10 kV配电网网架模式优选内容的研究

2012-07-18陈曦

通信电源技术 2012年3期

关键词：网架配电配电网

陈曦

（重庆市电力公司江北供电局，重庆401147）

1 10 kV配电网的技术要求

10 kV配电网在技术方面有如下要求：

（1）供电可靠性

10 kV配电网的可靠性，是指衡量电网设备停运的情况下，对用户连续供电的可靠程度。衡量必须在电网供电安全的前提下进行，即：

①高压变电所内部失去任何一组变压器或者任何一回线时，也要保持向下级配电网正常供电。

②当高压配电网内部发生如下两种情况，即变电所中某组降压变压器因故障突然停运，或者某一条线路发生故障停运。一般来说，除故障段以外，不可以停电，同时不允许设备过负荷；如在计划停运时再次发生故障，也应该采取让部分停电，并且在规划时间里让供电正常。

③当低压电网中某一台电网或者变压器发生故障时，为了尽快恢复供电，应当把完好的区段切换至临近电网。

（2）容载比

容载比是一项比值，即在供电可靠的前提之下，配电网的变电容量与最高负荷之比。它表明该地区、该站或该变压器的安装容量与最高实际运行容量的关系，反映容量备用情况。这也是宏观控制电网容量的一项指标。容载比与配电网的导线截面、变电所的变压器台数、同时率、用户的重要性、功率因数等因素不无联系。

（3）电压调整

《电能质量——供电电压允许偏差》中规定了我国关于配电网允许范围内偏差的国家标准，对于10 kV及10 kV以下三相供电，允许电压偏差的电压幅度为±7%。

（4）短路容量

10 kV线路所能承载的最大短路电流为16 kA。

2 可靠性的计算

分销网络的可靠性计算包括年均故障率、平均停电持续时间和平均每年的电力短缺等主要参数计算。这三个参数按下列公式计算：

式中，rs表示平均停运持续时间；ts表示平均年停运时间；λs表示平均年故障率；i表示第i个元件；λi表示元件i的平均年故障率；ri表示元件i的平均停运持续时间。

一般而言，可靠性指标通过平均停电持续时间、每年平均故障率、时间这三个方面来衡量。同时如果只通过这三个方面去衡量配电系统的可靠性也并不合理。例如：在同一个小区的10个用户和另外一个小区的100个用户中，假设这两个小区的平均停电持续时间、平均缺电时间、每年平均故障率都相等的前提下，也不能代表两个小区的配电可靠性相等，原因在于他们各自的系统中断造成的损失程度是不一样的。对于网架模式可靠属性的计算中，本文同时考虑了各个网架模式中各个元件的平均年故障率、各个元件受用户数及平均修复时间内所出现的故障、任意一种方案通过转移负荷等。因此，为了有效评价电力可靠性，添加下面的计算公式：

式中，ASAI表示系统的平均用电有效度；N总表示系统中总用户数；Ni表示元件i故障时受影响的用户数；tsi表示元件i的平均年停运时间。

3 经济性属性

在选择电网结构时，对经济上的考虑主要包括建设成本和经营成本。本文以动态经济比较法来比较各网架模式，其基本思路是：每个网架模式方案的投资成本和单位负载每年的费用，网架模式的经济属性也由其比值大小来决定。具体来说，网架模式中的线路配电设备、线路、变电所这三者构成的投资费用；设备耗损、线路耗损等构成的运行费用；设备和线路的维护、检修、运行线路费用和变电所费用。在得出这些费用的基础上，用“最小年费法”转化为变电所该年费用及该年的线路费用，这两个费用相加构成配电方案年费用，除以等效负载，结果就是各方案的负荷年费用，计算公式为：

式中，Fn表示单位负荷年费用；Fnf表示配电方案年费用；P＊表示配电方案等效负荷。

配电方案的运行年费用由两部份组成：变电所运行年费和线路运行年费用，其计算公式为：

式中，Fns表示变电所运行年费；Fnl表示线路运行年费用。等效负荷P＊由变压器额定容量决定，其计算公式如下：

式中，Sn表示变电所中变压器额定容量之和；cosφ为功率因数，取0.85；UF为变压器负载率，当变压器为2取0.65，当变压器为3取0.87。

4 可实施性

就重庆地区来说，10 kV配电网络结构模型的计算是否可以实现，还应考虑以下几点需求：城市规划和市政的要求，与其它组织的合作要求，环境要素，运行、管理、操作、维护和检修相协调等。

