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作者：刘清瑞
本文凭据我国县级电网供电距离远、负荷涣散、随季节变化显著等特点，针对县级电网今朝存在的电网结构亏弱、电能较差、线损年夜、技术水平低等问题，提出了县级电网改造应遵循的原则和在县级电网改造建设中应接纳的主要技术措施，强调要重点斟酌调剂自动化、配网自动化、变电站自动化及无人值班变电站的建设。在此根蒂根基上，对县级电网对自动化的需求进行了分析论述。同时指出，县级电网有广漠的成长前景。
1、我国县级电网的特点
我国配电网按传统概念分为城网和农网。相对来说，城网供电负荷集中，供电情况较好；农网供电范围较年夜，情况较差，线路半径长，事故机率高且查找坚苦。县级电网治理着尽年夜部门农网，是电力系统的重要组成部门，也是现代化小城镇建设的重要根蒂根基举措措施。
县级电网的主要特点是：
（1）供电距离远，负荷点间距离年夜，呈散落散布；
（2）负荷季节性变化较着，受自然情况和天气的影响较年夜；
（3）年夜部门为单一电源和放射性结构，负荷点之间大都由线路“串接”，电网分支少；
（4）除“串接”外，电网分配负荷的形式主要是“丁字形接线(T接)”和“十字形接线(统一点向两个标的目的上T接)”；
（5）县城电网负荷密度年夜、用电集中、供电靠得住性要求高，具有城网的某些特点。
2、今朝县级电网存在的主要问题
近年来县级电网中居平易近生活和工用电增加较快，用电结构渐趋合理，农村通电率、人均用电等指标有较年夜提高。可是，与城市电网相比，县级电网仍存在着以下问题：
（1）电网结构亏弱。县级电网多为辐射网，环网供电范围小，负荷转移能力差，事故、检修停电范围年夜，供电靠得住性较低，单主变、单回路供电区域较多，变电站之间转供电能力差，庇护设置装备摆设不全，平安水平与自动化水平都很低，因而供电靠得住性普遍较低，部门地域甚至低于99％。自98年以来，实施了年夜规模的农网技术改造和装备更新，选用了一部门新型的配电装备如真空或SF6断路器，对下降线损、提高电压、改善农村供电条件起到了重要的作用。但由于资金的限制，新装备主要运用于变电所中，对事故多发的户外配电线路并没有太年夜改变。许多线路由于架设时间早，存在供电半径长、技术水平低、装备老化严重、平安靠得住性差、线路消耗年夜、电能差、结构不合理等问题，有的线路带着上百台变压器，负荷分配严重不合理，常因一个用户故障而致使整条线路停电。线路交叉跨越多，影响配电线路的平安经济靠得住运行。年夜部门县级电网缺少统一计划，是以仍有待进一步建设与改造；
（2）电能低，线损率高。近年来县级电网用电负荷增加迅速，现有中压配电网因导线细、回路数少，配变布点不足、无功抵偿容欠缺等缘由，电压及格率普遍较低，大都10kV配网低于96，低压电网及格率更低，有的地域线损率竟高达10％以上；
（3）技术水平相对落后，装备仍显陈旧，自动化水平较低。虽然近几年运用了一些新技术、新装备，但与城网相比差距依然很年夜，变电站自动化水平不高，调剂自动化仍不完善，配网自动化则基本处于试点阶段；
（4）电价水平偏高。近年来，经由过程农村电网改造、农电体系体例改造和实施同网同价，县级电网的电价水平有所下降。但由于完善的农电市场还没有形成，合适市场经济要求的电价形成机制也没有建立起来，与城市相比，县级电网电价水平依然偏高，限制了农电市场的快速成长；
（5）农村电气化水平依然较低。改造开放以来，农村电气化事成长迅速，农平易近生活水平迅速提高，但人均用电水平仍处于较低水平。2002年，中国人均用电为1239.6kW·h，县及县以下人均年用电591.9kW·h，不足全国平均水平的一半；从生活用电上来看，2002年中国居平易近人均生活用电为169.1kW·h，其中城镇居平易近为233.2kW·h，农村居平易近仅为78.2kW·h，远远落后于城镇居平易近用电水平。此外,还有许多老小边穷地域的农村生齿仍未用上电；
