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关于配电网规划设计需要考虑的若干问题  

2016-10-31 15:38:07|  分类: 生产工艺 |  标签: |举报 |字号 订阅

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导语:配电网是能源产业链和国家综合运输体系的重要环节。配电网有多条供电线路构成的网状供电线路网,是大规模的供电线路。优化配电网经济运行是指合理调整供电电网的负荷电流和运行电压,使电网供电端变压器的负载达到最低,电网线损达到最低,以此降低整个供电线路的总损耗。通过有效的负荷预测,按照用电地方的实际电能需求,合理地调试供电端变压器的工作电压、电流,达到降低线损的目的。

配电网规划

  (一)前言

  配电网是能源产业链和国家综合运输体系的重要环节。随着技术的不断进步和电力工业的发展,配电网功能由单一的输配电物理载体功能逐步扩展出促进能源资源优化配置、引导能源生产和消费布局、保障电力系统安全稳定运行及电力市场运营等多项功能,配电网的发展方向已不仅仅是本行业、本领域的需求反映,更是各行各业共同作用的结果。建设可靠高效的配电网是保障国家能源安全、经济社会全面、协调、可持续发展的必然要求。

  总体来看,国内外经济社会发展对我国的智能配电网建设提出了“量”与“质”两方面的高标准要求。一方面,中国经济社会持续快速发展及能源供需格局,需要配电网加快外延式发展,强化输配电能力,为满足持续大幅度增长的电力需求提供坚强的输配电平台;另一方面,出于对经济社会可持续发展能力和大气、环保等问题的关注,要求配电网运行要具有更高的综合能源效率、环境效益和经济效益,能够进一步提升供电的安全性、可靠性、经济性,促进节能减排、实现清洁环保,且具有灵活互动、友好开放等特性,具备更强的服务经济社会发展的能力。

  与此同时,就目前规划研究中的配电网建设项目而言,应该要考虑到分布式能源接入、低碳经济、供电可靠性、高电能质量、经济发展、防灾减灾等多个方面对于现状配电网改造面临的新的发展需求,电网公司应该需要从更深的层次研究我国的智能配电网。一是科学制定远景目标网架,实现由规划引领,促进输配电网、城乡电网、一次网架设备与二次系统之间协调发展。二是积极配合政府开展电力设施布局规划,及时将规划成果纳入城乡发展规划和土地利用规划,实现配电网与城乡其它基础设施同步规划、同步建设。三是统筹电力用户资源和社会公共资源,严格遵守目标网架规划和电力设施布局规划,优化典型供电模式规范电力用户和分布式电源接入方案设计,实现配电网协调有序发展。四是建立配电网建设常态沟通协调机制,将配电网规划编制及时纳入地方总体规划,以及土地利用规划、控制性详细规划、新型城镇化规划等规划,保护变电站站址、线路走廊、地下管线等建设资源,促进电网规划有效实施。五是落实规划区配网设备实物与现场一致性核查,对配网现状结构、环网关系、供电运行方式、影响供电可靠性、线损控制因素进行分析与研究,为后期的电网建设提供良好的基础,稳步推进各级电网公司制定的智能配电网中长期发展规划的建设工作。

  综上所述,笔者在文后提出了关于配电网规划设计需要考虑的技术措施以及关于如何提高电网运行经济效益的整改措施。

  (二)配电网规划编制的技术措施

  需要强调的是,供电可靠性管理是电力系统和设备的全面质量管理和全过程的安全管理,是适合现代化电力行业特点的科学管理方法之一,是电力工业现代化管理的一个重要的组成部分。对于日趋复杂的配电网,希望通过更为先进的手段,使之更安全、可靠、经济地运行;如何迅速、准确地处理配电网的事故,使配电网和用户的损失最小,进一步提高供电可靠性,应该根据各级电网公司对配电网规划编制中实现的方案发展目标的紧迫需求、智能电网技术应用的发展趋势和认清现状实际、提高供电可靠性、提高降线能力,综合配电网线损分析技术层面存在的问题,结合最新的电能应用发展以及电能传输规律,对配电网规划编制的技术措施有以下几点。

  1、分布式能源接入的需要

  面对短时的电力负荷高峰和人们对供电质量和可靠性的高要求,建设远离负荷中心的大电厂,就应付电力负荷高峰而言相当不经济,而对可靠性和供电质量来说,也无优势可言。分布式发电以其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点与大电网联合运行,给现代电力系统运行与控制带来巨大的变化。随着大量太阳能、风能等分布式能源接入配电网,对配电网潮流、拓扑分析、电能质量产生了重大影响,给配电网的安全运行带来了极大的挑战。传统的配电自动化模型、控制策略已不能满足对大量分布式能源的接入和管理,而作为智能配电网重要组成部分的微网技术可以很好地解决分布式电源的灵活接入,实现配电网的安全、可靠、经济运行。

  2、低碳经济的需要

  智能配电网一方面通过改造传统配电一次设备(包括配电线路、开关、变压器等)降低配电网自身的损耗,另一方面通过加强需求侧管理合理安排负荷,减少负荷峰谷差,提高电能利用效率。

