浅析城乡10kV配电网线路分段设计

谢杰君 王方权

（贵州沅丰恒工程有限公司 550001）

浅析城乡10kV配电网线路分段设计

谢杰君 王方权

（贵州沅丰恒工程有限公司 550001）

配电网的稳定性以及工作效率对于配电网线路电能输送和调配产生十分重要的影响，为了有效提升10kV配电网的电力输送和调配水平，可以采用分段设计方式。对此，本文首先对10kV配电网线路规划及其分段设计进行了介绍，然后对城乡10kV配电网线路分段设计原则进行了分析，并对城乡10kV配电网线路分段设计的发展方向进行了详细探究。

10kV配电网；线路；分段

1 引言

在对城市10kV的配电网进行规划时，通常需要根据街道的分布情况对其进行布置，主要结构为开环运行、环网结线。随着电网改造的不断深入，配电网的自动化运转的水平也在不断的提高。对lOkV电力配电网的线路实行分段设计，能够有效提升配电网运行可靠性，因此，对10kV配电网线路分段设计进行详细探究具有十分重要的现实意义。

2 10kV配电网线路分段规划概述

2.1 配网线路作用

10kV配电网的主要组成部件为电缆、配电变压器、杆塔、隔离开关以及架空线路等，在城市、农村以及县镇随处可见，分布于人们的生活环境之中，10kV配电网起到主要传输电能的基础性部件是线路，线路是传输电能的主要载体，能够起到导向作用，10kV配电网线路在各个地区的发展轨迹是分期发展，主要目的是让电力传输逐渐覆盖整个地区。

2.2 10kV配电网线路规划难点

2.2.1 配电网线路分布凌乱

从电力需求较大的区域开始建设，在该种形式的建设之下，10kV配电网线路分布凌乱，存在过多的交集现象，难以进行修改、重新规划，线路之间的距离低于安全距离，导致整个地区的电力输送系统意外发生几率增加。

2.2.2 运行安全性较差

配电网线路在人们的生活范围内随处可见，一旦线路出现意外事故，不仅导致电力输送受到严重影响，各种生产无法正常进行，而且还会威胁人们的安全，对于社会的稳定发展造成较大的阻碍，是现今较为严峻的一个电力问题。

2.2.3 对于配网要求越来越高

随着社会工业的发展以及人口的增加，电力需求量不断增加，在生产、生活方面对于电力的需求处于不断增加状态，10kV配电网所能够承受的传输电力范围要求也在逐渐增加，对于10kV配电网传输电能的质量以及效率也处于不断增长状态。传统的10kV配电网所面临的挑战更为凸显，不仅无法达到社会预期的要求，而且发生危险的概率也会迅速增加，10kV配电网无法正常发挥作用，就会经常出现问题，直接影响社会的稳定发展。

2.3 10kV配电网线路分段设计的作用

10kV配电网线路规划的主要目的是让线路的布置更为科学，让线路之间保持安全距离，避免线路运行出现问题对人们的生命财产安全造成影响，提升配电网线路电能运输能力，降低配电网线路运行成本呢，增加配电网线路使用寿命，扩大输送电能范围。

对于配电网线路分段的主要意义是减轻规划的难度，让线路的管理以及线路的设计更为精准，逐步提升配电网线路的运行状态，能够满足社会对于电力输送的要求，能够进一步降低电力输送过程中出现的损耗程度。

3 配电网规划成本—效益分析法概述

3.1 成本与效益分析法的依据

在对配电网的分段规划的成本以及效益进行分析时，其主要依据有以下两个方面：①配电网线路上分段开关的数量增加，使电网运行的可靠性提高所得的全部收益必须在满足各类设备维护成本的基础上，还有一定的利润。②电网运行过程中，每增加lkW·h的电量供应，其消耗的设备投资一定要与每减少lkW·h的电量供应所造成的电能损失费用一致。

3.2 成本、效益比的计算方式

一般来说，电网在投资的过程中，其设计使用期限相对较长，在对其进行规划的过程中，如果满足上述的第二个依据，那么它也可以满足第一个依据。因此，在对配电网的分段规划进行成本以及效益分析时，只需要用第二个条件来对其进行分析即可。成本与效益的比值V的计算公式如下：

式中：c-主要成本；b-各类可行性投资以及设备的维修年费用；s-电网的投资可靠性以及运行效率提高所带来的年费节省额；E-可靠性投资所带来的预计损失电量的减少量。

对于配电网的投资过程来说，s具有一定的意义，不过在配网的评估初期，基本上不需要对其进行考虑。所以，在对配电网的成本、效益比进行计算时，可以采用以下的简化方程来对其进行分析。即：