（6）农电市场的开拓还没有获得普遍关注。今朝全国电力系统形成了增强市场营销、开拓电力市场的新局面。但农村由于受经济成长水平的制约，农电市场的开拓需要授与更多的重视，以利于农村电力市场的快速成长，促进农村经济和农平易近生活水平的提高。
3、县级电网建设改造应遵循的原则
凭据原电力部公布的有关文件和国家电网公司比来公布的《国家电网公司系统县城电网建设与改造技术导则》要求，在县级电网建设改造中需遵循以下原则：
（1）化县级电网网络结构，提高平安运行水平，增强抗御自然灾难和事故能力，提高供电靠得住性；
（2）提高电网整体供电能力，根除供电“卡脖子”现象；
（3）提高电能，下降电能消耗，县级电网电压及格率要到达95以上，10kV综合线损率要降到6以下，低压线损率降到9以下；
（4）选用技术水平较高而运行靠得住的一次装备，装备选择应注重小型化、无油化、自动化、免维护、少维修，并要有与自动化系统的接口；
（5）提高县级电网的自动化水平，配备进步前辈实用的调剂自动化系统和配网自动化系统和响应的通讯举措措施，具有条件的地方应设置装备摆设调配一体化自动化系统，变电站实现综合自动化。
4、县级电网建设中需斟酌的主要技术措施
凭据各地域县级电网的现状及用电水平，在县级电网建设改造进程中应重点斟酌以下技术措施：
（1）化高压配电网络结构，削减电压品级，提高电网的靠得住性。随着220kV系统网络的成长与完善，其靠得住性已有了很年夜提高，非凡是近几年，新技术、新产物在电力系统中的普遍运用（如SF6断路器、全封锁组合电器及微机庇护等），和电网结构和结构日益合理，增强了供电区域之间互为备用能力，减轻了对单个变电站靠得住性的依靠，为简化高压配电网提供了有益条件。凭据《城市电力网计划设计导则》，应连系当地高压配电网结构，110kV城镇变电所按终端变设计，一次进线以线路变压器组或“双T”内桥接线，单台主变容选用40～50MVA，终主变规模2台以上，按n-1电网供电平安准则设置装备摆设。凭据负荷密度慢慢取消35kV电压品级以简化电压品级，削减电压条理和重复降压；
（2）强化10kV配电网建设，中压配电网尽做到环网接线，步先实现开环运行，并慢慢过渡到闭环运行，周全提高配电网络的供电靠得住性。中压配电网是县城电网重要的组成部门，近几年由于投资体系体例等缘由，中压配电网的建设较着落后于高压电网，强化10kV配电网建设已迫在眉睫。中压配电网一般按辐射网和环网两种形式设计，在县城电网建设改造进程中尽按环网方式斟酌，一般以单环网设计，对市中心区或负荷密度较高的供电区域以双环网为主。中压环网线路应设置若干个分段点（负荷开关或开闭所），一般以3～4段为好，每段10kV线路装接的配变容控制在2500～3000kVA之内，如10kV线路装接总容跨越10000kVA应接纳分流措施，以知足中压配电网n-1平安准则要求。改善配网结构，供电半径要适中、供电负荷分配要合理，并慢慢实现配网自动化。
（3）科学计划环网点，合理选择环网装备，起劲实现配电网n-1平安准则。排挤配电网以柱上分段断路器作为环网装备，柱上断路器应先选用体积小、容年夜、靠得住性高、维护工作少、操作简单的新型装备，如SF6负荷开关、真空负荷开关等，并留有配网自动化接口。电缆配电网环网装备形式多样，有10kV开闭所环网柜、高压电缆分接箱、高压配电室环网装备等。当配电网发生故障时，高压环网装备应能快速、有用地将故障点隔离，确保非故障段正常供电，知足n-1平安准则要求；
（4）提高县城电网线路电缆化、尽缘化率。随着城市的建设与成长，负荷密度的提高，在排挤线路通道受限制情况下，解决高负荷密度地域及中心区供电的途径不能只靠增加导线截面，还要斟酌电缆供电。电缆化建设一次性投资年夜、触及面广，在建设资金相对欠缺的情况下，应以县级电网成长计划为指导，分步实施，对高负荷密度的中心区、商密集区应连系老城改造实行电缆化建设，在老城改造进程中应尽敷设好电缆管线，条件不答理的应预留足够的电缆线路通道；
