武汉地区路灯中压专网系统“专改公”应用研究——以武汉经济开发区为例

　

(武汉供电设计院有限公司,湖北武汉　430033)

近年来，随着我国城市道路照明的快速发展，大量路灯负荷的接入对城市电网的供电能力和城市路灯的管理工作提出了新的挑战。为加强城市公共功能照明设施的建设和维护工作，武汉地区近两年启动了路灯中压专网系统“专改公”改造工程。本文就武汉地区“专改公”改造项目进行了深入分析，设计了“专改公”改造工程解决方案。

1　武汉路灯中压专网系统供电现状

长期以来，为保证路灯供电的稳定性和连续性，武汉地区建设了一套路灯中压专网系统。路灯中压专网电源由变电站10(20)kV路灯专用间隔馈出路灯专线供电，由于部分变电站未设置10(20)kV路灯专用间隔，10(20)kV路灯专线供电范围较大，以沌口为例，现有路灯专线两条，分别为：10(20)kV沌路灯线和10(20)kV枫路灯线，供电区域共约101平方公里。由于供区范围较大，路灯中压专网系统中部分现状10(20)kV路灯专线间设置有联络，部分10(20)kV路灯专线运行方式为单射。10(20)kV路灯专线采用单相供电方式，通常取10(20)kV电源A、C相线电压供电，在变电站10(20)kV出线间隔侧统一设置考核装置，计量10(20)kV路灯专线用电情况，10(20)kV路灯专网系统引起的三相不平衡问题在变电站侧进行统一补偿。10(20)kV路灯专线通过沿线设置单相路灯变压器方式对市政道路供电，根据市政道路建设情况，采用不同形式的路灯变压器供电，在城区通常采用路灯箱变形式，在郊区通常采用台变形式。截至目前，武汉地区的10(20)kV路灯专网系统已经建成为一个包含1400多个变压器，50多个间隔的庞大系统。

2　武汉路灯中压专网系统存在的问题

随着城市建设的高速发展，城市道路不断增加，照明要求不断提高，市政照明负荷不断攀升，武汉路灯中压专网系统已经不能很好地适应城市的建设和发展，呈现出一系列问题。

2.1　单回10(20)kV路灯专线供电半径和供电范围过大

随着城市建设的高速发展，市政照明要求不断提高，同时城市道路不断增加，市政照明覆盖范围不断增长，单回10(20)kV路灯专线供电半径和供电范围不断增大，单回10(20)kV路灯专线供电容量不断增大。以沌口为例，10(20)kV沌路灯线供电半径11.56公里，供电面积75.32平方公里，供电容量9000kVA。由于单回10(20)kV路灯专线供电半径和供电范围过大，容易形成大范围停电事故，对线路检修和事故抢修带来较大困难，降低了供电可靠性。

2.2　路灯专线网架结构复杂，运行风险大

在配网系统中，通常通过对10(20)kV线路进行联络，提高其供电可靠性。对于10(20)kV路灯专线，通常将不同变电站10(20)kV路灯专用间隔馈出的路灯专线进行联络，提高供电可靠性。但部分10(20)kV路灯专线运行方式为单射，存在较大运行风险，在历次故障事故中停电时间长，对社会公用设施影响较大。

2.3　路灯专网系统内设备老化，故障率高

10(20)kV路灯中压专网设备多随市政道路沿线设置，运行环境较为恶劣，经过多年运行，设备逐年老化，部分间隔负荷过大，经常发生停电事故。

2.4　路灯专网系统三相负荷不平衡问题较难处理

10(20)kV路灯专线采用单相供电方式，取10(20)kV电源A、C相线电压供电，造成变电站10(20)kV侧三相负荷不平衡，需在变电站侧进行统一补偿，增加运维成本。

2.5　路灯专网系统易造成资源配置不合理

10(20)kV路灯专网系统电源由变电站10(20)kV路灯专用间隔提供，由于路灯负荷用电时间固定，且往往10(20)kV路灯专线负荷不饱和，造成了资源配置不合理的状况。

3　武汉路灯中压采用公网供电的优势

为加强城市公共功能照明设施的建设、管理和维护，提高城市公共功能照明设施的管理和服务水平，笔者所在的研究组参加了武汉市沌口地区路灯中压设施“专改公”改造项目。结合武汉地区路灯中压供电现状，经分析路灯中压改用公网供电存在如下优势。

3.1　路灯中压采用公网供电可有效缩短供电半径和减小供电范围

路灯中压采用公网供电，电源可以就近接入10(20)kV配网，缩小10(20)kV供电半径，解决因单回10(20)kV路灯专线供电半径和供电范围过大，造成的大范围停电事故，降低线路检修和事故抢修难度，提供供电可靠性。

3.2　路灯中压采用公网供电可有效提高双电源供电比例

目前，武汉市10(20)kV配网线路以基本实现“N-1”，线路间联络率较高，路灯中压采用公网供电，可靠性较高。同时，路灯中压采用公网供电，电源便于就近接入10(20)kV配网不同线路，形成双电源供电，减小因单射供电方式造成的运行风险，缩短线路检修和事故抢修时间，进一步提高其供电可靠性。

