摘要：針對廣西水利電業(yè)有限公司所轄縣城電網(wǎng)的現(xiàn)狀及存在的主要問題，從技術(shù)的角度，提出縣城電網(wǎng)改造的措施和建議以及應注意的問題。
關(guān)鍵詞：電網(wǎng)改造；縣城電網(wǎng)
1 問題的提出
廣西從1997年開始一直到2005年，對農(nóng)村電網(wǎng)進行了全面改造，使得90%以上的10 kV線路及低壓臺區(qū)得到了整改，提高了用電的安全性、可靠性，減少了線損，降低了電價，大部分偏遠山區(qū)用上了電。
然而，廣西縣域面積占全區(qū)總面積的91%，全區(qū)73%的人口集中在縣域，目前我區(qū)縣域的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化水平、非農(nóng)化程度比較低，整體實力與全國有一定差距，因此，加快廣西經(jīng)濟的發(fā)展，空間在縣，潛力在縣，后勁在縣，出路也在縣。隨著縣域經(jīng)濟的建設與發(fā)展，加快了城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展的步伐，在這種新形勢下，電力需求發(fā)展迅猛，比如廣西的靖西縣，就是較典型的例子，從2002年至2004年，用電量從181 Gwh發(fā)展到455 Gwh，平均每年增長58%。
但是，縣城電網(wǎng)改造力度遠滯后于農(nóng)村電網(wǎng)改造，縣級公司的主網(wǎng)架相當薄弱，有些縣城僅有一座中心變電站，或一條10 kV掛燈籠式供電，10 kV供電線路還存在超供電半徑進行供電。供電能力不足和供電質(zhì)量差已成為制約縣城經(jīng)濟發(fā)展的一個主要因素。
近年來，廣西的縣城和全國的大多數(shù)地區(qū)一樣，夏季高峰負荷連年增長，使得城市電網(wǎng)中最薄弱且改造難度最大的中、低壓電網(wǎng)面臨極大壓力。國家電力部門的領(lǐng)導人曾一針見血地指出：“若城市配電網(wǎng)不加緊改造，不僅影響電網(wǎng)的安全運行，而且直接影響千家萬戶生命財產(chǎn)安全。因此，這一問題必須引起地方政府和電力部門的高度重視。城網(wǎng)改造建設，提高供電能力和電能質(zhì)量，已成為各地所面臨的重要問題和緊迫任務，已經(jīng)到了刻不容緩的地步?！笨梢?，加速建設縣城電網(wǎng)改造已迫在眉睫。
2 縣城電網(wǎng)存在的主要問題
廣西有14個地市，92個縣(市)，土地面積23萬km2，“十五”期末總?cè)丝跒?800萬。廣西水利電業(yè)有限公司及所屬43個縣公司電網(wǎng)覆蓋了廣西11個地區(qū)，43個縣、市土地面積11.5萬km2，占全區(qū)的50%，“十五”期末總?cè)丝跒?696.3萬，占全區(qū)的35.34%。
廣西水利電業(yè)有限公司及43個所屬公司，自從成立以來每年供電量以5%～8%的速度增長。2005年總的供電量為6731 GWh，其中：（1）桂東區(qū)供電量3690 GWh；（2）桂西南區(qū)供電量1006 GWh；（3）桂西北區(qū)供電量940 GWh；（4）桂北區(qū)供電量1095 GWh。“十五”期后三年是五十年一遇的大旱年，在枯水期經(jīng)常拉閘限電、輪流分片供電，只能保住農(nóng)田灌溉和重要負荷的供電，形成了供不應求的局面，嚴重地影響了工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，同時在很大程度上也限制了負荷的增長。
2.1 縣城電網(wǎng)電力負荷增長迅猛
縣城是電力負荷集中地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計，其用電量約占全縣總用電量的70%～80%。隨著我區(qū)縣域經(jīng)濟的不斷發(fā)展及城市用地面積的擴大，城市用電量增長很快。從用電分類構(gòu)成看，主要有居民生活、工業(yè)兩大類負荷。
生活用電的特點是面廣而分散，家用電器數(shù)量很大，使用時間比較集中，直接影響到負荷峰值。 隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，居民生活進一步提高，生活方式的改變，使居民家庭生活用電量迅速增加。據(jù)統(tǒng)計，居民生活用電量的增長率和占總用電量的比重都逐年上升，在一些經(jīng)濟比較發(fā)達的地方，居民生活水平高，晚間業(yè)余及社交活動較多，家用電器擁有量比較大，生活用電就比較多。但由于嚴重缺電，城市電網(wǎng)供電能力不足，居民生活用電受限制，用電連續(xù)性和可靠性得不到保證。特別是夏季，用電高峰電量陡增，電力不足矛盾突出。
