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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:54:19
城市电网的发展目标
任思真
(新建县恒湖供电有限责任公司，江西新建330123)
摘要：城网改造必须树立超前意识，简化城网电压等级；变电站采用气体绝缘组合式电器、点网式供电方式、国外先进的“4×6网络”接线方式；采用电缆和绝缘架空线配电，应用微机保护技术。配电网自动化系统采用配电管理系统(DMS)。
关键词：电网；标准化；小型安全化；自动化
长期以来，我国各地的城市电网不同程度地存在着供电可靠性差、电能质量差的情况，这直接影响到经济效益和社会效益。虽然供电部门在抓紧改造，但却偏重于解决眼前的问题，对长远问题欠考虑。为避免重复投资，应当遵照《城市电网规划设计导则》的要求制定发展规划，同时必须树立超前意识，更新观念，各项指标必须全面考虑，长远规划。笔者认为，“标准化、小型安全化、自动化”等是城市电网的发展目标。
1 城市电网电压等级的标准化
标准化涉及的范围甚广，这里着重讨论城市电网电压等级问题。我国的城市电网，除东北地区为220KV、66KV、10KV和380/220V四级电压外，绝大多数城市均采用220KV、110KV、35KV、10KV和380/220V五级电压。综合分析，全面考虑采用四级电压比较合理。现从城市的发展情况看，简化电压等级必须尽早着手，否则日后更加困难，国外已有前车之鉴。为满足国民经济高速发展和人民生活水平不断提高对电能增长的需求，许多城市解决了超高压电源直接引入负荷中心的问题。与此同时，还必须配套提高供电能力和降低配电网的损耗，而简化电压等级是行之有效的措施。具体来说就是取消35KV、10KV两级电压，逐步采用20KV一级电压取而代之。这样就能提高供电能力，降低配网损耗，扩大供电范围，减少线路走廊和提高电能质量。
根据近几年统计，我局辖区的10～220KV电网全部网损为6.42～6.71，其中10KV配网的损耗占总损耗的74.2～83。由此可见，配网损耗极需降低。若全国每年的配电量按5000×109KWH考虑，配电网损率只要能降低2～3个百分点，则每年相当于增加一个1000MW装机容量的发电厂。更何况使配电网电压升高一倍，就等于把网损降到原来的四分之一。
2 城市电网结构的小型化与安全化
随着城市建设的全面发展，寸土寸金，必须最大限度地考虑节约与合理用地的问题。城市电网小型化是现代化城市发展的客观要求。气体绝缘组合电器(GIS)占地面积小、供电可靠性高、安装维护方便。虽然一次投资较高，但因效益投资比相对合理，因此在我国城市建设中逐渐得到推广。例如，上海市区的地下变电站，全部采用GIS，3×240MVA的变压器，电压为220/110/35KV，分别为3/4/12电缆进出线，占地面积只有2000多平方米。城市电网还应适当采用“点网式”供电方式。例如110KV变电站中的三台变压器，分别按T型接在三回线路上，全部由双端电源供电。如果一旦发生故障，则由电源变压器内的断路器动作切除。此种接线方式供电可靠性高，变压器能经常保持经济运行，由于省掉主变高压侧的断路器和隔离开关，减少了占地面积。
美国生产的全绝缘配电变压器甚至可泡在水中安全运行。据报导，国外发达城市没有架空线路和杆上变压器，全用电缆。硅橡胶预制附件可有效地减少或防止事故发生。我国引进的流水线已经投产，价格约为进口产品的1/3～1/2。为了保障居民生命财产的安全，对防火防爆提出了更加严格的要求，供电必须安全可靠，设备需要更新换代，充油设备应当淘汰。我国通常采用的少油断路器，遮断容量小，需要逐步采用SF6或真空金属铠装式开关柜和环网开关。
在此应当指出，美国和加拿大的专利技术——“4×6网络”值得认真研究。这一新的接线方案的物理概念可用四个平面三角形构成的立体锥(其中一个三角形为底面，其余三个三角形为三个侧面)来表征。该锥体的四个顶点即该接线方案的4个节点；六条边上各装一台断路器，共计6台断路器，故称之谓“4×6网络”。对于大型变电站来说，该方案与传统的双断路器、一个半断路器或一又三分之一断路器等接线方式相比，具有许多优点。例如，断路器可减少40，变压器容量将节约33，短路容量和线路载流量均会显著下降，同时还具有占地面积小和供电可靠性高等特点。这一新的接线方案，我国电力系统正在应用推广。高层建筑的负荷，一般不大于10MW，较适于采用环网开关供电。环网开关为固定式结构，设备紧凑，体积较小，可根据需要增减，安装使用方便；同时供电可靠性较高，隔离故障后容易恢复对用户供电。我国现已生产出几种不同型式的无油环网开关，可望很快得到推广，这有利于减少变电站的出线回路数。城市新建的开发区和生活区，应当同步建造开闭所和区街变电所，场地和设备包括补偿电容器和抽屉式低压配电屏，以提高变压器低压侧保护，增强供电可靠性。为降低配网损耗，国内外从80年代开始研究“非晶合金”变压器(AMT)，其最高电压和最大容量分别为35KV和2500KVA。非晶合金的厚度约为硅钢片的1/10，因其导磁率较高，矫顽磁力很低，所以，空载损耗比我国现在推广的S9、S11系列的低损耗变压器还要低70左右。GE公司生产的箱式变，由AMT、高压负荷开关(或熔断器)和低压开关等共箱构成，注入硅油或不燃介质，而散热器则装于总箱之外，圆满地解决了箱变内部温度升高的问题，值得借鉴和研究。
3 城市电网运营的现代化与自动化
随着计算机技术的推广，电力系统自动化技术发展很快，而且正在向配电网大力渗透。电力系统自动化主要对发电和输电进行安全监控和经济调度；配电网自动化原先主要偏重于对负荷直接调控和安全监测，而现在却不同了。先进国家城市电网的自动化，不仅重视负荷的自动调控，而且关注经营管理方面的诸多问题，例如用电管理、设备管理、运行与事故分析、地形位置显示和规划设计等均采用配电管理系统(DMS)。以信道命名的电力负荷控制，繁琐而不科学。无线电、音频和工频等控制手段，均不同程度地存在问题，而载波控制最具发展前途，解决了上述存在的问题。用电管理内容很多，抄表、计费和收费是其中的重要问题之一。人工抄表十分麻烦，容易出错，管理困难，因此许多国家都在研究自动化抄表装置。发展方向是煤气、水、电等自动抄表一体化，只要专用汽车从大街上驶过，多种表计便可一次抄完。当前有的国家已经或即将实现，我国一些大中城市已开始使用这些自动装置，但表计必须更新换代，建议与先收费后用电，以及窃电监视等一并考虑。
城市电网管理系统发展目标是：实现功能多样化和系统综合化；其结构形式应当采用开放式分布系统，便于接入的扩展；在配电系统自动化、变电站和区街变等综合自动化的基础上，实现管理系统的科学化与现代化，最终尚需与用户进行计算机联网，以负荷侧管理为手段来缓解供需矛盾；提高供电可靠性与电能质量，优化无功补偿和潮流分布，降低网损，以取得良好的经济效益和社会效益。江西电力职业技术学院学报
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