城镇配网改造探讨
http://www.51xue.org.cn 2007/6/6 源自:中华职工学习网 【字体：
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摘要：该文总结了梁山县县城10kV配网改造设计、施工中的经验和教训。论述了配网结构的总体规划，馈线自动化、杆塔、导线等设备的选型和设计原则及铁塔基础的施工方法。
目前，各地县级城镇电网正在进行改造，其中10kV配电网改造是其中的重点工作之一，我们通过梁山县城10kV配网改造的实践，总结了经验和教训，供同行们参考。
1 10kV配网线路
1.1 变电所(电源点)的布置
变电所(电源点)的布置直接关系到运行的经济性、可靠性、安全性。由于历史原因，梁山县城由110kV南关变、35kV北关变、110kV西郊变供电，基本满足供电要求。但存在以下问题：110kV西郊变在梁山西北郊，距负荷中心较远，有远水不解近渴之感：35kV北关变电所损耗较大，容量较小，当110kV南关变停电时容量不能满足要求；110kV南关变距负荷中心近、容量大，全县城近65%的负荷由该所供电。由于历史原因我们现在对此不好改造，建议县级城区电源点规划时根据负荷及地理情况，建两座(有条件建三座)以上110kV变电所，满足其中一所停电，其余所照样能带正常负荷的要求，构成较理想的电源点，为10kV配电网络的构筑打下坚实的基础。 1.2 10kV配网线路结构
随着客户对供电可靠性要求的提高，原来辐射状单电源的结构已不适应客户的要求，可以采用双电源并行，客户双电源进线加备自投的方式，但其投资高，客户备自投改造量也大，不适应当前一般县级城镇的应用。另一种方式是两条从不同变电所(电源点)出线的配电线路在终端用联络开关联络，中间用分段开关分段(电缆线路用环网柜)。正常时联络开关断开，分段开关合上；故障时，自动切除故障段，非故障段从另一变电所供电。分段开关数量可根据线路长短，配变多少来配置，分段开关越多，故障时停电用户越少，运行越灵活，但切除故障时间越长，造价越高。这种方式投资少、见效快，广泛适用于县级城镇。我们共20条线路，每两条从不同变电所出线的线路组成一对，共组成10对手拉手线路，每对采用三开关四分段为整个县城供电。
1.3 线路相序
在手拉手双电源配电网，联络、分段开关动作，切除故障，恢复送电过程中，供电电源改变，故线路相序一定要对应。线路相序宜以一个主变变电所为电源，背向变电所，从左到右(或从上至下)为A、B、C相，直至另一变电所。现在变电所多用中置柜、电缆出线，实现换相十分方便，若有架空一变电所，则应以该所为电源侧，背向变电所设置相序。我们以带全县城近65%负荷的110kV南关变电所为基准设置线路相序。
1.4 线路走廊
线路走廊应与建设局等有关部门协商确定，一般宜在人行道树的位置(人行道上，距路沿石0.5m)沿城市道路架设，如果条件受限也可在绿化带位置架设。我们主干线路选在南北道路西侧人行道树位置，分支线路选在东西道路北侧人行道树位置。这样比较美观大方，不与通讯线路干扰。在满足技术条件的要求下，杆塔位置要离开路口，不宜正对房门口，以便顺利施工。
线路建设中双回同杆架设节省走廊，也比较经济，而且故障时切除故障段所停的客户数量较少，故在负荷较密集的路段宜采用双回同杆架设线路，以道路为分界线，路左侧用左侧线路供电，路右侧用右侧线路供电。在负荷较小的道路段宜架设单回线路。我们在负荷密集的水泊中路、水路南路架设了双回同杆线路，其余沿道路架设了单回线路。
1.5 导线选择
