何春林
(杭州市电力局，浙江杭州310009）介绍了杭州市电力局现行配电网的网架结构，着重就环网方式、分段原则以及低压配电网的布置进行了分析，提出了配电网设计的基本原则。
关键词：配电网；环网；结构快速增长的用电需求，给供电企业带来快速发展的机遇，也对供电企业提出越来越高的要求。至2001年末，杭州电网拥有500kV变电所2座，变电容量275万kVA。220kV变电所12座，变电容量318万kVA，110kV变电所49座，变电容量261．4万kVA。35kV变电所57座，变电容量83．75万kVA，全局220～35kV变电总容量938．15万kVA。杭州市区公用配电变压器为4079台容量161．381万kVA。10kV配电线路544条，环网化率达到89．57％，10kV线路总长度为2853．642km，其中架空绝缘线长度为1372．972km，电缆和架空绝缘线之和占全部10kV线路长度的81．72％，市区10kV电缆线路总长度为1039．94km，占10kV配电线路总长度的36．44％，拥有开闭所559座，2001年全年供电可靠率99．9604％。低压线路2829．715km，其中绝缘线2124．914km，电缆759．354km，低压绝缘化率92．22％，电缆化率26．8％。目前杭州配电网已基本形成设备先进，设计合理、运行灵活的市区配电网网架结构。
1配网绝缘化改造
杭州配电网绝缘化改造开始于1989年，杭州作为风景旅游城市，树木绿化率较高，树线矛盾十分突出。1988年8月的强台风造成杭州大部分区域停电，持续时间长达十多天，其中线路停电主要原因是树木倒在架空线上，引起断线、接地等。当时限于投资，主要是以绝缘化方式，减少线路接地和提高配网抗灾能力。1999年初开始，市区配电网10kV架空线路不再采用裸线，目前市区10kV配网的绝缘化率达到70％以上，其中电缆化率达到35％以上的水平，0．4kV网绝缘化率达到85％（其中电缆化率约30％）。
在中压系统中，10kV架空线选用铝芯绝缘线，主干线截面选用185mm2，大分支线截面选用120mm2，小分支线选用70mm2；10kV电缆线路采用铜芯电缆，主干线截面选用300mm2，郊区及农村地区选用240mm2，特大型10kV供电用户进户电缆及备用电缆，可选用400mm2或2×240mm2，大分支电缆截面选用240mm2或120mm2，小分支电缆120mm2或70mm2，至变压器回路的电缆选用截面≥35mm2。
2配电网环网化、分段化
为提高供电可靠性，配电网络必须运行灵活，在网络规划中应考虑充分的裕度。为使配电网处于经济运行状态，杭州市电力局配电网的设计技术原则中提出了一下要求：中压配电网重点发展环网结线、开环运行，10kV主干线路的环网，可以在不同变电所的不同线路之间环网，也可以在同一变电所的不同母线的线路之间环网。主干线路设置分段开关，每条10kV线路宜以3分段或4分段设置分段开关，分段原则以每段用户数小于10户，或用户总容量小于2500kVA。每条10kV干线支接变压器总容量宜小于10000kVA。
在环网原则下，考虑线路的经济运行，10kV主干线的负荷控制在200A以内，事故检修等异常运行方式下，一般控制在350A以内。
环网、分段原则不仅适用在主干线路的环网，对于分支线路、同电源的供电也相应考虑同电源的环网，以提高供电可靠性，详见图1～图4示意。
图1所示为10kV架空网典型结构，一般而言配电网线路利用率和可靠性较高的为格式网，但在目前城市改造中难以按格式网的形势布置线路，同时对于一个发展中的电网，变电所的布点需要一个漫长的过程，格式网的布局难以实现，图中所示的主要突出主干线需进行环网、分段的原则，其目的是减少10kV供电半径，提高供电可靠率。图2所示为大分路的环网，由于旧城改造和电网建设相对滞后等原因，城市中经常存在大部分负载集中在分路，而主干线路负载较少的情况，分路用户的重要性并不低于连接在主干线上的用户，为避免分支线停电损失大量的时户数，在大分支间进行同电源或不同电源的环网，配合线路分段有较高的效益。
图3为电缆双环网结线，主要是针对10kV大用户供电，由于10kV用户对供电比一般居民有更高的要求，要求用电稳定，有较高的可靠率，电缆双环网中可以较好的解决双路供电的需求，在网络布置时也可按负载情况出线，电缆双环网一般不枝接其它电源，用户增加后优先考虑新建环网，这样配网规划建设可以按长期设计。由于小区变的用电性质大都为三类负荷，小区变的供电从投资经济出发，仅考虑小区变或分支电缆故障时能通过接线转移，恢复非故障区域供电，故图4中小区变的环网为同电源的环网，这样结线主干网投资经济，可以满足小区供电的要求。需要注意的是：小区配变接入分支中，从投资角度讲联通小区变的线路可以选用较小截面，同时由于熔断器保护可适用于100MVA短路容量以下区域，小区变接入分支较为合适，另一方面目前比较流行的美式变压器，其负荷开关的额定电流一般为200A，短路耐受电流小于16kA，小区变不宜直接环入主干网中。
3小区配电网布置
3.1负荷分级及配电方式
