城市配电网负荷特性研究与对策

城市配电网负荷特性研究与对策

陆晓芸

云南瑞滇电力工程设计有限公司，云南昆明650011

摘要：分析了城市配电网的负荷特性，指出城市配电网存在利用率低的问题，提出了提高城市配电网供电效率和供电可靠性的方案，并给出了工程案例。

关键词：城市配电网存在的问题提高城市配网供电效率解决方案提高城市配网供电可靠性解决方案

一、城市配电网存在的问题

目前，云南省内各地市的城市建设发展非常快速，大量城市综合体、康养城纷纷落地，相应地对城市配电网的建设也提出了新的要求。

城市配电网的建设与变电站（主要是指城内及近郊的110kV变电站）的数量及位置息息相关，在10kV供电半径允许的范围内，变电站变压器安装容量、变电站10kV出线间隔数量及10kV出线通道成为影响城市配电网布局的主要因素。目前，部分城市配电网存在以下问题：

1.10kV线路负载率低

下表所列线路，存在配变总容量大，但线路负载率低，线路使用效率低的情况。

2.110kV变电站变压器负载率低，10kV出线间隔无备用或少备用

根据中国南方电网《10kV及以下业扩受电工程技术导则》规定，装机容量在8000kVA（含）-40000kVA以下的小区，宜由变电站10kV开关柜出线供电。但由于10kV出线负载率低，110kV变电站变压器负载率也低。同时又存在变电站10kV出线间隔紧张，有些变压器负载率低的变电站甚至没有备用间隔的现象。

例如，下表所列的4个110kV变电站，明显存在变电站变压器负载率低，但已几乎无10kV备用出线间隔。

110kV变电站变压器负载率低，10kV出线间隔无备用或少备用，已严重地制约了变电站供电能力的发挥，使变电站的电力资源不能发挥有效的作用，使变电站的电力投资不能得到及时的回收及再利用。所以，解决因无10kV出线间隔而限制变电站供电能力应是规划城市配网的重要组成部分。

3.10kV线路通道资源紧张

城市建设需要敷设大量的管沟供强电、弱电、广电、煤气、自来水、雨水、污水通过，而这些通道基本建在绿化带或人行道，可以建设的用地范围是有限的，特别是通过老城区，通道的建设难度更大。因此，合理利用通道资源也是规划城市配网的重要组成部分。

二、提高城市配网供电效率解决方案

合理规划城市配网，提高现有配电网的使用效率，避免重复建设、盲目投资，符合国家倡导的绿色经济生态发展观。

1.合并线路提高供电效率

对负载率低的线路进行调查，调查配变容量、线路路径、日负荷特性曲线、月负荷特性曲线和年负荷特性曲线，将负载率低、线路路径方向一致、最好是负荷曲线互补的线路进行合并（拉峰填谷），提高线路供电效率，减少变电站10kV出线，从而提高线路通道利用率。

2.形成联络线路提高供电可靠性

合并负荷后，10kV线路的供电效率提高了，但配变容量增大了。为提高供电可靠性，在线路过载时转移负荷，形成联络线路是非常必要的。正常情况下联络线可以平衡负荷，遇到电源故障时，可通过联络线给用户供电，提高了供电可靠性。

工程案例：昆明供电局曾于2016年推出了“110kV宝云（兰龙潭）变电站五华银河片区新出10kV线路优化方案”，该方案通过对比、合并线路路径方向一致的10kV供电线路并与其它线路形成联络，成功地将预计新出的15回线路优化为4回线路。节约10kV出线间隔11个，节约10kV出线通道11个，节约电缆27.3km（减少63%）。实现了经济、绿色、可靠供电。

三、提高城市配网供电可靠性解决方案

根据《南方电网备自投装置配置与技术功能规范Q/CSG110012-2011》中“5.8.6对于备自投功能动作后有可能造成备用电源过载的情况，备自投装置宜设置智能联切负荷功能。”的要求，选用具有智能联切负荷功能的分布式、网络化备自投系统，可以更好地保障供电可靠性、提高供电效率。