采用电力电缆有利于美化环境，提高供电可靠性，但价格高，不便检修，可在最繁华路段采用；架空线路，便于施工和检修。绝缘架空线有普通型和轻型，普通型绝缘层较厚，允许与树木频繁接触，轻型绝缘层较薄，允许与树木不频繁接触，可根据具体情况选用。绝缘线雷击后易断线，风荷较大，弧垂较大，档距要求较小，适用市区选用，郊区可选裸钢芯铝绞线。
导线截面宜用10～20年（中长期）预测负荷，一般城区走廊受限，改造新建难度大，主干线路建设后寿命较长，故障时还要转移负荷，故导线线径宜选大一点，现在看来一般应不小于150mm2，以防重复投资。我们主干选用240、185mm2两种，分支选用120、70mm2两种。
1.6 杆塔及基础
受力杆如转角、T接、耐张杆，由于在大区拉线受限，宜用钢管塔，直线杆宜根据荷载选用相应弯距的砼杆。选用砼杆时根据线路重要性及经济条件可采用普通砼杆和预应力砼杆。我们同杆架设低压线和通讯线路，采用18m普通砼杆。
钢管塔基础一般有两种，即深埋式和浅埋式。一般设计采用浅埋式，开挖面积较大，在位置受限的城区不便施工。我们选用深埋式灌注桩基础。直径1.5m左右。施工时采用人工开挖，实践证明既经济实用，又不需其它配套设备，无噪音，无污染。深埋灌注桩铁塔基础和人工开挖的施工工艺在城区应广泛推广。
1.7 金具、绝缘子选择
绝缘架空线用的新型金具较多，如耐张线夹的型式就有楔式、螺栓式，材料有铝合金、铸钢，可根据具体情况合理选用，但应注意校验握力。节能型金具虽一次性投资较大，但从长远来看还是合算的，应优选选用。在选用金具时注意选用配套绝缘罩。 复合绝缘子，重量轻，防污闪，施工方便，减少运行维护工作量，应优先选用。因绝缘线雷击后易断线，故在架空绝缘线路中应优先选用防雷绝缘子。
2 自动化设备
配网自动化设备功能强大，技术含量高，投资也高，适用于大中城市。馈线自动化相对来说能满足一般县级城镇需要，经济实用，易于升级，宜在一般县级城镇推广使用。馈线自动化大体分两种类型，现分别介绍如下：
2.1 电压-时间型
典型的电压-时间型，由变电所断路器和线路上的分段器构成，当线路发生故障时，变电所跳闸，线路失电，各分段器跳闸，断路器重合后各分段器顺序延时重合，合闸到故障段时，断路器又跳闸，故障段两端的分段器被闭锁，再重合时，正常段恢复送电。故障段以后的正常段由联络开关闭合后从另一变电所供电。
该方案优点是：逻辑简单，判断准确，免维护（可达15年免维护期），有可靠的运行经验（30余年），不需蓄电池。缺点是：故障隔离时间长，因为变电所断路器要进行2次重合，故障点前的分段器要进行2次分合闸，而每台分段器在合闸时都有7s的合闸时间，一般在1min左右，如果分段开关较多，可能达2min。若故障是相间金属短路时，故障点后的开关要用低电压逆向闭锁是不可靠的，将使另一端正常段也会有1min以上的停电。我们采用该方案。
电压-时间型在近年来又有一种变型，即电压-电流-时间型，该方案分段开关可直接断开故障电流，在逻辑判断中使用故障电流值，使故障隔离时间缩短一半。但该方案定值较难整定，判断错误时会引起误动作。
2.2 电流型：
该方案发生故障时变电所的断路器跳闸，同时各分段开关将电流参数传送至子（主）所，子（主）所根据各分段开关传来的电流参数，算出故障段的位置，发出指令，将故障段两端的开关闭锁在分闸位置，恢复非故障段的供电。
本方案的特点是：需要通讯通道（光缆）、子（主）所。有些厂家介绍该方案不如电压-时间型造价高，通信中断时自动转换为电压-时间方式运行。
综上所述，笔者认为一般县级供电企业宜采用电压-时间型方案，但要规划保留升级可能，以便以后可以不断完善。
以上为梁山县供电公司10kV配网改造的经验，适用于中等发展水平的县级城镇。同时我们在改造中存在以下主要问题：道路规划不到位，造成施工时，需拆迁临时房屋，施工难度较大；地下设施图纸不齐全，造成荷载计算困难，造成不安全因素；在原线路改造时施工难度大，停电时间较长；公用变、低压改造、下户线与高压主干线改造不同步，造成设计难度增加，施工费用增加。
