城鎮配網改造探討
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/6 源自:中華職工學習網 【字體：
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摘要：該文總結了梁山縣縣城10kV配網改造設計、施工中的經驗和教訓。論述了配網結構的總體規劃，饋線自動化、桿塔、導線等設備的選型和設計原則及鐵塔基礎的施工方法。
目前，各地縣級城鎮電網正在進行改造，其中10kV配電網改造是其中的重點工作之一，我們通過梁山縣城10kV配網改造的實踐，總結了經驗和教訓，供同行們參考。
1 10kV配網線路
1.1 變電所(電源點)的布置
變電所(電源點)的布置直接關系到運行的經濟性、可靠性、安全性。由于歷史原因，梁山縣城由110kV南關變、35kV北關變、110kV西郊變供電，基本滿足供電要求。但存在以下問題：110kV西郊變在梁山西北郊，距負荷中心較遠，有遠水不解近渴之感：35kV北關變電所損耗較大，容量較小，當110kV南關變停電時容量不能滿足要求；110kV南關變距負荷中心近、容量大，全縣城近65%的負荷由該所供電。由于歷史原因我們現在對此不好改造，建議縣級城區電源點規劃時根據負荷及地理情況，建兩座(有條件建三座)以上110kV變電所，滿足其中一所停電，其余所照樣能帶正常負荷的要求，構成較理想的電源點，為10kV配電網絡的構筑打下堅實的基礎。 1.2 10kV配網線路結構
隨著客戶對供電可靠性要求的提高，原來輻射狀單電源的結構已不適應客戶的要求，可以采用雙電源并行，客戶雙電源進線加備自投的方式，但其投資高，客戶備自投改造量也大，不適應當前一般縣級城鎮的應用。另一種方式是兩條從不同變電所(電源點)出線的配電線路在終端用聯絡開關聯絡，中間用分段開關分段(電纜線路用環網柜)。正常時聯絡開關斷開，分段開關合上；故障時，自動切除故障段，非故障段從另一變電所供電。分段開關數量可根據線路長短，配變多少來配置，分段開關越多，故障時停電用戶越少，運行越靈活，但切除故障時間越長，造價越高。這種方式投資少、見效快，廣泛適用于縣級城鎮。我們共20條線路，每兩條從不同變電所出線的線路組成一對，共組成10對手拉手線路，每對采用三開關四分段為整個縣城供電。
1.3 線路相序
在手拉手雙電源配電網，聯絡、分段開關動作，切除故障，恢復送電過程中，供電電源改變，故線路相序一定要對應。線路相序宜以一個主變變電所為電源，背向變電所，從左到右(或從上至下)為A、B、C相，直至另一變電所。現在變電所多用中置柜、電纜出線，實現換相十分方便，若有架空一變電所，則應以該所為電源側，背向變電所設置相序。我們以帶全縣城近65%負荷的110kV南關變電所為基準設置線路相序。
1.4 線路走廊
線路走廊應與建設局等有關部門協商確定，一般宜在人行道樹的位置(人行道上，距路沿石0.5m)沿城市道路架設，如果條件受限也可在綠化帶位置架設。我們主干線路選在南北道路西側人行道樹位置，分支線路選在東西道路北側人行道樹位置。這樣比較美觀大方，不與通訊線路干擾。在滿足技術條件的要求下，桿塔位置要離開路口，不宜正對房門口，以便順利施工。
線路建設中雙回同桿架設節省走廊，也比較經濟，而且故障時切除故障段所停的客戶數量較少，故在負荷較密集的路段宜采用雙回同桿架設線路，以道路為分界線，路左側用左側線路供電，路右側用右側線路供電。在負荷較小的道路段宜架設單回線路。我們在負荷密集的水泊中路、水路南路架設了雙回同桿線路，其余沿道路架設了單回線路。
1.5 導線選擇