目前工業(yè)用電負荷仍占較大比重，比如，除各縣普遍開發(fā)新建的各種工業(yè)園區(qū)外，比較具有特色的如廣西水利電業(yè)有限公司所轄的大新縣、靖西縣、德保縣錳礦、鋁礦加工業(yè)；岑溪市大理石材加工業(yè)；南丹縣礦產(chǎn)加工業(yè)等。總之，從近幾年來縣城發(fā)展情況看，用電負荷需求量呈逐年遞增趨勢，大致可用表1來表達。對電能質(zhì)量、供電可靠性要求提高，普遍出現(xiàn)城網(wǎng)不能充分滿足各方面要求的現(xiàn)象。
這樣的增長速度給縣城電網(wǎng)帶來很大壓力，相當多的設備因過負荷而發(fā)生故障，許多地方都有難以應付之感。在負荷增長中，用電結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，居民用電和第三產(chǎn)業(yè)負荷上升，加重了中、低壓配電網(wǎng)的負擔。因此，低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量差，故障發(fā)生頻繁。
2.2 電網(wǎng)建設滯后，不能滿足經(jīng)濟高速發(fā)展的需要
據(jù)統(tǒng)計，全國發(fā)電量的85%是經(jīng)由35～110 kV供配電網(wǎng)送給用戶的，約80%電量是在城市電網(wǎng)內(nèi)銷納的，這些網(wǎng)絡的數(shù)量是從總量上標示了城市電網(wǎng)的供配電能力。
長期以來，我國電網(wǎng)工程的投資落后于發(fā)電工程的投資。每千瓦發(fā)電容量配有35～1l0 kV線路，1980～1981年平均為40.2 km，以后逐年降低，到1993～1994年平均不足24 km，僅為1980年的86%，且連年來幾乎成線性關(guān)系下降。相應配有的變電容量，1980~1981年為20.2 MVA，1993～1994年降為18.9 MVA，而從發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)的容量增長關(guān)系看，1994年與1980年相比，全國發(fā)電裝機容量增加2.01倍，用電設備容量增加2.02倍，而同期的變電容量和線路數(shù)量僅分別增長1.92和0.8倍。電網(wǎng)的增長明顯低于發(fā)電和用電兩頭，成了把電能從電廠送到用戶的“瓶頸”，電網(wǎng)建設明顯滯后。
隨著西部大開發(fā)和西電東送工程的實施，廣西水利電業(yè)有限公司及所屬公司開采礦企業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工企業(yè)的迅速崛起；形成了有電不能送，有電不能用的卡脖子現(xiàn)象，嚴重影響了縣城經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，特別是對工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，對推進城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展的步伐造成較大的制約，限制了這些縣域的經(jīng)濟發(fā)展。
2.3 電網(wǎng)技術(shù)落后，設備老化，存在安全隱患
各縣現(xiàn)有的網(wǎng)絡中，配電設備普遍陳舊、技術(shù)落后，小截面老舊線路、老式油斷路器、老式柱上斷路器等仍大量被使用；存在著用戶線、專用變直接搭接主干線，導致發(fā)生事故或需檢修線路，停電范圍大，線路自動分斷控制能力差等等。隨著城區(qū)建設的不斷擴大和發(fā)展，居民樓房密集，架空線間安全距離遠達不到要求，況且，老舊電纜在鬧市區(qū)穿過，其絕緣性能及各項技術(shù)指標不符合安全距離的要求。這些設備的“帶病”運行，不但存在著安全事故隱患，而且不符合城市規(guī)劃的發(fā)展需要。
2.4 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，供電可靠性不高，電壓質(zhì)量低