  3、更高供电可靠性的要求

  随着人们生活水平的日益提高,对供电可靠性提出了更高的要求。对配电故障的快速切除和快速恢复供电提到了一个新的高度。智能配电网可实现在复杂网架下的快速故障处理和恢复,使停电时间大大缩短,供电可靠性再上一个台阶。

  4、更高电能质量的需求

  随着国内高、精、尖技术产业的飞速发展,对电网的电能质量提出了更高的要求。例如大量的谐波可能会造成某一批高端产品的质量问题,因此电能质量是优质供电的重要考核指标。智能配电网可以更好的监测配电网的电能质量分布情况,可以综合评估配电网电能质量问题带来的影响,可以采取各种智能装备对电能质量进行抑制和治理,对重要用户可提供优质的定制电力技术。

5、经济发展的需求

  随着新农村建设、城镇化进程的加快、第三产业尤其是商业和居民生活用电持续以超过两位数的增幅的快速增长,配电网的支撑能力亟待加强。智能配电网的科学配电网规划、经济合理的运行调度机制,智能化的故障恢复和处理能力,多种能源的接入互补可以为经济发展提供更好的电力支撑,以最合理的投资满足电力需求。

  6、配电自动化的需要

  配电网自动化系统整体方案以先进性、经济性、扩展性、安全性、可靠性和易维护性为目标,充分考虑规划区配电网的基本现状,结合配电自动化系统的基本要求、目标和将来系统发展规模,建设一套能够满足现有配电生产业务和未来发展需要的功能全面、技术成熟、扩展性强、部署灵活、管理先进、性能良好、维护简便的配电网自动化系统。实现以覆盖规划区全部配电设备为基础,以信息资源综合利用为手段,以服务配电网调度和生产运行为主体,以提高配电网管理水平为目的的目标,将规划区配电网生产、调度、运行、管理等相关的应用信息系统进行综合集成。

  7、防灾减灾的需要

  自然灾害对电力系统造成的破坏越来越引起关注,发生的频率和程度加重,尤其在配电网产生的后果更为严重,直接关系到人民群众的生产生活。传统配电自动化面对特殊自然灾害时调控能力明显力不从心。智能配电网则能很好地实现“孤岛”情况下的配电网运行调度,可以确保重要负荷的正常工作。

  另外,值得注意的是,由于配电网的布局分散,多数用电负荷供电线路出现“大马拉小车或小马拉大车”情况,供电线路馈线自动化水平差,线路故障维护基本上靠人工,因此大大增加了因线路抢修维护时间而造成停电时间长,现状电网结构运行基于管理上不科学,需要进行规划整改依靠技术进步,主要有以下几方面:

  1、原线路规划欠佳

  主要是指电能传输线路设计规划不完善,造成供电站距离用电地方过远,传输线路过长,长距离输电使得电阻损耗升高以致线损增加或者是因线路设计有缺陷,造成近电远供,产生额外的线损。

  2、导线型号选用不准

  主要是指没有依据实际需要选用准确的导线型号,造成导线截面积过大或过小,以致传输线路长期处于轻载或过负荷运行,达不到最佳状态引发线损。

  3、设备老化

  由于电能传输线路老化、变压器设备老化、电子元器件污秽、线路接口生锈等原因,引起绝缘等级降低、瓷套泄漏增大、线路接口电阻增大导致线损增加。

  4、设备不配套

  主要是指变压器与电网不配套,尤其是在乡村比较多见。由于缺少资金采用配套变压器,于是一些大功率变压器带小电网,小功率变压器带大电网时不时发生,造成电能损耗上升。另外由于存在计算上的失误,一部分变压器上的交流互感器角度和穿线数量不合适,造成线路过载,导致线损增加。

  5、配电线路三相不平衡

  由于分布式电源、储能设备和负荷中有大量直流设备,配电网系统将从传统单纯的交流配电网进化成交直流混合的智能配电系统,但是目前,我国现状的配电网电能传输基本上是交流系统三相传输,由于技术原因,部分配电网线路存在三相不平衡现象,造成线路不同相间负荷不一、配变发热、产生零序电流等额外电能消耗,造成线损增加。

配电网规划

  (三)提高配电网运行经济效益的整改措施

  配电网有多条供电线路构成的网状供电线路网,是大规模的供电线路。优化配电网经济运行是指合理调整供电电网的负荷电流和运行电压,使电网供电端变压器的负载达到最低,电网线损达到最低,以此降低整个供电线路的总损耗。通过有效的负荷预测,按照用电地方的实际电能需求,合理地调试供电端变压器的工作电压、电流,达到降低线损的目的。

  一、做好设备维护

  做好设备维护,避免设备老化,主要是对变压器的维护。变压器是供电设备中使用效率最高的设备之一,一般配电系统中都置有多台变压器,总容量很大,但是系统配电负载却很低,造成一部分变压器电能损耗,约占配电系统总损耗的30%~60%。因此,做好变压器的维护,采用新的供电技术,让多余的变压器在低负载时停止运行,高负载时再打开运行,降低变压器的电能损耗,从而降低线损。

