摘要:配电网是电力系统的重要组成部分。提高配电线路的设计要求,可以提高供电的可靠性。配电线路布点多、涉及面广、供电半径长、路径复杂、设备健康状况参差不齐,受气候条件、地理条件、外部环境的影响较大,又直接连接客户端,供用电情况复杂,这些都直接或间接影响了配电线路的安全、可靠运行。
关键词:配电网;设计要点;电力工程;
配电网是电力系统的重要组成部分,一般由配电变电站和配电线路组成,其作用是将电能分配到工、矿企业、城市、农村的用电客户,是与用电客户联系最紧密的电网,配电网络是否坚强可靠,直接影响到供电客户的供电可靠性、安全性和电能质量。
一、配电线路设计的流程
配电线路设计,从接受设计任务开始,直至提供完整的设计资料。其流程一般依次如下:接受设计任务,确定线路的起点终点和电压等级,选择导线类型,掌握地形图并规划线路路径,规划设计路径图,根据气象材料及路径确定导线截面积、档距、转角及杆塔类型,列出材料清单、编制工程预算,技术经济对比确定最佳方案,报批并形成最终设计材料。配电线路的设计应严格遵守此流程,具体的设计中,关键问题主要体现在导线类型选择、路径选择、导线面积与杆塔的选择、技术性与经济性对比等环节。
二、配网供电工程的设计现状
1.线路故障率较高。导致10kV配网供电线路故障率较高的原因是,线路运行使用过程易受绝缘性受损、绝缘材料相互交叉或是设备接触水平不高等问题的影响。此外,10kV配网供电工程的建设还容易受到雷击等自然灾害的影响,而降低10kV配网供电的安全可靠性。
2.设备老化严重。10kV配网供电系统运行过程中,因受到损坏、腐蚀以及改造等问题的影响,容易使设备出现老化,进而导致配网无法顺利进行。此外,随着现代化经济建设水平的不断进步,城市、农村的配网改造工程日趋增加,对配电网提出了较高的停电次数要求,导致配网供电运行过程频繁停电,极大地降低了配电网运行使用的质量效果。
3.配电线路维护水平不高。配电线路维护工作开展的人员,并不具备相应的专业素质,这就导致维护过程经常出现失误,大幅增加配电线路维护合理的控制难度。如,在检修配网线路时,无法发现运行使用过程存在的故障问题。这就无法对其进行及时有效的处理,一些配电运行的小问题也会随着运行时间的延长而变成大问题,即严重的配网线路损耗与停电现象。
4.自动化程度不高。配网供电工程的自动化程度是判断其运行使用可靠性的关键因素,但在实践设计控制过程中,配网自动化水平无法满足预期的补正要求,这就降低了配网供电结构的互补性。此外,10kV配网供电还会受到变电站自动化水平的影响,进而导致线路单线运行的负荷较重,最终降低配网供电运行的可靠性。
三、分析配电线路设计要点
1.气象条件的选取。根据设计地区自然条件,依据当地气象部门发布的气象区或借鉴近期实施投运并运行良好的类似工程确定的气象区域,气象条件的确定为杆塔、导线、设备等主要材料、设备选型提供了依据。
2材料型号设计要点。
(1)选择导体时候,要了解选用导线的各项技术参数,主要有型号、导线截面、外径、综合弹性系数(MPa)、计算拉断力(N)、质量(kg/km)、线膨胀系数(1/℃)等技术参数,10KV线路依据规划最大负荷电流,校核选用导线是否满足该条线路最大负荷电流及输送容量,10KV电缆线路注意要考虑环境温度对导线截面载流量的影响,要考虑预留;0.4KV线路一般依据变压器额定电流来校核,在居民区宜选用绝缘架空导线;变压器或开关、刀闸的引线也要校核导线截面,10KV侧按配变容量计算最大电流,0.4KV侧在计算电流时应考虑功率因数。