采用電力電纜有利于美化環境，提高供電可靠性，但價格高，不便檢修，可在最繁華路段采用；架空線路，便于施工和檢修。絕緣架空線有普通型和輕型，普通型絕緣層較厚，允許與樹木頻繁接觸，輕型絕緣層較薄，允許與樹木不頻繁接觸，可根據具體情況選用。絕緣線雷擊后易斷線，風荷較大，弧垂較大，檔距要求較小，適用市區選用，郊區可選裸鋼芯鋁絞線。
導線截面宜用10～20年（中長期）預測負荷，一般城區走廊受限，改造新建難度大，主干線路建設后壽命較長，故障時還要轉移負荷，故導線線徑宜選大一點，現在看來一般應不小于150mm2，以防重復投資。我們主干選用240、185mm2兩種，分支選用120、70mm2兩種。
1.6 桿塔及基礎
受力桿如轉角、T接、耐張桿，由于在大區拉線受限，宜用鋼管塔，直線桿宜根據荷載選用相應彎距的砼桿。選用砼桿時根據線路重要性及經濟條件可采用普通砼桿和預應力砼桿。我們同桿架設低壓線和通訊線路，采用18m普通砼桿。
鋼管塔基礎一般有兩種，即深埋式和淺埋式。一般設計采用淺埋式，開挖面積較大，在位置受限的城區不便施工。我們選用深埋式灌注樁基礎。直徑1.5m左右。施工時采用人工開挖，實踐證明既經濟實用，又不需其它配套設備，無噪音，無污染。深埋灌注樁鐵塔基礎和人工開挖的施工工藝在城區應廣泛推廣。
1.7 金具、絕緣子選擇
絕緣架空線用的新型金具較多，如耐張線夾的型式就有楔式、螺栓式，材料有鋁合金、鑄鋼，可根據具體情況合理選用，但應注意校驗握力。節能型金具雖一次性投資較大，但從長遠來看還是合算的，應優選選用。在選用金具時注意選用配套絕緣罩。 復合絕緣子，重量輕，防污閃，施工方便，減少運行維護工作量，應優先選用。因絕緣線雷擊后易斷線，故在架空絕緣線路中應優先選用防雷絕緣子。
2 自動化設備
配網自動化設備功能強大，技術含量高，投資也高，適用于大中城市。饋線自動化相對來說能滿足一般縣級城鎮需要，經濟實用，易于升級，宜在一般縣級城鎮推廣使用。饋線自動化大體分兩種類型，現分別介紹如下：
2.1 電壓-時間型
典型的電壓-時間型，由變電所斷路器和線路上的分段器構成，當線路發生故障時，變電所跳閘，線路失電，各分段器跳閘，斷路器重合后各分段器順序延時重合，合閘到故障段時，斷路器又跳閘，故障段兩端的分段器被閉鎖，再重合時，正常段恢復送電。故障段以后的正常段由聯絡開關閉合后從另一變電所供電。
該方案優點是：邏輯簡單，判斷準確，免維護（可達15年免維護期），有可靠的運行經驗（30余年），不需蓄電池。缺點是：故障隔離時間長，因為變電所斷路器要進行2次重合，故障點前的分段器要進行2次分合閘，而每臺分段器在合閘時都有7s的合閘時間，一般在1min左右，如果分段開關較多，可能達2min。若故障是相間金屬短路時，故障點后的開關要用低電壓逆向閉鎖是不可靠的，將使另一端正常段也會有1min以上的停電。我們采用該方案。
電壓-時間型在近年來又有一種變型，即電壓-電流-時間型，該方案分段開關可直接斷開故障電流，在邏輯判斷中使用故障電流值，使故障隔離時間縮短一半。但該方案定值較難整定，判斷錯誤時會引起誤動作。
2.2 電流型：
該方案發生故障時變電所的斷路器跳閘，同時各分段開關將電流參數傳送至子（主）所，子（主）所根據各分段開關傳來的電流參數，算出故障段的位置，發出指令，將故障段兩端的開關閉鎖在分閘位置，恢復非故障段的供電。
本方案的特點是：需要通訊通道（光纜）、子（主）所。有些廠家介紹該方案不如電壓-時間型造價高，通信中斷時自動轉換為電壓-時間方式運行。
綜上所述，筆者認為一般縣級供電企業宜采用電壓-時間型方案，但要規劃保留升級可能，以便以后可以不斷完善。
以上為梁山縣供電公司10kV配網改造的經驗，適用于中等發展水平的縣級城鎮。同時我們在改造中存在以下主要問題：道路規劃不到位，造成施工時，需拆遷臨時房屋，施工難度較大；地下設施圖紙不齊全，造成荷載計算困難，造成不安全因素；在原線路改造時施工難度大，停電時間較長；公用變、低壓改造、下戶線與高壓主干線改造不同步，造成設計難度增加，施工費用增加。