  二、提高配套装备水平

  根据配电网的实际的基础数据,合理配置匹配的设备,避免出现“大马拉小车”和“小马拉大车”的现象。另外,要合理计算互感器角度以及穿线数目,力求高精度、高标准,避免额外线损。

  三、控制供电线路间电压平衡

  由于供电线路三相不平衡,可以导致多种能耗问题,像增加线路电能损耗、增加配电变压器电能损耗、配变发热以及零序电流,极大的浪费了电能,甚至造成设备的损毁。因此,应当全面调查用电地方分布,将其零散接在不同的供电站上,避免用电负荷过于集中。同时使用交叉换相等办法使各个用电负荷合理地分配到各相上。

四、细化管理指标推行管理降损

  1)对线损率指标实行分级管理。下达年度线损率计划指标,要求各站所将年度线损率指标分解下达到个人,在管理过程中认真总结经验,不断推行好的管理办法。

  2)推行有效的技术降损方法和措施。及时合理调配季节性用电配电变压器容量,提高利用率,对架空线路实施优化供电,采用复合绝缘子等,提高线路绝缘等级,从而取得显著成效。

  3)强化计量管理实现降损节能。(a)把好计量表的校验关,加强配电台区箱的集权管理,防止电能电量的流失而造成线损升高。定期对单项电能表及电流互感器进行校验,对发现问题的计量装置及时进行修理和更换,对国家明令禁止的计量表计坚决进行淘汰和更换;(b)对所有关口计量装置均按规定的要求配置,同时满足电网电能采集系统要求,并按月做好关口表计所在母线电量的平衡计算。

  4)加强营销管理。促进降损节能,加强营业用电管理,防止窃电和违章用电,充分利用高科技手段进行防窃电管理,坚持开展经常性的用电检查,对发现由于管理不善造成的电量损失采取有效措施进行整改。

  5)加强低压电网的维护管理。砍伐影响电网运行的树木,杜绝跑冒滴漏。加强抄、核、收管理制度,全面实行微机收费管理,对抄算的电量进行对比分析,减少因抄算错误而造成的损失。

配电网规划

  五、无功补偿

  无功补偿技术对和电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益,确定无功功率的补偿容量,确保补偿技术经济、合理、安全可靠,达到节约电能的目的。配电网无功补偿,坚持“全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”及“集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主:高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主:调压与降损相结合,以降损为主的原则。

  六、无功补偿的方案

  无功补偿的一般方法主要有3种:低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

  (1)低压个别补偿

  低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器,通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连接运行(如大中型异步电动机)的无功消耗,以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停动时,补偿设备也退出,因此不会造成无功倒送,具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

  (2)低压集中补偿

  低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切,电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。

  (3)高压集中补偿

  高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6~10KV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所在供电线路的末端,用户本身又有一定的高压负荷时,可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用;补偿装置根据负荷的大小自动投切,补偿效益高。

  七、专业人才培养

  配电网络的规划、配电系统的调试、各种设备的维护以及线路问题的解决都离不开专业的人才队伍,而且这些和降低线损搜有着重要关系。因此,加强人才队伍建设,提升其专业的技能素质、思想素质,让每个工作人员都重视节能,都积极地进行技术创新、大胆地实验改革,打造一支精英人才队伍,是十分有效的方法。

  (四)结语

  配电网作为联接电源与用户的重要载体,其未来发展需要更加注重与用户间的沟通和互动。随着生活水平的提高,居民对供电可靠性、电能质量、用电服务水平更加关注,对电力供应的开放性和互动性提出更高要求。电动汽车、储能装置和分布式电源的推广应用,也要求配电网能够兼容各类电源和用户的接入与退出。目前,我国已初步形成了以现代电力技术、信息技术为基础的电力营销技术支持体系和多渠道服务接入体系。但是,随着电力市场机制的引入以及分布式能源、电动汽车充放电站等大量复杂用户的接入,现有技术还不能满足用户用电信息自动采集和双向互动服务的要求。用电信息采集系统建设标准化程度较低,电能表及采集终端型式多样、智能化水平不高。支撑用电信息采集系统和营销信息系统等营销核心业务运行的通信网络和信息网络,尚不能达到实用化要求,面向用户侧的通信网络资源不足。

  但是,我国仍处在工业化、城镇化快速发展时期,在今后相当长一段时期内电力需求将保持较快增长的态势,配电网正处于快速增长的发展阶段。而国外发达国家经济已步入成熟阶段,电力需求增速较缓,同时对大规模、远距离能源传输要求低,电网建设与发展的压力相对较小。由于长期的“重发轻供”,加上近年来发电装机持续大规模投产,我国现状配电网的发展严重滞后的矛盾没有根本缓解,配电网发展的任务还相当艰巨。如何在配电网向智能化方向发展的世界趋势下,既保证电网发展的技术先进性,又兼顾配电网的发展速度、发展效率与可持续发展能力,成为我国智能配电网发展亟待破解的战略问题。建设智能配电网,在配电网规模快速发展的同时,依靠现代信息技术、通信技术和控制技术,实现技术、设备、运行、管理各个方面的提升,可以促进配电网发展方式的转变,推动配电网的跨越式发展,甚至引领世界电网向智能化方向发展。

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