目前，各地县级城镇电网正在进行改造，其中10kV配电网改造是其中的重点工作之一，我们通过梁山县城10kV配网改造的实践，总结了经验和教训，供同行们参考。
1 10kV配网线路
1.1 变电所(电源点)的布置
变电所(电源点)的布置直接关系到运行的经济性、可靠性、安全性。由于历史原因，梁山县城由110kV南关变、35kV北关变、110kV西郊变供电，基本满足供电要求。但存在以下问题：110kV西郊变在梁山西北郊，距负荷中心较远，有远水不解近渴之感：35kV北关变电所损耗较大，容量较小，当110kV南关变停电时容量不能满足要求；110kV南关变距负荷中心近、容量大，全县城近65%的负荷由该所供电。由于历史原因我们现在对此不好改造，建议县级城区电源点规划时根据负荷及地理情况，建两座(有条件建三座)以上110kV变电所，满足其中一所停电，其余所照样能带正常负荷的要求，构成较理想的电源点，为10kV配电网络的构筑打下坚实的基础。 1.2 10kV配网线路结构
随着客户对供电可靠性要求的提高，原来辐射状单电源的结构已不适应客户的要求，可以采用双电源并行，客户双电源进线加备自投的方式，但其投资高，客户备自投改造量也大，不适应当前一般县级城镇的应用。另一种方式是两条从不同变电所(电源点)出线的配电线路在终端用联络开关联络，中间用分段开关分段(电缆线路用环网柜)。正常时联络开关断开，分段开关合上；故障时，自动切除故障段，非故障段从另一变电所供电。分段开关数量可根据线路长短，配变多少来配置，分段开关越多，故障时停电用户越少，运行越灵活，但切除故障时间越长，造价越高。这种方式投资少、见效快，广泛适用于县级城镇。我们共20条线路，每两条从不同变电所出线的线路组成一对，共组成10对手拉手线路，每对采用三开关四分段为整个县城供电。
1.3 线路相序
在手拉手双电源配电网，联络、分段开关动作，切除故障，恢复送电过程中，供电电源改变，故线路相序一定要对应。线路相序宜以一个主变变电所为电源，背向变电所，从左到右(或从上至下)为A、B、C相，直至另一变电所。现在变电所多用中置柜、电缆出线，实现换相十分方便，若有架空一变电所，则应以该所为电源侧，背向变电所设置相序。我们以带全县城近65%负荷的110kV南关变电所为基准设置线路相序。
1.4 线路走廊
线路走廊应与建设局等有关部门协商确定，一般宜在人行道树的位置(人行道上，距路沿石0.5m)沿城市道路架设，如果条件受限也可在绿化带位置架设。我们主干线路选在南北道路西侧人行道树位置，分支线路选在东西道路北侧人行道树位置。这样比较美观大方，不与通讯线路干扰。在满足技术条件的要求下，杆塔位置要离开路口，不宜正对房门口，以便顺利施工。
线路建设中双回同杆架设节省走廊，也比较经济，而且故障时切除故障段所停的客户数量较少，故在负荷较密集的路段宜采用双回同杆架设线路，以道路为分界线，路左侧用左侧线路供电，路右侧用右侧线路供电。在负荷较小的道路段宜架设单回线路。我们在负荷密集的水泊中路、水路南路架设了双回同杆线路，其余沿道路架设了单回线路。
1.5 导线选择
采用电力电缆有利于美化环境，提高供电可靠性，但价格高，不便检修，可在最繁华路段采用；架空线路，便于施工和检修。绝缘架空线有普通型和轻型，普通型绝缘层较厚，允许与树木频繁接触，轻型绝缘层较薄，允许与树木不频繁接触，可根据具体情况选用。绝缘线雷击后易断线，风荷较大，弧垂较大，档距要求较小，适用市区选用，郊区可选裸钢芯铝绞线。