备自投智能联切负荷系统配置在客户端配电室内。主要功能是，当客户端配电系统的一路或多路市电供电电源出现异常时，备自投智能联切负荷系统按照“多超多切，少超少切，不超不切、高超低切”、只切除超载部分的原则，根据每条10kV进线电源允许容量、各400V出线回路实际运行负荷和相应的优先级，按照系统自动生成的实时在线联切预案，并在2秒钟备自投动作周期内（失电侧进线断路器跳开后、分段断路器合闸前）自动执行，切除超载部分负荷，快速可靠完成备自投智能联切负荷控制。

备自投智能联切负荷系统，由系统级智能联切装置、站级智能联切装置、智能联切控制装置组成，通过光环网通信，保障可靠性和快速性，实现电源异常时的网络备自投及智能联切控制，保障重要负荷供电，防止电源过载，提高供电可靠性和供电效率。

备自投智能联切负荷系统预案算法为：实时数据为①当地供电部门允许每回10kV线路提供的最大供电负荷，②每回400V出线的实际供电负荷，③切除负荷的轮次即负荷等级。当任何一回10kV线路失电，系统将根据总的实际供电负荷与剩余带电的10kV线路的最大供电负荷只差计算出是否需要切除负荷、需要切除多少负荷、切除哪些负荷等。

工程案例1：西山区老螺蛳湾片区旧城改造塔楼部分供电工程（A1-4地块）

备自投智能联切负荷系统分两级控制，中心开闭所网络备自投联切控制和分配电室优化联切控制。中心开闭所网络备自投装置工作在顶层，在一路或者多路进线失电的情况下，按照预案快速启动网络备自投，以平衡负荷，并控制各分配电室的备自投装置，以启动优化联切；每个分配电室各配置1套站级智能联切装置，负责对本配电室的负荷进行判断，如果存在超负荷的情况，则接收中心开闭所系统级优化智能联切装置的命令，启动三级负荷优化联切；通信异常时，则启动安全联切控制。标注为三级负荷的各分配电室的低压出线开关带分励脱扣器和断路器状态输出，采用低压多功能电力仪表实现负荷数据的测量，通过通信接口接入智能系统，实现三级负荷的快速联切控制。

工程案例2：昆明尊良房地产开发有限公司盘龙区周家营石闸村城中村改造项目（瑞鼎城）二期（商业部分）10kV配电工程（过渡方案）

备自投智能联切负荷系统的功能要求及系统预案算法原理与上一案例相同，但本工程主接线的特点是备供电源只能保证一级负荷，正常运行时，由主供电源供电，分段断路器处于合上位置。当主供电源失电后，需跳开二、三级负荷，才能合上备供电源。因此设计主接线时，一级负荷并不是均分到所有配电室，而是部分配电室供二、三级负荷，部分配电室供一、二、三级负荷。当主供电源失电后，只有二、三级负荷的配电室（2#商业配电室和3#商业配电室），跳开失电的10kV电源断路器，不合10kV分段断路器，相应的二、三级负荷失电；有一、二、三级负荷的配电室（1#商业配电室、4-1#商业配电室、4-2#商业配电室和5#商业配电室）由备自投装置跳开失电电源断路器，智能联切配电系统根据系统预案切除部分超载二、三级负荷，最后再合上备供电源进线断路器。电源恢复正常时，备自投实现电源自投自复功能，即自动恢复10kV主供电源供电，手动恢复切除的二、三级负荷的供电。

该方案的特点是：对于只有二、三级负荷的配电室，低压出线开关不需要带分励脱扣器和断路器状态、不需要安装低压多功能电力仪表实现负荷数据的测量，因此简化了算法，节约了投资。

结束语：

综上所述，关注负荷特性、建立10kV联络线路、应用备自投智能联切负荷系统，有助于合理规划、建设的城市配电网，提高城市配电网的供电效率和供电可靠性；有助于建设绿色、经济、安全城市配电网，践行绿色经济生态发展观。