现代城市配电网规划设计与建设改造研究

2020-02-28

机电元件 2020年1期

(西安石油大学电子工程学院，陕西省西安市，710065)

1 引言

为了保障现代城市生活、生产，推动现代城市建设，当前我们必须要将现代城市配电网规划设计与建设改造作为一个关键课题，积极加强相关的研究、探讨与实践，客观认识当前城市配电网存在的问题，明确现代城市配电网规划设计与建设改造的基本原则，并采取科学策略切实提高城市配电网供电的质量和稳定性、安全性。

2 当前城市配电网的现状

我国的城市化进程推进相对缓慢，当前运行的配电网建成时间也并不晚，但是当时受技术与思想方面的限制影响，其规划设计方面缺少长远性的考虑，因此在社会生活、生产用电需求显著增长的当下，老旧配电网便显现出了不少的问题。

2.1 配电网设备以及布局有待更新和完善

随着城市规模的扩大，城市配电网的覆盖范围也需要随着扩大，其中需要集成和应用诸多的设备，才能保证配电网的正常运行，这些设备的质量和技术含量，便决定着配电网的运行情况。另外，在城市功能和区域划分越来越复杂的情况下，配电网的构造也会随之变得复杂，因此配电网布局，又成为了影响其运行的另一要素。不过就当前的实际情况来看，我国很多城市配电网设备已经开始出现了明显的老旧现象，而且技术含量较低，长时间的持续运行，使得大量的设备不堪重负，而且难以实现一些智能化、自动化的配电网控制功能，故障发生率较高，供电的质量、稳定性难以得到保障，而且较为容易引起安全事故[1]。再者，当前我国多数城市的配电网都是拼接式的构建起来了的，早期没有考虑到电网各个电源点的分部情况，也并没有针对性的考虑到各个区域的用电需求，同时布局较为混乱，一旦出现了高峰用电，就会导致局域供电不稳，而且还会给配电网的管理、维护等工作带来诸多的困难。

2.2 配电网线路负荷不均匀

目前，我国城市配电网线路负荷不均匀的问题也较为突出，这是由多方面的因素所导致的，例如周期性的人口流动，这属于是客观原因，基本上不可能避免，如果区域范围内，人口数量增加，会使得配电网线路负荷大大增加，相反如果人口数量减少的话，就必然会使得负荷大大下降，甚至可能经常性的空载，空载会导致配电网设备及资源浪费，满载配电网线路又可能会发生故障，导致供电的稳定性等大大下降[2]。另一方面的原因，属于主观原因，即配电网自身在线路的规划、建设中，就缺少科学、长远的考虑，用电量大的区域，线路负荷能力差，用电量少的区域，线路负荷能力又过高，得不到全面的利用。

2.3 配电网建设和管理的规范性较低

早期，我国对城市配电网建设的规范、要求不是非常高，因此在建设过程当中，可能存在诸多操作方法、标准不统一，不符合当前要求的情况，导致配电网的稳定性、安全性降低。另外是在配电网的管理方面，情况同样是如此，如部分区域的配电网时常处在管理真空状态，没有能够得到有效的维护[3]。再者是没有引进先进的管理理念、管理方法，导致配电网管理的成效不理想，难以随时保证配电网良好的运行状态。

2.4 配电网故障发生率较高

目前，我国很多城市的配电网故障发生率依然较高，这显然会给城市的生活、生产带来不利影响，之所以出现这样的情况，除了设备、路线的老化，负荷不均匀，以及规范性较差方面的原因之外，高架线也是一个主要原因。早期我国城市配电网建设，高架线应用非常多，而且现在依然还有大量的高架线在继续使用，这种线路受自然因素作用，常常会发生损坏，而且老旧速度更快，因而导致了配电网故障的频发，而且这种架线方式，对于后期的维修、维护、管理来说，操作难度也较大。