导线截面宜用10～20年（中长期）预测负荷，一般城区走廊受限，改造新建难度大，主干线路建设后寿命较长，故障时还要转移负荷，故导线线径宜选大一点，现在看来一般应不小于150mm2，以防重复投资。我们主干选用240、185mm2两种，分支选用120、70mm2两种。
1.6 杆塔及基础
受力杆如转角、T接、耐张杆，由于在大区拉线受限，宜用钢管塔，直线杆宜根据荷载选用相应弯距的砼杆。选用砼杆时根据线路重要性及经济条件可采用普通砼杆和预应力砼杆。我们同杆架设低压线和通讯线路，采用18m普通砼杆。
钢管塔基础一般有两种，即深埋式和浅埋式。一般设计采用浅埋式，开挖面积较大，在位置受限的城区不便施工。我们选用深埋式灌注桩基础。直径1.5m左右。施工时采用人工开挖，实践证明既经济实用，又不需其它配套设备，无噪音，无污染。深埋灌注桩铁塔基础和人工开挖的施工工艺在城区应广泛推广。
1.7 金具、绝缘子选择
绝缘架空线用的新型金具较多，如耐张线夹的型式就有楔式、螺栓式，材料有铝合金、铸钢，可根据具体情况合理选用，但应注意校验握力。节能型金具虽一次性投资较大，但从长远来看还是合算的，应优选选用。在选用金具时注意选用配套绝缘罩。 复合绝缘子，重量轻，防污闪，施工方便，减少运行维护工作量，应优先选用。因绝缘线雷击后易断线，故在架空绝缘线路中应优先选用防雷绝缘子。
2 自动化设备
配网自动化设备功能强大，技术含量高，投资也高，适用于大中城市。馈线自动化相对来说能满足一般县级城镇需要，经济实用，易于升级，宜在一般县级城镇推广使用。馈线自动化大体分两种类型，现分别介绍如下：
2.1 电压-时间型
典型的电压-时间型，由变电所断路器和线路上的分段器构成，当线路发生故障时，变电所跳闸，线路失电，各分段器跳闸，断路器重合后各分段器顺序延时重合，合闸到故障段时，断路器又跳闸，故障段两端的分段器被闭锁，再重合时，正常段恢复送电。故障段以后的正常段由联络开关闭合后从另一变电所供电。
该方案优点是：逻辑简单，判断准确，免维护（可达15年免维护期），有可靠的运行经验（30余年），不需蓄电池。缺点是：故障隔离时间长，因为变电所断路器要进行2次重合，故障点前的分段器要进行2次分合闸，而每台分段器在合闸时都有7s的合闸时间，一般在1min左右，如果分段开关较多，可能达2min。若故障是相间金属短路时，故障点后的开关要用低电压逆向闭锁是不可靠的，将使另一端正常段也会有1min以上的停电。我们采用该方案。
电压-时间型在近年来又有一种变型，即电压-电流-时间型，该方案分段开关可直接断开故障电流，在逻辑判断中使用故障电流值，使故障隔离时间缩短一半。但该方案定值较难整定，判断错误时会引起误动作。
2.2 电流型：
该方案发生故障时变电所的断路器跳闸，同时各分段开关将电流参数传送至子（主）所，子（主）所根据各分段开关传来的电流参数，算出故障段的位置，发出指令，将故障段两端的开关闭锁在分闸位置，恢复非故障段的供电。
本方案的特点是：需要通讯通道（光缆）、子（主）所。有些厂家介绍该方案不如电压-时间型造价高，通信中断时自动转换为电压-时间方式运行。
综上所述，笔者认为一般县级供电企业宜采用电压-时间型方案，但要规划保留升级可能，以便以后可以不断完善。
以上为梁山县供电公司10kV配网改造的经验，适用于中等发展水平的县级城镇。同时我们在改造中存在以下主要问题：道路规划不到位，造成施工时，需拆迁临时房屋，施工难度较大；地下设施图纸不齐全，造成荷载计算困难，造成不安全因素；在原线路改造时施工难度大，停电时间较长；公用变、低压改造、下户线与高压主干线改造不同步，造成设计难度增加，施工费用增加。
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