城市规划和以市为主体的分配制度的要求，是指配电设施、电力线路走廊占地面积及布局要求是否符合城市建设的要求总体规划面积。

近年来，环境要素成为一个越来越重要的课题。配电系统与环境的协调主要体现在：感官受线路的影响、线路的辐射污染、线路对通讯所进行的干扰、线路事故带来的影响等问题。线路对城市建设也起着制约作用，如：电信线路建设、给排水、燃气的制约问题，变压器的SF6气体泄漏、线路配电设备油对配电所外带来的环境影响，以及变压器、线路配电设备运行时产生的噪声，对居民区生活也会带来一定程度的影响，低压母线的电磁场也威胁着人类的身体健康。关于判断网架模式与环境之间是否相协调，要全面考虑多方面因素，最终选择一个线路观感较好的网架模式。

由于可实施方面很难以量化数值表示，引入经济学方面的计算办法，运用专家评分的机制，即专家对于实际的情况制定出这一实施属性的评分级别及内容，最终对于不同网架模式给出相应分值。具体方案如下：

①达到市政要求获得的相应分数为20%，这一要求具体是指线路走廊资源及配电设施所占地大小；

②达到城市总体规划的各方面要求获得相应分数10%；

③与其它组织合作，线路对建筑物、其它管线的制约问题对应分数20%；

④线路观感和污染问题不严重，做到与环境协调获得相应分数为10%；

⑤达到便于运行、操作维护、管理和检修时获得的相应分数为40%。

对于以上每一项评分规则，专家并没有给出具体分值，而是采用了语言评价等级。属性的定量采用了级别制度，分为5～9级，遇到特殊情况会采用9个等级，更加利于提高判别效果。

5 可发展性

对于重庆地区的10 kV配电网网架模式在可发展性方面，应注意以下两个方面的内容：配电网网架模式的自动化升级、配电网后期自动化改造，是否便于新负荷的接入。

配电网自动化与城市电网的发展步伐不无联系，也是在城市用电量居高的趋势下催生的，配电网自动化也是我国配电网发展的目标。从技术层面来说，配电网自动化是机电一体化技术与计算机技术两者不断发展的成果。通过配电网自动化，有利于提高配电网供电的可靠性；有利于用户年停电时间处于理想水平；有利于降低配电网线损、提高城市供电质量；有利于增加用户对电网的满意度；有效提高供电部门劳动生产效率。

所谓配电自动化功能，由运行程序的仿真和优化能力、电网监控和管理功能、用户负荷监测和故障修复功能、运行分析和维护管理功能，这四个方面构成。

从上述的四大功能可以看出，在判断配网自动化升级和改造能力方面，应当考虑以下几个方面：

（1）目前的网架模式对于加入配电网自动化通道是否便利。至今为止，自动化通道主要包括：无线、微波、载波、光纤、音频等电路通道。

（2）目前的网架配电设备在增加数据采集功能方面是否便利，同时，网架模式要有利于自动化的改造及升级，体现在：定性的电压传感器、断路器位置信号传送装置、分支线跌落熔断器都配有电源传感器、网架在馈线线路上的分段断路器，配电变压器也有功率因数、电压、电流、有功功率等数据采集装置，在主要的低压线路上也应当设置有运行数据采集装置。

（3）电网连接的方式是否达到简化、标准化。在确保质量的前提下，更简化的布线供应，更标准的网架，更容易升级和配电自动化改造。

（4）在网架模式接入新负荷时应该注意：是否有足够大的变压器容量和配电设施的足够数量的线路走廊。

综上所述可以得出，计算可实施属性和可发展性属性是一致的，计算可发展性属性同样可采用专家评分机制。评分内容如下：

①达到便于加入配网自动化通道时获得相应分数为20%；

②在网架的配电设备方面有利于增加数据采集功能时获得相应分数为30%；

③接线模式简易以及达到标准化时获得相应分数为10%；

④方便接入新负荷时获得相应分数为40%。

上述各项评分规则和可实施性属性一致。