城市配电网存在的问题及改进对策分析

摘要： 长期以来，我国城市配电网的投入都不能达到满足用电需求及电网安全运行，使得部分地区终端客户的电能质量改善不明显。随着人民群众日益增长的用电需求以及对电能质量的要求不断提高，对配电网的安全可靠运行也提出更高的要求。针对城市配电网中存在的问题提出了改善城市配电网的技术措施，具有实际应用价值。

关键词： 城市配电网；存在问题；改进；优化；对策分析

随着经济的发展和人民生活水平的日益提高，如何对配网进行更全面、更规范的管理，确保电网安伞、可靠、优质、经济的运行， 为当地社会经济发展和人民的生活提供优质服务，是供电部门一直在思考和探讨的问题。配电网是电力系统发电、输电和配电(亦称供电和用电)三大系统之一， 位于电力系统的终端。是电力系统中与分散的用户直接相连的部分。在我国电压等级≤1lOkV的系统称为配电网， ≥35kV属于高压配电网， ≥lkV属于中压配电网，380／220V属于低压配电网。我国电力系统长期以来形成了“重发、轻供、不管用”的局面，与世界的发、输、配电投资平均为1．0：0．5：0．7的水平相比， 我国的投资比例为1．0：0．23：0．2[1]。长期的投资不平衡导致了主网架结构较为薄弱，配电网老化， 区域电网间交换容量较小。

1 存在的问题

上世纪九十年代末以来，全国城乡电网相继投入三千多亿元进行大规模的建设与改造，改造后显著提高和改善了城乡的供电水平和质量，城网主要技术经济指标和供电可靠性也普遍提高[2]，但和先进工业化国家相比较，我国配电领域还有不少差距。我国配电领域的发展与改革面临着如下新的挑战：

1.1 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将会持续并以超过10％的速度增长。2005年第三产业的增长超过l3％ ，居民商业用电增长达16．2％ 。配电网的支撑能力明显薄弱，尤其是低压配电网的矛盾更为突出。

1.2 随着经济的发展和人民生活水平的提高以及lT业的发展，全社会对供电质量和供电可靠性的要求日益提高， 即使是短时停电都难以承受。因此采取各种措施努力提高供电可靠性，保持高电能质量是配电网管理者面临的严峻考验。

1.3 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，受灾面积和供电人口数字巨大，这是一个全球性问题，需要从设计、建设和运行管理及材料科学等方面深入研究。

1.4 节约资源能源已达成全球共识。配电网损耗在电网损耗中占有较大比例，努力降低配电网损，在建设节约型社会中具有重要意义和作用。

1.5 分布式电源(DR)的采用对于规划未来的配电系统会产生一定程度的影响。随着可再生能源发电、热电联产的发展和微型燃机的利用，如何利用新技术帮助分布式电源在降低用电成本和提高系统可靠性的条件下加入现有的配电系统已经成为重要的研究课题。

2 城市配电网的技术改进对策

城市配电网在技术方面主要存在以下问题：① 配电网线损率较高；② 故障切换时间较长，可能带来设备损坏或经济损失；③ 三相负荷不均衡；④ 用户计量装置老化、误差偏大等等。解决以上问题主要对策有：

2.1 采用柔性输配电技术(D-Facts)，为了提高电能质量和供电可靠性，应用现代电力电子和控制技术，为用户提供具有特定要求质量的电能称为“用户定制电力(CustomPower)技术”， 也可称为“柔性输配电技术DFacts(DistributionflexibleACtransmissionsystem)”。一般的电能质量问题大多可通过控制无功解决，通常无功补偿分为负荷补偿和电压支持。负荷补偿主要包括提高功率因数，调整电压、平衡有功、消除谐波等方面。早期主要采用并联电容器和无源滤波器解决该问题。近年来普遍采用静止式动态无功补偿装置(StaticVarCompensator，SVC)，用以解决电压波动、负序、及消除谐波等问题。由于现代电力电子技术的快速发展，以该技术为核心的各种新补偿技术得以迅速发展。

2.2 采用无扰动配电技术，无扰动配电技术可以实时监控电网的运行变化，通过对电力系统的电流、电压、频率、相角的监控，当故障出现时，选择合适的时机进行合闸操作，使得切换前后系统母线的电压变化冲击的影响减到最小[3]。在6kv以上电压等级中的各自投切换采用无扰动稳定控制装置，实现馈线之间，馈线和母联之间的快速切换：400V电压等级中的各自投也采用无扰动稳定控制装置，实现多开关之间的同期切换，lOOms内实现切换完成，确保母线电压不下降，低电压保护不启动，交流接触器不脱扣，同时防止事故切换中两个电源并列合环，能够实现工艺流程连续性和稳定性，实现系统无扰动供电。对于系统中出现的晃动或者母线欠压、保护动作等故障时，保证了母线段供电不中断或者母线不失压，能够减少低压脱扣，同时能极大地降低成组电机的自启动电流。以TPM一300型无扰动稳定控制装置为例，在6Kv／lOkV配电系统中，通常采用单母线或者单母线分段形式。

