城市电力网规划设计的有关问题

城市电力网规划设计的有关问题摘要文章针对我国城市电力网的现状，论述了城市电力网电缆化、城市中心变配电站进大楼的问题以及电力网规划设计的用电指标。关键词城市电力网电缆电缆敷设变配电站１我国城市电网目前存在的几个突出问题近年来，城市电网建设和改造在《城市电网规划设计导则》等技术政策指导下，结合国情，吸收国外先进技术，加强规划工作，推动了新装备、新技术的开发应用。各城市电力企业因地制宜采取了高压进城（如北京、上海等城市将２２０ｋＶ，南京、杭州、西安等城市将１１０ｋＶ引入市中心区）、增加变电站布点、缩小供电半径、更换小截面导线、增加无功补偿等有效措施，使电网传输能力大大增加。同时，电能质量有所提高，损耗率增长趋势得到遏制。省会城市、沿海城市供电水平有了明显提高。城网供需矛盾虽然趋向缓和，但存在以下几方面较突出的问题：甚至还要低。当电网设备发生故障时很可能出现大面积限电拉电局面；（２）高压网架脆弱，大量配电网设备陈旧老化，供电可靠性低。沿海开放城市和城市开发区配电网建设相对快一些，而大部分中等以上城市电网高压网架结构较薄弱，仍然以２２０ｋＶ变电站辐射供电，以１１０ｋＶ单环网及辐射型网架为主网架。配电网中陈旧设备和小截面架空裸线大量存在。市区城网中的中压电网大部分为单电源供电，供电半径过长，有些中压大负荷供电半径在６ｋｍ～８ｋｍ，甚至还大，低压供电半径大部分在４００ｍ以上。许多城市的城网承受事故和自然灾害能力及承受一年、数年或一个周期的高温冲击能力很低。大多数城市电网中压供电可靠率仍在９９．８％以下，与工业发达国家相比差距很大；９９７年度略有回落，但仍比历史较好水平高得多。与日本、德国、法国等国家线损率相比，我国高出２个～３个百分点，其中主要是城市配电网的损耗大，主要原因是：目前还有大量的高能耗变压器、长距离小截面导线在运行，无功补偿配置与调节手段落后，用户侧功率因数水平不高；（４）电压质量不高。不少城市电网１０ｋＶ母线电压合格率停留在８６％～９０％水平上，多数城市电网深夜电压偏高，其原因实质是无功配置和电压调节手段上还存在着很大程度的技术上不合理情况。目前，部分城市谐波量超标，治理上还很落后；（５）居民供电系统设计标准低，不适应居民生活质量提高的需要。大多数居民住宅区供电、配电系统是７０年代～８０年代前建设的，标准低、容量小（当时设计标准每户电力按０．５ｋＷ～１ｋＷ配置容量），根本不适应现代家庭的空调、电热水器、电灶等大容量用电设备的需要，广大居民迫切要求提高供电能力。２城市电力网电缆化问题电缆线路是城市电力网的重要组成部分，许多发达国家的城市电网一直按电缆化的要求进行规划和建设。从我国的国情出发，下列地区的中压配电网宜采用电缆线路：依据城市规划对于繁华地区、重要地段、主要道路、大中型住宅小区和市容环境有特殊要求的地区；架空线路走廊难以解决的地区；供电可靠性要求较高或重要负荷用户，重点风景旅游区的区段；沿海地区易受风暴侵袭的主要城市的重要供电区域。２．１城市电网电缆的选择2.1.1芯线材质的选择一般情况下，应优先选用铝芯。虽然同截面铜芯比铝芯的允许载流量增加３０％左右，但铜芯电缆要贵１．４倍～２．２倍。在同样条件下，铜芯电缆比铝芯电缆的连接可靠，安全性较高。铜与铜导体接触电阻只有铝与铜导体接触电阻的１／（１０～３０）。据美国ＣＰＣＳ（消费品安全委员会）统计的火灾事故数据显示，铜芯电缆仅占铝芯电缆的１／５５。因此，在下列情况下，应选用铜芯电缆：重要电源等需保持高可靠性的连接时；振动剧烈，有爆炸危险或对铝有腐蚀的严酷工作环境；要求电缆在７５０℃～１０００℃情况下，能维持通电的功能（铝的熔融温度为６６０℃，而铜的熔融温度可达１０８０℃）；水下敷设，当工作电流较大需要增装多根电缆时，采用铜芯电缆可减少根数，从经济性和缩短工期上均较为有利；安全性要求高的重要公共设施；紧邻高温设备等。2.1.2电缆截面的选择《城市中低压配电网改造技术导则》（ＤＬ／Ｔ５９９—１９９６）规定：公用电缆网中压主干线的电缆截面宜选用每相１８５ｍｍ２以上铜芯或２４０ｍｍ２以上铝芯，支线电缆的截面应满足载流量及热稳定的要求；开闭所的电缆线路，每回路应采用每相两条２４０ｍｍ２的铜芯或铝芯电缆。