为使配电网既能满足用户需求,又能达到节能的要求,应采用高于规范中一个等级来选择导线截面积,在输送负荷不变的条件下,加大导线截面积,可以减少线路电阻产生的损耗并考虑了负荷发展的需求,减少重复投资。(2)绝缘子选用主要考虑电压等级、污区划分、安全系数、来确定使用型号。还要重点考虑所在地区海拔高度,带电部分与杆塔构件的空气间隙,应满足雷电过电压、内过电压、运行电压的要求。在海拔超过1000米的地区,海拔高度每增高100米,内过电压和运行电压的间隙,应比海拔在1000米及以下地区间隙增1%,雷电过电压间隙也应相应增大。(3)金具采用《国家电力金具2002行业标准》定型产品,使用节能型金具。目前配电线路中大量应用铁磁材料金具,如悬垂线夹、耐张线夹、并沟线夹、防震锤等与导线接触的金具,这些铁磁材料制成的金具在运行中会产生磁滞损耗和涡流损耗,因此采用无磁金具或低磁金具也是节能的一种有效手段。(4)根据工程实际情况,气象区、导线截面、转角、档距和现场地质地形等,选择杆塔的类型,借鉴南方冰冻灾害,电杆应考虑选用抗拉力强、载荷等级高的普通混凝土杆,在特殊地段选用钢管杆,电杆埋深必须符合规程要求,钢管杆按设计要求埋深并浇筑混凝土并按规定时间养护后再架线。电杆基础加装底盘,作为电杆的基础承受并传递电杆重量、横担金具瓷瓶、铝绞线重量、拉盘的垂直分力等地基,也可兼作电杆定位。
3.配变设备设计要点。(1)配变选用要结合负荷发展的速度,考虑负荷的同时率,不能单一的按照最大负荷计算,季节性负荷地区可以选用调容变压器,在轻负荷地区可以考虑非晶合金节能变压器,节能型配变有利于减少配变的空载损耗。配变容量在100KVA及以上按配变容量10%~15%配无功补偿装置,配套安装氧化锌避雷器,该设备具有放电效果好、耐多重雷击、绝缘击穿率低、运行稳定等优点。(2)在配电线路分支处应装设断路器或高压跌落熔断器,推广使用具有“三遥”功能的智能型真空断路器,在配置断路器技术参数时电流比要依据该条线路实际负荷准确计算,以免整定值不合理造成越级跳闸。
四、设计防洪抗灾
鉴于近年来全国部分地区暴雨、洪水、暴雪、泥石流等自然灾害频发,对电力设施造成了严重损失,严重威胁电网安全运行。为减少损失,提高电网抗灾害能力,防洪抗灾在设计中也是必要的。应对防范措施有;(1)暴雪、低温、寒潮和强降温等灾害地区:设计时采用抗拉力强、载荷等级高的普通混凝土电杆,杆塔组立后杆根采用混凝土浇筑加固;配电线路每1公里设计在电杆双侧加装防风拉线;在灾害易发区域,导线选用拉力强的导线,适当缩小档距,以提高导线抗拉能力。(2)暴雨、滑坡、泥石流灾害地区:线路路径选择时,尽量避免不良地质现象发育地段,尽量将线路选择在排水通畅、地势较高且较平缓处,对河谷地带杆塔基础采用补强措施进行加固,提高线路抗灾能力。(3)管理措施:在运维管理阶段应及时维护、修补基面排水,防止自然冲刷、剥蚀等造成的损失,确保已有杆塔防护功能有效发挥;在灾害频发季节前后对输、配电线路及设备加强巡视和管控力度。
总之,随着经济社会持续快速发展,土地等资源日益紧张,配电线路在建设过程中用地、线路走廊和电缆通道与城市规划的衔接工作相对滞后,矛盾日益凸现,索要赔偿阻止施工的现象时有发生,极大地妨碍了电网建设进度。因此,在设计阶段设计部门应充分与地方政府及主管部门沟通,通过政府部门解决电网建设中遇到的问题,加强沟通联系,协调配合,积极推进工程建设的顺利实施,努力营造电网建设的良好环境。
参考文献:
[1]赵小龙,刘红艳,等,配电网规划设计技术导则.2019.
[2]张冰峰,李月华,周青川,等,浅谈配电网供电工程设计要点研究.2019.