2.3 采用单相变压器配电技术，lOkV单相变压器配电技术主要体现出4个基本特征[4]：① 由配电房(或开闭站)以lOkV线路馈电到居民楼(或商业)用户门宅处；② 采用单相变压器挂杆，以低压线路(220V)配电进户，尽量缩短进户线，接户线长度不超过20m：③ 合理选用单相变压器容量，与居民楼(门宅)最大用电功率相匹配，形成小容量密布点态势；④ 电力计量表集中置于居民楼楼道适宜地点的电表箱，一户一表。单相变压器配电技术的应用有效地解决了城市配电网的安全性、适应性、负荷不平衡等问题，同时还能够有效地降低低压线损，提高供电可靠性，保证供电电压质量。

3 城市配电网的优化

从供电能力能否满足现有负荷的需要，能否适应负荷的增长，现有电网的供电可靠性能否满足用户的要求，正常运行时的电压水平及主要线路的电压损失是否在规定的范围内，各电压等级电网的电能损失是否在规定范围内，网络结构和供电设备是否需要更新和改造等方面，找出其薄弱环节及制约电网发展的因素，提出切实可行的解决措施及改进方案。

3．1 中低压电网的规划

3．1．1 电源点的分布

在配电网规划中，对于变电站的选址问题，有以下几个问题需要注意：(1)方便与电源或其他变电站的相互联系，符合整体布局和城网发展的要求。(2)在选择变电站的位置时，应当尽量靠近负荷中心，经过相关规划部门的同意之后，在不破坏环境的前提下，进行变电站的设置，配电网的规划。(3)选择变电站时，需要对周边小区环境以及电源情况进行充分了解，以便于日后的维护和管理。(4)变电站的设计应尽量节约用地，用地面积应根据变电站容量接线和设备的选型确定。

3．1．2 配电网系统的无功补偿原则

(1)无功补偿按照分层、分区和就地平衡的原则，采用以就地补偿为主、分散就地补偿和集中补偿相结合的方式。(2)配电站的无功补偿宜采用动态补偿装置，补偿过程中应不引起系统谐波明显放大，应避免大量无功电力穿越变压器。电力用户处应配置适当的无功补偿装置，应避免向电网反送无功电力。(3)35～110 kV变电站，其高压侧功率因数，在主变最大负荷时不应低于0．95，在低谷负荷时不应高于0．95，配电变压器最大负荷时高压侧功率因数和用户处的功率因数均不应低于0．9。(4)接入配电网的各类发电机的额定功率因数宜在0．85～O．9中选择，并具有相运行的能力。

3．1．3 无功补偿容量

(1)35～l10 kV变电站无功补偿容量应以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧无功补偿，宜按主变容量的10％～30％配置，无功补偿按主变最终规模预留安装位置。(2)35～110 kV变电站补偿装置的单组容量分别不大于35 Mvar和6 Mvar，当1l0 kV变电站的单台主变压器容量为31．5 MVA及以上时，每台主变配置2组容性无功补偿装置。(3)中低压配电网，变压器配置的电容器容量应根据负荷性质确定，宜按变压器容量的20％～40％配置。

3．1．4 配电系统自动化

近年来，我国城市电力事业不断发展，对供电质量和电力行业服务质量的要求也越来越高，因此，配电系统的自动化受到越来越多的关注。通过多年来的发展，电力通信已经初具规模，形成了含有光纤的通信体系。电力系统开通了生产管理系统、计算机MIS业务等等，能够满足基本的生产和管理需求，但是配电系统的自动化工程仍然处于发展和尝试阶段。特别是终端配电设备需长年运行在户外恶劣的条件之中，同时，又必须保证极高的可靠性。对国内外设备制造厂商来说，都是一个挑战。

4 结语

本文针对城市配电网中存在的配电网支撑能力薄弱、电能质量和供电可靠性等问题，提出了柔性输配电技术、无扰动配电技术、单相变压器配电技术等措施。通过这些技术措施的应用对于配电网的安全性、供电可靠性、线损率等技术指标将会有极大地改善。城市配电网是配网改造的一个关键环节，也是城市建设中的一个基础部分，只有将配电网规划与城市建设规划同步实施，才能保证城市建设的顺利实施，保证城市供电系统的有效运行。

参考文献：

[1]马微娜、綦莹，配电技术发展趋势及应用问题的研究[J]．职业技术，201O， 01(113)： 83．

[2]刘开俊、王怡萍，中国城市电网发展面临的挑战与规划探讨[C]．中国国际供电会议(C1CED2006)，北京，2006．

[3]史骐，无扰动配电技术分析及应用[J]．L11西建筑，2009，20(35)：179―180．

[4]张红旗、李风鹤、白成奋等，配电网采用单相配电技术的节能效果分析[J]．陕西电力，2008，2(36)：53～55．