廣西水利電業(yè)公司所屬縣電網(wǎng)供電區(qū)內(nèi)的l0 kV線路，大部分建于20世紀70年代末或80年代初，架空裸導線主干線過長、分支多、導線截面過小，據(jù)統(tǒng)計，低壓配電網(wǎng)中，不少街巷還有20～25年未維修和改造的，其導線和附件都是按當年居民用電水平設計的，遠不能適應目前配電負荷的要求。此外，現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)普遍比較薄弱，供電可靠性差，許多地方在扣除系統(tǒng)電源不足限電因素后，供電可靠性不到99.6%，事故停電頻頻，而且線損率高，有的高達15%以上。
3 解決問題的措施、建議和應注意的問題
廣西水利電業(yè)公司所屬公司縣城電網(wǎng)是農(nóng)村電網(wǎng)的重要組成部分，它既有農(nóng)村電網(wǎng)的基本特點，又有城市電網(wǎng)的某些特點。 因此，在進行各縣縣城電網(wǎng)改造時，既要充分吸取農(nóng)村電網(wǎng)幾十年的建設經(jīng)驗，又要參考我國其他城市和國外配電網(wǎng)的建設經(jīng)驗，根據(jù)各地電網(wǎng)的發(fā)展水平和基礎(chǔ)條件，以及經(jīng)濟發(fā)展對電網(wǎng)的不同要求，從實際出發(fā)，結(jié)合地區(qū)特點，制定具體實施方案。
3.1 重視電網(wǎng)的規(guī)劃工作
電網(wǎng)在電力市場中作為一個中間環(huán)節(jié)而存在，同時接受發(fā)電企業(yè)和零售企業(yè)或用戶的委托按要求提供輸電服務。因此，對于發(fā)電企業(yè)，電網(wǎng)是下游瓶頸；對供電企業(yè)或零售商，電網(wǎng)又是上游瓶頸，因此，搞好規(guī)劃工作，從長遠看是最大的效益。通過多年的實踐證明，電網(wǎng)規(guī)劃必須要以負荷預測為依據(jù)，而負荷預測要有科學性，才能有準確性，因此，工作中要重視負荷資料的搜集，不斷根據(jù)新的情況做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。此外，對規(guī)劃中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)原則等一些主要問題，如電網(wǎng)接線模式、變配電所的主接線、合理容量的配置、用戶供電方式等，需在詳細的技術(shù)、經(jīng)濟論證基礎(chǔ)上，確定規(guī)劃的技術(shù)原則。要做好城網(wǎng)規(guī)劃，重點把握以下幾點：
（1）城網(wǎng)首先應滿足電源送出要求和穩(wěn)定可靠的供電能力，以適應電力市場流通及消費的需要。電網(wǎng)覆蓋面大，極大部分發(fā)電量是通過它被吸收的，它直接聯(lián)系著廣大用戶，要有充足的供電能力來滿足不斷增長的需求，尤其是經(jīng)濟和社會發(fā)展迅速的地方，對這點要予以特別重視。城市電網(wǎng)因電源有限，所以要求城網(wǎng)具有快速從上級或區(qū)外電網(wǎng)獲得最大補充電源的能力。
（2）電網(wǎng)要有一定裕度和應變能力。這個觀念在城網(wǎng)規(guī)劃設計中十分重要，因為經(jīng)濟發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，是一個動態(tài)過程，其中包含許多相互制約而不確定的因素，一個遠景發(fā)展目標不可能預先在一張藍圖上完全確定下來。因此，要求城網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有足夠的“彈性”，包括有足夠的設備容量和檢驗各種可能出現(xiàn)運行方式時的應變能力，對前后階段網(wǎng)架要考慮其相關(guān)性并作合理協(xié)調(diào)。
（3）電網(wǎng)接線簡明，層次清晰。長期以來有一種觀點認為，簡單主接線型式只適用于某些三類用戶，而當今的發(fā)展趨勢卻要求城市電網(wǎng)盡可能的采用簡單接線形式。運行經(jīng)驗表明，復雜接線型式在一定條件下不僅不能提高而且反而降低了可靠性。因為電力技術(shù)的發(fā)展和進步，電器設備可靠性提高為簡化接線創(chuàng)造了條件。
3.2 優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建設環(huán)網(wǎng)