（5）提高电网装备水平，积极采用新技术、新装备，如真空断路器、SF6断路器、柱上真空开关、金属氧化物避雷器、硅橡胶尽缘子、交联电缆等，削减因装备问题、实验周期短酿成的没必要要停电，对老旧变电站进行无油化改造，依靠科技前进慢慢实现输、变、配电装备的状态监测和状态检修，经由过程在线检测、盐密指导清扫、带电测温、油务监视等进步前辈的技术手段和科学的分析评估方式，掌控装备的性能，指导装备的检修；变电装备涂刷RTV，延长清扫周期。
（6）在负荷中心等区域适当斟酌箱式变电站的建设。箱式变电站（以下简称箱变）占地面积小，建站周期短，设置装备摆设灵活。箱变内的一次装备，应以无油、免维护或少维护装备为好。断路器可采用真空断路器，电流互感器、电压互感器和站用变应选用干式装备。因箱变内空间狭窄，挂、拆接地线未便，所以要在开关柜单元装设自力的接地开关。箱变的一次进线和出线可采用排挤方式或电缆方式，采用电缆方式可有用地节省空间。
（7）接纳多种手段，起劲下降低压电网线损率。
①凭据县级电网负荷密度和现实散布状态合理选择电源点和走线，科学设置装备摆设配变容，尽缩短供电半径，低压供电半径一般不要跨越350m（不含接户线）；
②合理选择变压器，下降不变消耗，先选用S9及以上新型低消耗变压器，315kVA及以上变压器要试点采用非晶合金配变。对低压配电变压器，依照负荷的季节性变化，实时调整分接开关，一方面可以保证电压，同时也能够下降变压器铁耗；
③注重平衡三相负荷，减小中性线不服衡电流；
④合理进行无功抵偿，线路无功抵偿要全盘斟酌，依照“周全计划、合理结构、分级抵偿、就地平衡”的原则，尽削减无功电流在装备和线路上的穿越。对于农网，35kV主变，在低压侧集中抵偿主变容的10～20；10kV配电线路上视负荷年夜小采用涣散抵偿；10kV配变采用随器抵偿，一般抵偿容为变压器容的15左右；年夜型电念头采用随机抵偿，就地平衡，具体抵偿容视电念头而定。一般感应式电念头需抵偿50左右。对非凡用户应凭据现实功率因数年夜小、无功的散布情况，采用线路、配变相连系的抵偿法子，使抵偿后配变负荷功率因数到达0.9～0.95；
⑤积极采用新工艺新技术，如在线路毗连节点上使用导电膏、采用节能型安普线夹以减小接触电阻下降线损、先选用表损较着低于机械表的电子电能表等；
⑥增强需求侧治理，建立负荷测录制度，实时收集负荷和电网根蒂根基资料及变更资料为理论计较和负荷调剂提供准确数据，用电有较年夜变更时计装配作响应改变，凭据负荷变化实时调整三相负荷平衡；⑦增强计治理，积极推行“一户一表”，对国家明令淘汰的电能表应全数更换，先斟酌使用电子型电能表，定期检查电能表和互感器，消灭错接线、错倍率现象。
（8）增强调剂自动化和配网自动化的建设。新一代电网调剂自动化系统应安身于SCADA功能、拓展无功化网络拓扑潮水计较负荷预计等运用功能和WEB阅读和远程诊断维护功能。新一代的集SCADA/DMS、调剂治理、电能计费于一体的电网调剂自动化系统，应综合斟酌稳定性、实用性、易维护性、技术进步前辈性、灵活性、平安性等身分，软件能顺应多种硬件装备并能跨操作系统和数据库平台运行。同时，应积极推动配网自动化系统的建设，尽削减配电网故障停电时间，条件具有的地方设置装备摆设调配一体化系统。
（9）年夜力推动变电站自动化和无人值班变电站的建设。变电站自动化是指将变电所的控制装配、旌旗灯号装配、丈仪表、庇护装配、自动装配、远动装配等二次装备哄骗微机技术进行功能组合，实现对整个变电站的数据收集、运行监视、丈控制协调、和远方通讯和自身诊断，其主要特征是功能综合化、结构微机化、安装散布化、操作监视屏幕化、运行治理智能化。在变电站设置装备摆设自动化装备的根蒂根基上，慢慢实现无人值班，这是整个电网成长的趋向。经由过程建设变电站自动化系统和无人值班，不仅可以削减工钱失误、下降犯错率、增强装备运行的靠得住性、简化生产治理环节，还可以提高整个电网的技术水安然平静下降造价，并为保证电网的平安经济运行提供了重要根蒂根基技术手段。
