健 葉長青

中國的國民經濟在近些年得到了飛速的發展，人們的生活水平和城市基礎設施都得到了明顯的改善和提升，這樣的發展形勢離不開電力行業的大力支持。近年來供電量每年的增長都在百分之十以上，這就對城市配電網的安全可靠運行有了較高的要求。配電網發生故障不僅是給供電公司造成不好的影響，更嚴重的是會影響人們的生產和生活。本文從中高壓配電網出發，對配電線路設計優化對策進行了分析，希望能夠提高用電質量和用電安全，推動我國電力事業的穩健發展。

配電網;配電線路;設計優化

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一是35kV及以上高壓配電網設計，從保障電網運行穩定性的角度，一般需要至少設置兩個供電電源，電源互為備用，形成環網結構。在對配電網外徑進行設計時，應該做好區域負荷分析，制定切實有效的配網建設發展規劃，確保其能夠與區域經濟發展規劃相使符合，同時具備一定超前性。

二是10kV中壓配電網設計，需要根據實際情況，在環網式、放射式和樹干式中選擇，主城區、城市核心區宜采用環網式+放射式供電，環網式為主、放射式為輔的供電方式。對于城市中特別重要的負荷宜獨立供電，采用兩回路或三回路從周邊不同變電站或同一變電站的不同變壓器引接，以滿足供電可靠性要求。城市正常負荷以環網式供電為主，對于一些老城區或容量較小、供電可靠性要求不高的負荷，因線路走廊困難或造價太高，可從環網結構結點引出分支線放射式供電，引出點應采用斷路器保護，以保證分支線故障時切除，不影響主干網運行。正常運行時，環網開環運行，將主干線分為兩到三段，選擇恰當位置設置負荷開關和斷路器，以滿足“手拉手”供電的需求。不僅如此，這樣的配網設計能夠確保線路檢修環節的負荷轉移，提升供電可靠性。

三是中壓配電網主供電結點設計，現在城市中壓配電網主要層級為變電站（含220kV、110kV、35kV變電站）、中壓開閉所、中壓環網柜、終端變配電所（含公變和用戶專變），從變電站直接引出放射式供電或環網供電，供電可靠性高，但有大部分區域離變電站較遠、受變電站本身中壓間隔、中壓線路走廊限制，宜根據負荷發展預測規劃設置若干中壓開閉所作為本區域供電主電源。在區域內開閉所引出環網式供電或放射式供電，為保證供電可靠性，開閉所主接線一般采用兩進線單母線分段（分段運行、互為備用）或三進線單線分段（兩運一備）接線方式，以滿足N-1供電可靠性要求，開閉所進線電源引自不同變電站或同一變電站的不同主變。四是中壓主網架導線截面設計，在實際操作中，主網架導線截面的選擇都需要考慮負荷現狀及其增長規律，確保其能夠與城市近期發展規劃保持高度一致性，同時要求其必須能夠滿足供電可靠性的相關要求，結合經濟電流密度計算、允許電壓計算和允許電流計算等，對導線截面進行確定。為便于平時運行時區分、也便于備件通用，中壓電纜截面選擇不宜過多，如選擇400mm2、300mm2、240mm2、150mm2、70mm2，主干網或開閉所進線選擇400mm2、300mm2，區域內環網選擇240mm2、150mm2，終端變壓器選擇70mm2。考慮夏季氣溫高，冰箱、空調等大功率電器的廣泛使用會導致電力出現負荷高峰，導線截面必須能夠保證負荷高峰時期的配網運行安全。大量實踐表明，在導線截面選擇方面，需要充分考慮電網長期發展規劃，留出一定富余。部分城市早期配電網規劃缺乏合理有效的分析，在經濟快速發展背景下，供需矛盾越發凸顯，對于一些無法滿足現實需求的配網線路，需要對導線進行更換，不僅需要耗費更多的資金，還會對供電質量和供電服務造成負面影響。

