城市10kV配电网规划方法探析

摘要：中低压配电网络在城市电网中有着重要地位，城市电网中有70%～80%的电力能源是通过中低压配电网提供给居民使用的，因此进行合理的配电网规划直接关系着用户是否能够安全、可靠地用电。文章分析了城市里中低压配电网的规划现状，并对今后城市10kV配电网的建设规划提出了一些建议。

关键词：城市电网；10kV配电网；规划建设

中图分类号：U665 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0117-03

随着城市规模的不断扩大以及城市经济的飞速发展，10kV配电网的建设工作严重滞后。为适应我国的电力体制改革以及社会市场的发展需要，笔者就城市10kV配电网的规划建设现状以及所存在的问题展开分析，并在本文中对城市10kV配电网的规划方法提出一些建议，以使我国的城市10kV配电网的规划建设能够越来越完善。

1 10kV配电网的规划对城市电网的意义

城市配电网属于城市发展的基础设施，城市配电网的规划直接影响着城市的发展速度，为了城市的发展需要，配电网应与城市的发展规划同步实行。因此，为了城市的长远发展，城市配电网的规划工作一定要科学合理，切实地结合城市发展现状及未来规划。

配电网规划中的网架结构有建设周期长、结构变动小的优点。而城市电网负荷的发展情况不定，因此，城市配电网网架结构的建设工作要以电网负荷为依据做相应调整，所以对城市配电网规划调整则需要更复杂一点。

对城市配电网的网架结构以及设备进行合理优化，可大大提高配电网的供电能力以及供电质量。城市配电网需覆盖城市全部，所以若只凭借工作经验来处理超负荷线路，是不能根本性地解决供电瓶颈等问题的。这就需从宏观角度对城市配电网网架结构及设备进行优化，从而使城市配电网能够发挥最大的经济效益，并服务于社会。

2 城市10kV配电网的规划中所存在的问题

2.1 电源点规划不合理

我国早期城市10kV配电网由于没有进行整体的统筹规划建设，所以导致电源点布点数量不足、区域分布不合理、供电线路工作半径过大、电压偏低、线损严重等一连串问题，从而导致供电能力无法满足负荷的增长需求。另外，由于电源点的布点不足还会导致主线负载率不均衡，从而严重影响系统整体运行的经济性。

2.2 网架结构不合理

我国许多城市普遍存在配电网的网络架构不合理的情况。而这种不合理情况严重影响了城市供电系统的可靠性，也严重影响了我国迎峰度夏、迎峰度冬以及计划检修等工作。

2.3 10kV线路故障发生率高

我国城市配电网的输电线路通常采用10kV架空线路，但是这种线路容易遭受外界环境因素影响从而出现故障，而且较容易出现绝缘老化和污闪等问题，对供电的安全性及可靠性有极大影响。

2.4 负荷增长速度较快

我国经济的飞速增长以及对中西部地区城市投入加大，使我国用电负荷呈现快速增长态势，因此，原有电网线路已无法满足日益增长的用电需求，从而导致大部分线路超负荷工作，进而大大降低供电线路可靠性。以北上广和东南沿海城市为例，经济快速发展使区域电力负荷激增。

3 城市10kV配电网的设计

目前，我国配电网已由传统架空线路发展为电缆线路。而且一些结构较为紧凑的设备、氧化锌避雷器以及聚氯乙烯电缆的广泛应用，使曾经的电气设计尺度不能满足现代电力事业发展的需要。因此，为适应我国电网技术的迅速发展，城市10kV配电网的电气设计深度需要加强。

3.1 保护电器级间的配合

我国目前多地所采用的10kV配电网的电气设计里，变压器的低压侧出线的总开关选用短路瞬时保护以及过载长延时保护，母线联络开关选用了短路瞬时保护以及过载长延时保护。这样的配置无法满足上下级保护选择性动作的要求。原因是由于变压器母联开关、低压侧总开关以及低压馈线开关的距离较近，预期内短路的电流差别过小，所以此类故障发生的时候，三个开关瞬动保护都动作，从而造成母线停电，而无法实现上下级选择性动作以及减小因故障导致的停电面积，这严重影响了供电的安全性与可靠性。

为使变压器各开关间上下级选择性动作，须满足以下要求：

3.1.1 低压侧出线的总开关（第一级）采用过载长延时以及短路短延时保护，母线联络开关也采用过载长延时以及短路短延时保护。

3.1.2 低压馈线开关（第二级）则选用过载长延时、短路瞬时保护和短路短延时保护。

3.1.3 第一级与第二级的短路短延时，须有一个不小于0.1～0.2s的级差时间，这样在出现故障时，就只会造成低压馈线的开关动作跳开，而不会造成三个开关同时跳开从而导致母线停电的状况。

3.2 变压器低压出口处短路电流计算

可将高压侧为无限大容量进行计算，变压器的低压出口处的短路电流计算公式为：，其中Ik表示变压器低压侧的短路电流；Sd表示变压器短路的容量；Ue表示变压器的低压侧的额定电压。变压器的高压侧为无限大系统进行计算，可得：，其中，St表示变压器的额定容量；UK表示变压器短路的阻抗百分数。从以上两式可知：，通过本式我们可算出低压出口处的短路电流，如下表1所示：

3.3 并联低压电容补偿装置保护

根据施耐德电气公司在2005年所提出的规范《低压空气断路器和负荷开关》，电容器的补偿装置开关以及导线长期允许电流应不小于电容器的额定电流1.5倍，即I≥1.5QC/（3×0.4），公式中QC表示电容器无功补偿量。通过计算我们可以得到电容器的补偿装置开关以及导线长期允许电流值，详见下表2所示：

4 城市10kV配电网规划方法优化

城市10kV配电网的规划前提是要确定在区域内新建或改建的电力设施的时间、位置、型号，以便能够满足未来电网高负荷发展的技术需要，并可以满足城市未来发展规划的要求。根据前文中的配电网规划依据，在进行城市10kV配电网的建设规划工作中，应注意以下几点的考虑：

（1）根据高压站的建设及使用时间以及所在位置进行供电区域划分，以保证区域内高压站的负荷分配相对平均化。

（2）根据区域内随年的新增负荷来确定新增电缆以及架空回数。

（3）对10kV电缆网线路的长度、低压线路以及配变容量进行估测。

（4）对10kV架空网线路的长度、柱上开关台数、杆架变容量、低压线路的长度进行估测。

在满足以上几点要求以后，基本可形成10kV配电网的地理接线图，并可根据以上几点逐年增设配电网新建项目。

5 结语

城市建设的发展使城市10kV配电网的线路布点空间不断缩小，许多城市已暴露出供电布点不足以及电路走廊有限的问题，有个别地区甚至出现没有电源点以及出线走廊的极端现象，随着社会的发展需要，城市10kV配电网的这种问题日益加剧，因此，电力部门在进行城市10kV配电网规划建设时，要以发展的眼光对待，切实把握好城市发展方向，统筹进行电网规划，从而使10kV配电网更好地服务于社会发展需要，满足城市供电需求。

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作者简介：江宇超（1975-），男，广东佛山人，广东电网公司佛山禅城供电局助理工程师，工程硕士，研究方向：配电网规划及主网、配网工程管理。