為進一步提高利用率和供電可靠性，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)推廣采用多回線、各式環(huán)網(wǎng)、分多段、多連接方式。
10 kV配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，主要是按供電可靠性的要求逐步構(gòu)成正常方式下放射式運行的環(huán)網(wǎng)，不論電纜或架空線網(wǎng)，都由變電所10 kV若干回出線組成相對獨立的、供電范圍不交叉、重復的片狀分區(qū)配電網(wǎng)。建議采用多分段、多聯(lián)絡的環(huán)形供電網(wǎng)絡接線，使之在故障時可轉(zhuǎn)移負荷、縮短恢復供電時間。
低壓配電網(wǎng)，主要以架空線為主，按街道布置，沿途直接向用戶供電。低壓電網(wǎng)的電源以桿上變壓器、配電變電所為主，配電變壓器盡可能貼近負荷中心，縮小低壓網(wǎng)，必要時小容量變壓器深入用戶。桿上變壓器配置容量以400 kVA為標準，配電變壓器配置容量以800 kVA為標準，低壓架空干線統(tǒng)一為120 mm2，為進一步滿足居民生活用電需要，做到一戶一表，平均供電能力4～8 kW。在整治配電網(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面，應注意以下幾個問題：
?。?）優(yōu)化供電半徑。供電半徑就是指線路按照某種規(guī)格架設，在所供負荷及電壓等級下，保證電壓降低在某一限度內(nèi)的合理輸送距離。
合理的供電半徑不僅能提高電網(wǎng)的輸送功率，而且還降低線損，保證供電質(zhì)量。所以，要盡量將l0 kV線路伸入0.4 kV系統(tǒng)的負荷中心，并且以放射形式配線，盡量縮短0.4 kV供電半徑，將城區(qū)供電半徑控制在8 km以內(nèi)，這是減少電壓偏差，降低電網(wǎng)損耗，提高電壓質(zhì)量的有效措施之一。
?。?）提高供電可靠性。著重把握以下原則：變電站中失去任一回進線或一組降壓變時，必須保證向下一級配電網(wǎng)供電。
高壓配電網(wǎng)中一條架空線或一條電纜、變電站中一組降壓變發(fā)生故障停運時，在正常情況下，除故障段外，不停電；不得發(fā)生電壓過低，不允許設備過負荷。
低壓配電網(wǎng)中當一臺變壓器或電網(wǎng)發(fā)生故障時，允許部分停電，但應盡快將完好的區(qū)段在規(guī)定時間內(nèi)切換至鄰近電網(wǎng)恢復供電。
兩回路供電的用戶，失去一回后，不應停電。
?。?）變電站中最佳容量及變壓器臺數(shù)的確定。變電站中容量及變壓器臺數(shù)是縣城電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、可靠性、經(jīng)濟性的又一個重要因素，如果變電站容量和臺數(shù)不同，則網(wǎng)內(nèi)變電站總數(shù)、主結(jié)線型式、系統(tǒng)的接地方式也就不同，也必然對電網(wǎng)可靠性、經(jīng)濟性產(chǎn)生不同影響。那么，在增大電網(wǎng)變電容量時，用大容量變壓器換小容量變壓器，還是增加變壓器臺數(shù)？新建變電站時，如何確定變電站中容量及變壓器臺數(shù)呢？以下經(jīng)驗可借鑒：①在高負荷密度區(qū)，建設大容量變電站能節(jié)約投資，負荷密度越大，效果越顯著。②選用大容量變壓器比選用小容量變壓器能提高經(jīng)濟效益。
3.3 推廣采用新技術(shù)、新工藝、新設備
采用節(jié)能降耗的配電變壓器；
采用窄基鐵塔、鋼管桿線路、多回并架線路；
在道路擁擠、化工污染地區(qū)，采用絕緣架空導線；
在配電設施中，盡量使用小型化、無油化、免維護和成套組合設備，如真空斷路器、微機保護、干式變壓器、箱式變壓器等；
在繁華地區(qū)、住宅小區(qū)，推薦采用箱式變壓器。
4 縣城電網(wǎng)改造后的效果
廣西水利電業(yè)有限公司所屬43個縣，經(jīng)過縣城電網(wǎng)改造后，達到下列效果：
提高縣電網(wǎng)供電能力，消除供電“卡脖子”現(xiàn)象
提高用電可靠性，保證城鎮(zhèn)用戶供電可靠率達99.6%以上；
提高電壓質(zhì)量，降低線損，電壓合格率達98%以上, 線損降到10%以下。