《上海电网若干技术原则的规定》中，对电缆线路截面的选择方案，规定如下：２２０ｋＶ电缆线路选用：１×６３０ｍｍ２、１×８００ｍｍ２、１×１０００ｍｍ２、１×１６００ｍｍ２；１１０ｋＶ电缆线路选用：１×４００ｍｍ２、１×６３０ｍｍ２、３×４００ｍｍ２；３５ｋＶ电缆线路选用：３×２４０ｍｍ２、３×４００ｍｍ２、１×４００ｍｍ２；１０ｋＶ干线电缆选用：３×２４０ｍｍ２、３×４００ｍｍ２；３８０Ｖ干线电缆选用：４×２４０ｍｍ２。２．２城市地下电缆的敷设2.2.1直埋敷设一般较易实施，适用于较易开挖的人行道下和建筑物的边沿地带，具有投资少的显著优点。但随着城市建设的发展，已出现频繁开挖地段中电缆受外力破坏事故增多的趋势。2.2.2隧道敷设适用于穿越河道及重要道路且电缆条数多的地段。城市建设中采用公用性隧道配置各类管线，比分开配置占用的地下空间小，尤其是能避免反复开挖，减少对城市交通的影响，便于巡视检查和维护，具有显著的社会和经济效益。2.2.3排管敷设适用于敷设电缆条数较多，且有机动车通过等重载地段，如：市区道路、穿越公路、穿越绿化带、穿越建筑物等。2.2.4电缆沟敷设不推荐在城市配电公用电缆网中采用，仅适用于不能直埋，且无机动车通过的通道，如人行道等。2.2.5水底敷设江河湖海的水下电缆事故率较高，因而在路径选择和防范对策等方面要周密考虑。电缆通过河岸时应不受洪水冲刷，埋设于规划河床面底标高的０．５ｍ以下。某过江１１０ｋＶ电缆由于路径选择时未料及兴建大桥引起的河床变迁，曾发生多次损伤电缆的事故。水下电缆相互间严禁交叉、重叠，相邻的电缆应保持足够的间距。水下电缆引至岸上的区段应有防护设施。２．３城市电缆网的规划（１）电缆网的布局应以城市道路网为依托。城市道路网是城市配电网的依托，城市主、次干道均应留有电缆敷设的位置，有些干道还应留有电缆隧道或电缆排管的位置；（２）大力发展公用电缆网，严格控制专用电缆线路；（３）开环运行的单环网是中压配电电缆网常用的连接方式。市区中电缆线路应逐步形成环网布置、开环运行的模式，发生故障后可进行倒闸操作恢复供电。如已配备自动化装置，可立即自动操作恢复供电；（４）亦可采用闭环运行电缆网。香港中华电力公司的电缆网就是典型的闭环网。由１１０／１１ｋＶ变电所的１１ｋＶ母线上，引出３回路～４回路截面为３００ｍｍ２的电缆，通过外部的１１／０．４ｋＶ的配电所作闭环运行，送电容量可达２０ＭＶＡ左右。各馈电线（５）低压电缆网多采用放射式接线；（６）供电区域内架空线与电缆同时供电时的措施；（７）以电缆向用户供电时的供电方式。可按照重要程度分别采用以下供电方式：以一路电缆向用户供电（宜用两条电缆）；一路电缆主供、另一路公用架空线路备用；由一个或两个电源点（变电所或开闭所）供电的两路电缆向重要用户供电；由两个或三个电源点供电的三路电缆向特别重要而容量又较大的用户供电。３城市中心变配电站进大楼问题３．１城市中心变配站进大楼已是大势所趋（１）现代化城市中，土地资源极其珍贵，土地价格也极高，如上海市中心地段批租价为５０００美元／ｍ２～８０００美元／ｍ２；（２）现代科学技术已能使变电站可靠性大大提高，即使发生严重故障，危及建筑物和人身安全的可能性也较小；（３）城市高密度用电负荷，要求变电站尽可能处于负荷中心，以提高供电效益，降低变电站造价。以１１０ｋＶ总容量为１００ＭＶＡ的中型变电站为例，与理想的站址中心的距离（４）变电站与建筑物相结合效益显著。变电站进大楼后，其单位造价要比常规的高，但是在中心城区却可以取得显著效益，补偿了投资的增加。３．２变配电站进大楼技术上可行、运行安全可靠变配电站与建筑物相结合建设，关键是发生事故时确保不影响周围建筑物和建筑物内的人员安全。在正常运行中也要求不超过环境保护要求标准的允许范围。根据目前已掌握的成熟技术，变配电站与建筑相结合建设可达到上述要求。４城市电力网规划设计用电指标４．１人均综合用电指标用电水平较高的城市：８０００ｋｗｈ／（人·年）～６００１ｋｗｈ／（人·年）用电水平中上城市：６０００ｋｗｈ／（人·年）～４００１ｋｗｈ／（人·年）用电水平中等城市：４０００ｋｗｈ／（人·年）～２５０１ｋｗｈ／（人·年）用电水平较低的城市：２５００ｋｗｈ／（人·年）～１０００ｋｗｈ／（人·年）４．２人均居民生活用电指标生活用电水平较高的城市：２５００ｋｗｈ／（人·年）～１５０１ｋｗｈ／（人·年）生活用电水平中上的城市：１５００ｋｗｈ／（人·年）～８０１ｋｗｈ／（人·年）生活用电水平中等的城市：８００ｋｗｈ／（人·年）～４０１ｋｗｈ／（人·年）生活用电水平较低的城市：４００ｋｗｈ／（人·年）～２５０ｋｗｈ／（人·年）参考文献民用建筑电气设计手册．中国建筑工业出版社，１９９９