3 现代城市配电网规划设计与建设改造应当遵循的基本原则

在现代城市配电网的规划设计与建设改造中，我们必须要遵循两点最基本的原则，以此为指导，科学的落实相关工作，从而保证配电网规划设计与建设改造方向的正确性。

3.1 实用与超前相结合

之所以我国城市当前的配电网在短时间内就出现了各种问题，主要原因之一便是缺少长远的考虑，没有考虑到今后用电需求的变化，没有留足余留空间、升级空间，因此当前便需要大改大造，才能从新满足社会生活、生产需求。因此在现代城市的配电网规划设计与建设改造中，我们便需要具有超前的思维，对未来的用电需求以及电力技术做出预测，留足余留空间、升级空间[4]。当然，一味的追求高性能、高技术水平也是错误的，因为这会导致成本的浪费，所以最终需要做到实用与超前相结合，以满足社会生活、生产需求，同时为未来的供电需求、供电升级提前奠定基础，并合理的控制成本，避免资金、资源的浪费。

3.2 协调好规划设计与建设改造的社会关系

除了做到实用与超前相结合之外，现代城市的配电网规划设计与建设改造中，其还必须要协调好与社会之间的关系，例如要考虑到城市的功能和区域划分，对于用电需求量较高的功能区域，应增强其线路的负荷能力。再者是建设改造过程中，不能对群众的生活、生产造成过大、过久的影响，应提前做好科学的规划、设计，以及建设改造安排，快速的完成相关工作，而且要注意避免环境污染，提高电网建设改造的综合效益。

4 现代城市配电网规划设计与建设改造策略

在当前的现代城市配电网规划设计与建设改造中，我们应当科学的采取以下策略，落实好相关工作。

4.1 充分调查了解城市用电和发展需求情况

现代城市配电网规划设计与建设改造是需要以现实为基本依据的，所以在开展相关工作的前期，必须要充分调查了解城市用电和发展需求情况。例如，应当通过相关的技术设备，对城市各个地区以及整体的电网负载情况进行收集，按时段分析各类数据，最后进行数据信息的汇总，为规划设计和建设改造工作提供参考、依据[5]。再者，应当科学、准确预测将来城市的发展，如其功能分区的调整，城市的生活、生产以及公共服务用电可能出现怎样的变化，以及未来的电力技术有哪些方面的升级和变化等，以便在规划设计和建设改造中，做好相关的预留和准备工作，保证配电网能够长时间适应、满足城市用电需求。

4.2 提高配电网结构规划设计与建设改造的合理性

在对城市配电网进行结构方面的设计与规划时，也需要注意相关问题，并且要着力提高合理性，满足用电需求。例如，常规电源接入系统的“N-1原则”、联络线的分层分区处理等。技术人员可以通过增加弱受端系统中的旋转无功备用、适当解开电源等方式来处理结构运作。以10kV电网的线路供电半径设计为例，10kV线路经济供电半径的最优供电半径关系式为：

(1)

式中，Lj为10kV配电线路经济供电半径(km)；σ为供电范围内的平均负荷密度(kW/km2)。为了简化计算，以便于实际应用，经常采用计算系数并分段取常数的方法，可导出经济供电半径的直接计算公式为：

(2)

式中，KL为经济供电半径计算常数，可按不同负荷密度分段取值，见表1：

表1 供电半径计算常数取值表

4.3 科学地进行电压分级

随着现代城市化建设进程的不断深入推进，城市人口的数量大大增加，而且各类生活、生产设施与设备的耗电量大大增加，极大的提高了用电需求。在这样的情况之下，要想始终保障和满足用电需求，我们就需要对电网系统的管理工作，做出科学的优化。例如，在实际的管理工作当中，应当对配电网进行合理的分级，按照逐级划分、分级传导、级级负责的基本原则，有序的推进管理工作。与此同时，还要对管理工作的内容、职责进行明确的划分，避免相互推诿的情况出现，制定相应的管理工作考核制度，将责任追究到具体人头，奖优罚劣，促使所有工作人员都能够落实自己的管理工作，确保电网运行的稳定性、安全性。

4 加强对城市高压配电网的建设

由于现代城市的生活、生产用电需求越来越高，所以高压配电网的建设，就显得尤为的必要，只有通过高压配电的使用，才能使得现代城市用电得到最大的保障[6]。在设计规划与建设改造中，我们需要明确的是，一定要保证高压配电网的建设质量和逻辑区域划分，即使某一线路发生了故障，也要确保其他的线路不受影响，能够正常的运行、供电，同时还需要借助其他先进的自动化维护设备、控制设备，对高压配电网来进行保护。