這里的配電線路設計優化主要是針對與人們工作生活密切相關的低壓配電線路而言，以某老舊居民住宅小區為例，共有8棟6層建筑，其中兩棟為3個單元，其余六棟均為2個單元，每單元兩戶，對其進行負荷計算，可以分為兩種不同的情況，一是近期負荷，按照每戶4kW進行考慮，二是遠期負荷，按照每戶6kW計算，需要對現有的配電變壓器的容量進行調整，確保其能夠滿足小區居民的正常用電需求。

2.1主干網架優化

老舊居民小區、城中村等配網主干網架設計中，可以選擇鋁芯絕緣導線和銅芯低壓電纜兩種配電線路，在實際安裝環節，架空絕緣導線設置電線桿進行線路架設，也可以沿建筑主體，利用一字鐵與工字鐵對配電線路進行同定安裝，以三相四線制來保證配電線路的水平排列。低壓電網中可以采用TN-C-S系統，在主干線末端和分支位置分別設置中性線重復接地，在進戶電表箱處重復接地，N線與PE線分開。在對導線截面進行選擇時，需要充分考慮居民小區的實際情況，如果短期內不會對建筑進行改造，則需要結合遠期負荷規劃確定導線截面，一方面確保配變容量能夠隨著用電負荷的增長而增加，另一方面主干網也可以充分滿足人們的用電需求，更能夠避免出現重復建設的情況，避免了資金浪費問題[2]。近期負荷隨著生活水平提高、城市美化、供電可靠性、安全性要求提高，新建小區及主城區舊小區改造項目，主要采用銅芯低壓電纜入地敷設或地下室橋架敷設，因電纜材料在整個配網工程中的造價比重很大，優化以縮短電纜路由為主，考慮到電壓損耗，一般要求低壓電纜供電半徑不超過250米。以本小區為例，近期負荷864kW，取同時系數0.4，計算容量為346kW;遠期負荷1296kW，取同時系數0.4，計算容量為518kW。變壓器按遠期容量配置一臺630KVA箱式變配電所，低壓主干網架可以選擇三路185mm2鋁芯絕緣導線或185mm2銅芯電纜，每棟樓分支可以選擇70mm2絕緣導線或70mm2銅芯電纜，能夠切實滿足居民用電需求。

2.2電表集裝箱優化

在每棟樓每單元1樓和2樓之間，設置一到兩個電表集裝箱，從方便抄表的角度，電表箱的安裝可以應該采用嵌入式或者壁掛式，最好設置在樓道內，在避免陽光直射和雨水的同時，也可以為檢修維護工作提供便利。通常來講，電表集裝箱可以采用不銹鋼或者玻璃鋼材質。在一個集裝箱內，宜多設置一塊公用電表（走廊、樓道、通信等用電），表箱進線開關應設置帶漏電保護功能斷路器，且應加裝浪涌保護器。宜配置智能電表，帶遠程抄表功能，在變電所設置公變采集和遠程抄表一體化終端，終端與智能電表之間采用載波通信。

總而言之，在對配電網配電線路進行設計優化的過程中，需要充分考慮城市發展規劃和實際情況，做好全面細致分析，明確配電線路設計的原則和方法，對具體實施階段需要注意的問題進行處理，保證配電線路的設計質量和輻射效果，為電力用戶提供更加優質、更加可靠、更加安全的電力服務。我們要做好城市配電網的管理工作，對新技術和新設備要積極的測試的應用，從而能更好的預防線路故障發生，提高線路供電可靠性，從而保證電網的安全、經濟和穩定運行，更好地滿足國民經濟發展的需要。

[1]配電網與配電線路安全運行中存在問題及對策探究[J].于朝輝.綠色環保建材.2019（10）

[2]配電網與配電線路安全運行管理[J].朱彥東.科技創新導報.2018（17）

[3]10kV配電線路設計優化及節能探討[J].陸建明.中國戰略新興產業.2017（32）