县级电网变电站自动化建设与改造应本着经济、实用、稳定、靠得住的原则,凭据具体情况选择合适的变电站自动化装配。对于老站改造或新建小区变、箱式变，由于其规模小，接线简单，可选用"集中式"变电站自动化装配；对于新建的主要变电站，则选用监控庇护二合一面向对象的散布式系统，主变部门集中组屏，出线部门则涣散安装到各开关柜上，既勤俭投资又下降了施工难度。
5、县级电网对自动化的需求
县级电网的良性成长必需有壮大的自动化平台来支持。所以，县级电网对换度自动化、配网自动化、变电站自动化的建设与成长有迫切的需求，主要体现在以下几个方面：
（1）电网运行治理的需求。随着用电客户的增多及用电负荷的年夜幅度增加，县级电网结构日益复杂，供电服务范围的扩年夜、电网故障机率的增加、加上原来部门装备老化严重，使县级电网的运行维护治理的工作越来越年夜，原有手段很难顺应复杂多样的电网治理。只有加速县级电网的自动化建设，设置装备摆设功能完善的调剂和配网自动化系统，才能顺应电网运行治理的需求。
（2）建立县级供电企、提高县级电网科技水平的需求。的县级供电企必需有的电网，的电网必需有强有力的技术手段做支持。是以要以电网调剂与配网自动化建设带动企的科技前进和经济技术指标的化提高，进而促进企周全成长，到达尺度的要求。
（3）提高供电和平安靠得住水平的需求。近年来我国经济成长迅速，人平易近生活水常日益提高，对电能及供电靠得住性的要求越来越高。人们迫切希看获得平安、靠得住、高效、低耗、廉价的电能和利便快捷的位服务，只有依靠壮大的电力网络和完整的自动化手段才能实现这个方针。
（4）贯彻实施《电力法》的需求。《电力法》的公布实施，既为庇护供电企的利益提供了法令依据，又对供电企的规范治理和规范服务提出了更高的要求。低劣的电能和频仍的意外供电中断不仅会遭到舆论的批评，也会收到经济的处罚。
6、县级电网的成长需要注重的方面及成长前景
为了加速县级电网的成长，提高供电靠得住性，提升技术水平，需要注重以下几个方面：
（1）成长农村经济，扩年夜电力需求；
（2）依照国家电力公司《农村电网建设与改造技术原则》的要求增强县级电网的建设。《原则》要求，城镇10kV配网应采用环网安插、开环运行的结构，村庄配网以放射方式为主，较长的主干线或分支线装设分段或分支开关装备，留有配网自动化成长的余地。县级电网包括了农村配电网的全数和城市配电网的一部门，其配电网自动化方案应兼顾两者的情况；
（3）建立集调剂自动化功能与配电自动化功能于一体的调配一体化自动化系统，为下降线损、削减停电次数停电时间和停电范围、提高供电靠得住性、减轻运行维护工作、下降维护费用、提高供电靠得住性、增强运行治理、提高电力企的效益提供强有力的技术支持。
作为我国五级电网中下层的县级电网，有着广漠的成长前景。我国农村今朝用电水平较低，成长空间和潜力庞大。随着经济的延续稳定成长，农村居平易近整体解脱贫困，部门农平易近过上小康生活，收进和生活水平的提高势必会促进用电水平的提高。随着农村小城镇化建设，年夜批农平易近集中栖身，从平房搬进楼房，电力举措措施等进一步完善。随着农网改造和农电体系体例改造的深化，为农电成长缔造了秀的条件。是以，县级电网具有很是广漠的成长前景。
7、竣事语
我国经济今朝正处于好的成长时期，这为县级电网的建设与成长缔造了秀的宏观情况。只要我们能够斟酌县级电网的现状和特点，接纳切实可行的技术手段，增强县级电网及其自动化系统的计划与建设，一定能够为尽快走向小康社会做出供电企的进献。
（注：本文刊载于《中国电》2004年第九期总第606期）
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