目前，各地縣級城鎮電網正在進行改造，其中10kV配電網改造是其中的重點工作之一，我們通過梁山縣城10kV配網改造的實踐，總結了經驗和教訓，供同行們參考。
1 10kV配網線路
1.1 變電所(電源點)的布置
變電所(電源點)的布置直接關系到運行的經濟性、可靠性、安全性。由于歷史原因，梁山縣城由110kV南關變、35kV北關變、110kV西郊變供電，基本滿足供電要求。但存在以下問題：110kV西郊變在梁山西北郊，距負荷中心較遠，有遠水不解近渴之感：35kV北關變電所損耗較大，容量較小，當110kV南關變停電時容量不能滿足要求；110kV南關變距負荷中心近、容量大，全縣城近65%的負荷由該所供電。由于歷史原因我們現在對此不好改造，建議縣級城區電源點規劃時根據負荷及地理情況，建兩座(有條件建三座)以上110kV變電所，滿足其中一所停電，其余所照樣能帶正常負荷的要求，構成較理想的電源點，為10kV配電網絡的構筑打下堅實的基礎。 1.2 10kV配網線路結構
隨著客戶對供電可靠性要求的提高，原來輻射狀單電源的結構已不適應客戶的要求，可以采用雙電源并行，客戶雙電源進線加備自投的方式，但其投資高，客戶備自投改造量也大，不適應當前一般縣級城鎮的應用。另一種方式是兩條從不同變電所(電源點)出線的配電線路在終端用聯絡開關聯絡，中間用分段開關分段(電纜線路用環網柜)。正常時聯絡開關斷開，分段開關合上；故障時，自動切除故障段，非故障段從另一變電所供電。分段開關數量可根據線路長短，配變多少來配置，分段開關越多，故障時停電用戶越少，運行越靈活，但切除故障時間越長，造價越高。這種方式投資少、見效快，廣泛適用于縣級城鎮。我們共20條線路，每兩條從不同變電所出線的線路組成一對，共組成10對手拉手線路，每對采用三開關四分段為整個縣城供電。
1.3 線路相序
在手拉手雙電源配電網，聯絡、分段開關動作，切除故障，恢復送電過程中，供電電源改變，故線路相序一定要對應。線路相序宜以一個主變變電所為電源，背向變電所，從左到右(或從上至下)為A、B、C相，直至另一變電所。現在變電所多用中置柜、電纜出線，實現換相十分方便，若有架空一變電所，則應以該所為電源側，背向變電所設置相序。我們以帶全縣城近65%負荷的110kV南關變電所為基準設置線路相序。
1.4 線路走廊
線路走廊應與建設局等有關部門協商確定，一般宜在人行道樹的位置(人行道上，距路沿石0.5m)沿城市道路架設，如果條件受限也可在綠化帶位置架設。我們主干線路選在南北道路西側人行道樹位置，分支線路選在東西道路北側人行道樹位置。這樣比較美觀大方，不與通訊線路干擾。在滿足技術條件的要求下，桿塔位置要離開路口，不宜正對房門口，以便順利施工。
線路建設中雙回同桿架設節省走廊，也比較經濟，而且故障時切除故障段所停的客戶數量較少，故在負荷較密集的路段宜采用雙回同桿架設線路，以道路為分界線，路左側用左側線路供電，路右側用右側線路供電。在負荷較小的道路段宜架設單回線路。我們在負荷密集的水泊中路、水路南路架設了雙回同桿線路，其余沿道路架設了單回線路。
1.5 導線選擇
采用電力電纜有利于美化環境，提高供電可靠性，但價格高，不便檢修，可在最繁華路段采用；架空線路，便于施工和檢修。絕緣架空線有普通型和輕型，普通型絕緣層較厚，允許與樹木頻繁接觸，輕型絕緣層較薄，允許與樹木不頻繁接觸，可根據具體情況選用。絕緣線雷擊后易斷線，風荷較大，弧垂較大，檔距要求較小，適用市區選用，郊區可選裸鋼芯鋁絞線。