从该方程式中看出，预计投资的可行性随着V的减小而增加。

4 城乡10kV配电网线路分段原则

4.1 简单常开环网分段原则

通常情况下，10kV配电网采用开环运行的环网结线，对于馈电线分段的选择，可以以简单的开环网馈电线的情况进行分析，然后再将结论推广至较为复杂的配电网。

配电网中较为常见的典型的简单的常开环网结线如图1所示。在配电网正常运行状况下，分段开关1，2，3，4，5中，至少有一个分段开关处于断开状态，即联络开关。在开环网正常运行状况下，联络开关的两侧都相当于一条馈电线的末端，如果某侧失去电源，则可以通过自动或人工操作联络开关，向另一侧供电。为了尽量避免因设备检修而造成全线停电，提高维护便捷度，避免对用户正常供电造成不良影响，各分段开关以及联络开关两侧都需要安装隔离开关，这样能够有效提高供电可靠性。

图1 简单常开环网示意图

表1设定了10kV配电网可靠性参数的符号及相应统计值。

表1 10kV线路可靠性参数符号及其统计值

假设P-馈电线的总负荷，L-线路的总长度，如果配电网线路不分段，则一条线路就可以定义为一个区段，其损失电能主要是由故障停电损失以及计划检修停电损失所组成的，如式（3）：

如果将一条馈电线分为n段，则这条馈线就可以认为是由n个区段所组成的，并且在n个区段中，同时有两个区段同时发生故障的概率几乎为零，因此，只考虑有一个区段发生故障的情况。假设这条馈线的负荷分布均匀，并且各个区段的负荷大小相同、区段长度相等，则分段后的馈电线的电能损失主要是由三部分所组成的，即故障巡查损失电能、故障检修损失电能以及计划检修停电损失电能，如式（4）：

假设U-分段开关单价，Vt-多供电1kW·h电量所得的收益，a-分段开关的年维护费用率，一般为设备投资额的2～5%，定义γ=i/1+i，则成本-效益比为：

根据表1可见，开关的故障发生率比较低，在工程计算中，λk可以忽略不计，则 B=0，A=C，则式（12）可简化为：

根据公式（14）可见，馈电线的分段数n与线路负荷和线路长度为正比关系，而与分段开关单价成反比关系。上式n值可能不为整数，可以取值最近的整数作为线路分段数。

4.2 复杂的开环网的分段原则

根据图2的线路分段回路与开关数量关系可以得出，任何复杂的树枝环网.都可以按照电源到所有联络开关间的总长作为线路长度L，线路分为n个段，分段开关数就是n-1，联络开关的数量主要由独立的闭环数决定，所以，n=PLt1（λ1+λ0）Vt/（γ+a）U的结论对于复杂的开环网是仍然适用的。

图2 复杂的开环网结线

5 城乡10kV配电网线路分段设计实例

假如馈电线的总长度L为6km，线路的负荷为4000kVA，每台分段开关的价格为3万元。在电网的运行过程中，每增加lkW·h的电能供应，得到的经济效益vt为0.1元，贴现率为0.1，设备的维修率为0.02。从表l所统计的数据来看，线路在运行过程中其故障率为0.05次/（年·km），而对于每千米的线路的年检修率为1次，每台设备在线路的平均维修时间内出现故障的概率为0.005次/（年·km），线路的平均维修时间为5h，故障的巡查时间则为2h。根据公式计算，线路分的段数n为3.78，因此，最终的分段数为4段，分段开关为3台。

6 10kV配电网线路规划及其分段发展方向

6.1 全局性规划以及分段设计

10kV配电网规划设计分段确定需要具体问题具体判断，主要操作是对具体地区进行配电网分布状况分析探究，确定存在的主要问题以及问题类型，并进行详细记录，在线路分布地图上进行各个部分问题标注，并且提出改进措施。在改进措施提出过程中，需要考虑的主要原则是全局性，即各个地区问题解决的方案存在连贯性，且互不影响，这样能够保证工期缩短，并且按照该思路解决之后能够达到一定的统一性效果，同时需要考虑成本问题，至于分段设计则是按照各个地区经济发展程度以及电能需求程度进行相应的划分，同时要注意地区的地形分布情况。

6.2 线路分段明确化制定

10kV配电网线路分段明确化制定的主要方向是将线路传输属性进行相似化处理，进行老化线路的更换以及进行传输差距大线路的改进，分段不仅仅需要考虑地域关系，同时需要考虑地区范围以及线路传输方向线路分布情况进行相似性分段，即将传输电能需求相似以及传输地区相近的部分归为一段。

7 结语

综上所述，随着经济社会的不断发展和城市化进程的加快，电能使用量越来越大，同时电网负荷也越来越重。为了切实提高电力用户的电能使用舒适度，提高电力企业的经济效益，需要对10kV配电网进行科学合理的分段设计。在对10kV线路进行分段设计时，应该严格依据区段上负荷大小基本相等的原则进行设计，提升配电网线路规划设计经济性。

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[3]贺伟文.关于10kV配电网线路构建的探讨[J].中国科技投资，2012（2）.

TM75

A

1004-7344（2016）25-0098-02

2016-8-22

谢杰君（1991-），汉族，重庆忠县人，主要从事配电网设计工作。