3.3　路灯中压采用公网供电可有效改善系统三相不平衡问题

10(20)kV路灯专网系统的三相负荷不平衡问题，是由于10(20)kV路灯专线采用单相供电方式造成的，每条10(20)kV路灯专线三相负荷不平衡，需在变电站侧进行统一补偿，增加运维成本。而当路灯中压采用公网供电时，对于新装路灯变压器，采用三相变压器接入公网，通过调整低压侧负荷分配，可以实现单台路灯变压器负荷的就地三相平衡；对于原单相变压器利旧的情况，可通过每三台相同容量的变压器设为一组，分别接入10(20)kVAC、AB、BC相线电压供电的方式，实现每组三台变压器负荷的就地三相平衡。路灯中压采用公网供电可有效改善系统三相不平衡问题，降低运维成本。

3.4　路灯中压采用公网供电有利于配网资源配置

通常路灯变压器容量较小，负荷较分散，采用中压路灯专网供电，不能有效配置资源。路灯中压采用公网供电，可将分散的小负荷就近接入配网，而原路灯中压专用间隔可作为其他重要负荷的电源，提高资源利用效率。

4　武汉路灯中压专网系统“专改公”改造技术方案设计

4.1　“专改公”技术原则

(1)路灯变压器就近接入公网，缩短中压供电半径。新装中压路灯项目应采用三相路灯专变就近接入中压公用线路的供电方式，现有中压路灯专线采取分年度改造为就近接入中压公用线路的供电方式，开放式居民小区新装低压路灯项目可采用三相路灯低压专用回路接入公用变压器供电方式。原变电站中压路灯专用间隔退运，路灯专线部分拆除，按路段，将原单相路灯变压器分组，就近接入配电公网系统。

(2)对于重要路段的路灯变压器，应考虑接入双电源，一个作为常用，另一个作为备用。路灯中压采用公网供电，改善中压路灯线路单射供电现状，提高路灯中压双电源供电比例。对于重要路段的路灯变压器，应考虑接入双电源，一个作为常用，另一个作为备用。

(3)路灯中压采用公网供电要考虑计量考核装置的迁移。新装路灯专用变压器计量采用高供低计方式，单独立户和计费。现有路灯专用变压器计量采用高供低计方式，进行计量改造后，单独立户和计费。采用三相路灯低压专用回路接入公用变压器供电方式，低压专用回路在开关处采用低供低计方式装表，立户和计费。

4.2　“专改公”技术方案设计

4.2.1“专改公”改造工程技术方案设计

本项目组对“专改公”改造工程设计了两个技术方案。方案一：现有中压单相路灯箱变更换为三相路灯箱变；现有中压路灯台变更换为三相路灯台变，接线图如图1所示。方案二：现有中压单相路灯箱变设备改造，增加计量装置；现有中压路灯台变设备改造，增加计量装置，接线图如图2所示。

图1　方案一 更换三相变压器电气配置接线图

图2　方案二 改造单相变压器电气配置接线图

4.2.2“专改公”改造工程技术方案比较

(1)方案一为进行设备整体更换，方案二为设备改造，在武汉路灯中压专网系统“专改公”工程中均能满足路灯中压供电技术要求。

(2)经评估，以100kVA箱变和100kVA台变为例，将单台100kVA中压单相路灯箱变更换为三相路灯箱变，工程造价约为30万元，将单台100kVA中压单相路灯台变更换为三相路灯台变，工程造价约为10万元；而将单台100kVA中压单相路灯箱变进行计量改造，工程造价约为1万元，将单台100kVA中压单相路灯台变进行计量改造，工程造价约为1万元。

(3)采用方案一，为中压三相路灯变接入配网系统，三相平衡问题通过调整路灯变低压侧负荷分配进行调整，可以由路灯管理部门协调管理，管理效率较高。采用方案二，为中压单相路灯变接入配网系统，三相平衡问题通过调整10(20)kV侧负荷分配进行调整，可以将每三台相同容量的变压器设为一组，分别接入不同相间，达到三相平衡要求。采用方案二需供电公司和路灯管理部门协调管理，且实现三相平衡更复杂。

综合以上分析，方案一和方案二均能达到“专改公”技术要求，从投资费用方面看，方案二较优，但从用电管理方面看，方案一较好。

5　结论和建议

考虑到武汉路灯中压专网系统的现有规模，本项目组建议采用方案二作为武汉路灯中压设备改造方案，通过合理优化电源接入方案提高用电管理工作效率。本工程的实施对完善城市功能，改善城市人居环境，提高人民生活水平，有着重要的作用。本项目的建成有利于促进区域国民经济和社会事业的全面发展。

在项目施工过程中，一要严格执行基本建设程序，把好项目质量、进度、投资控制关，确保建设目标的顺利实现。二要加强项目前期工作，建议项目建设单位加强与道路管理单位协调沟通，保证项目的顺利实施。三要采取必要措施和合理的施工方案，减少施工过程中对周边道路交通和居民生活的影响。

1牟娜.城市道路照明设计浅析[J]. 城市照明,2013(1):7-9.

2中国市政工程协会城市道路照明专业委员会.城市照明工程施工手册[M].北京：中国电力出版社，2007.