導線截面宜用10～20年（中長期）預測負荷，一般城區走廊受限，改造新建難度大，主干線路建設后壽命較長，故障時還要轉移負荷，故導線線徑宜選大一點，現在看來一般應不小于150mm2，以防重復投資。我們主干選用240、185mm2兩種，分支選用120、70mm2兩種。
1.6 桿塔及基礎
受力桿如轉角、T接、耐張桿，由于在大區拉線受限，宜用鋼管塔，直線桿宜根據荷載選用相應彎距的砼桿。選用砼桿時根據線路重要性及經濟條件可采用普通砼桿和預應力砼桿。我們同桿架設低壓線和通訊線路，采用18m普通砼桿。
鋼管塔基礎一般有兩種，即深埋式和淺埋式。一般設計采用淺埋式，開挖面積較大，在位置受限的城區不便施工。我們選用深埋式灌注樁基礎。直徑1.5m左右。施工時采用人工開挖，實踐證明既經濟實用，又不需其它配套設備，無噪音，無污染。深埋灌注樁鐵塔基礎和人工開挖的施工工藝在城區應廣泛推廣。
1.7 金具、絕緣子選擇
絕緣架空線用的新型金具較多，如耐張線夾的型式就有楔式、螺栓式，材料有鋁合金、鑄鋼，可根據具體情況合理選用，但應注意校驗握力。節能型金具雖一次性投資較大，但從長遠來看還是合算的，應優選選用。在選用金具時注意選用配套絕緣罩。 復合絕緣子，重量輕，防污閃，施工方便，減少運行維護工作量，應優先選用。因絕緣線雷擊后易斷線，故在架空絕緣線路中應優先選用防雷絕緣子。
2 自動化設備
配網自動化設備功能強大，技術含量高，投資也高，適用于大中城市。饋線自動化相對來說能滿足一般縣級城鎮需要，經濟實用，易于升級，宜在一般縣級城鎮推廣使用。饋線自動化大體分兩種類型，現分別介紹如下：
2.1 電壓-時間型
典型的電壓-時間型，由變電所斷路器和線路上的分段器構成，當線路發生故障時，變電所跳閘，線路失電，各分段器跳閘，斷路器重合后各分段器順序延時重合，合閘到故障段時，斷路器又跳閘，故障段兩端的分段器被閉鎖，再重合時，正常段恢復送電。故障段以后的正常段由聯絡開關閉合后從另一變電所供電。
該方案優點是：邏輯簡單，判斷準確，免維護（可達15年免維護期），有可靠的運行經驗（30余年），不需蓄電池。缺點是：故障隔離時間長，因為變電所斷路器要進行2次重合，故障點前的分段器要進行2次分合閘，而每臺分段器在合閘時都有7s的合閘時間，一般在1min左右，如果分段開關較多，可能達2min。若故障是相間金屬短路時，故障點后的開關要用低電壓逆向閉鎖是不可靠的，將使另一端正常段也會有1min以上的停電。我們采用該方案。
電壓-時間型在近年來又有一種變型，即電壓-電流-時間型，該方案分段開關可直接斷開故障電流，在邏輯判斷中使用故障電流值，使故障隔離時間縮短一半。但該方案定值較難整定，判斷錯誤時會引起誤動作。
2.2 電流型：
該方案發生故障時變電所的斷路器跳閘，同時各分段開關將電流參數傳送至子（主）所，子（主）所根據各分段開關傳來的電流參數，算出故障段的位置，發出指令，將故障段兩端的開關閉鎖在分閘位置，恢復非故障段的供電。
本方案的特點是：需要通訊通道（光纜）、子（主）所。有些廠家介紹該方案不如電壓-時間型造價高，通信中斷時自動轉換為電壓-時間方式運行。
綜上所述，筆者認為一般縣級供電企業宜采用電壓-時間型方案，但要規劃保留升級可能，以便以后可以不斷完善。
以上為梁山縣供電公司10kV配網改造的經驗，適用于中等發展水平的縣級城鎮。同時我們在改造中存在以下主要問題：道路規劃不到位，造成施工時，需拆遷臨時房屋，施工難度較大；地下設施圖紙不齊全，造成荷載計算困難，造成不安全因素；在原線路改造時施工難度大，停電時間較長；公用變、低壓改造、下戶線與高壓主干線改造不同步，造成設計難度增加，施工費用增加。
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