总层数≥19层的高层住宅楼，其消防电气及应急照明为一级负荷，电梯、生活给水泵、楼道照明、地下室照明等为二级负荷，住宅内部的用电设备为三级负荷；总层数8～18层的高层住宅楼，其消防电气、应急照明、电梯、生活给水泵、楼道照明、地下室照明等公用用电设备为二级负荷，住宅内部的用电设备为三级负荷；多层住宅楼内的用电设备（含楼道照明、住宅内部的用电设备）为三级负荷，部分高级多层公寓楼，配有电梯、生活给水泵，其电梯及水泵等为二级负荷；别墅楼内用电设备一般为三级负荷，部分涉外高级别墅楼内用电设备也可作为二级负荷供电。
一级负荷，断电后其备用电源应快速投入，户外配电方式采用10kV双电源，双台小区变，低压双电源常供，用户内部设置低压双电源进线配电柜或配电箱，采用单母线分段，母联常断，分列常供，电气联锁，先断后通的结线方式，并在消防设备末端加置双电源自动投切；二级负荷，断电后备用电源投入时间可适当延时，户外配电采用10kV双电源，双台小区变，低压双电源常供，用户内部设置低压双电源进线配电柜或配电箱，采用单母线分段，电气联锁，先断后通，一备一用，自动投切或机械联锁，一用一备，人工投切的结线方式；三级负荷，户外配电方式采用10kV单路，单台小区变，低压单路供电。户内单路进线。
3．2住宅户外配电工程
小区供电采用环网形式，在10kV架空网中，采用辐射网结线（见图4）。在10kV电缆网内，一般在小区设10kV开闭所，经开闭所向小区供电，小区内按建筑面积设若干小区变电所，小区内每个环网内小区变总容量，近期控制≤3000kVA，远期考虑不超过4000kVA，环网电缆统一采用120mm2铜芯电缆，开环运行，三级负荷小区采用单环，有一、二级负荷的小区采用双环网。3．3用电负荷计算
小区用电负荷分近期及远期，近期指至2010年期间，远期指2010年以后期间，在实施中小区变、每户电表的容量可按近期计算负荷配置，导线及开关设备等按原其计算负荷配置。按每平方米建筑面积，普遍住宅负荷近期以30～40W，远期按40～50W计算，其中别墅近期以40～50W，远期按50～60W计算，有电梯、水泵等大楼的公用负荷不分近远期，平均以每平方米建筑面积5～10W计算，消防系统负荷不统计在内，配套小公建负荷，近期以25～30W，远期按30～40W计算。由于随着每户建筑面积的增加，户内用电同时率将有所下降，住户表计配置一般按表1配置。小区变压器经电容补偿后，其cosφ以≥0．85计，小区变最大负荷时，负载率以90％计，当负载以住宅为主，同时率按0．8～0．85计，若配套公建负载比重较大，同时率按0．65～0．70计，综合以上因素，换算到配变侧，小区每平方米建筑面积近期宜以≥40VA配置变压器，供高层住宅，近期宜以≥50VA配置变压器，供别墅住宅，近期宜以≥60VA配置变压器。
综合电压降、线损、安全运行及远期扩容可行性，在规划设计时，以架空绝缘线及柱上变压器配电的小区，每台小区变供电范围控制在6000m2左右，最大不超过8000m2；以电缆线、户内组合变或箱式器配电的小区，每台小区变供电范围控制在10000m2左右，最大不超过15000m2。小区变应尽可能深入负荷中心，单台容量近期控制小于800kVA，远期控制不超过1000kVA。
值得注意的是，小区变的供电虽然具备环网形式，但全部是同电源的环网，这样的设计是基于小区变的用电性质，充分考虑了投资经济性和供电可靠性而确定的，环网线路和截面和小区变高压设备的选择相配套，可以发挥较高的效益。
小区变低压出线采用单母线4～8回出线，一般630kVA及以下4回出线，800～1000kVA配变6～8回出线，低压出线开关的额定电流选择≥400A的开关。小区变低压出线主干线电缆采用4×150mm2铜芯电缆，架空网采用4×120mm2铝芯绝缘导线。至别墅楼采用4×16mm2铜芯电缆，至公寓楼（含多层级高层）采用4×35mm2铜芯电缆，架空网采用4×35mm2铜芯绝缘导线。一户一表的总进出线统一采用10mm2铜芯绝缘导线。
4配网自动化方案
杭州配电网的自动化目前处于起步试点阶段，初步从5方面进行配网自动化全方位的试点，具体为：
（1）进行全光纤网，全功能FTU的试点，拟在市区电缆网实施，主要目的是体现现代控制技术在配电网的应用，要求功能齐全，控制先进。
（2）进行中压电力线载波通讯方式的自动化试点，目的是探索中压载波技术在配网自动化方面的应用前景，为全面实施配网自动化中的通信通道大好基础，以减少投资。
（3）进行以开关操作控制为主要目的自动化试点，利用建简单功能的FTU，实现开关的远方控制，以便迅速地进行开关操作及负荷调配，同时兼顾故障隔离。通过这一试点的开展，寻求廉价FTU的可能性，为大规模开展配网自动化打好基础。
（4）进行无通道方式的DA试点，利用自动重合器等设备，实现故障区段的自动隔离和基本的备用电源自动投入功能。这项试点主要是用考虑郊区或农网线路中，线路较长、故障较多情况下提高供电可靠率要求，为郊区、农网配电自动化实施做好前期准备。状态，从而实现真正意义上的配网自动化。
5结束语
随着市场经济的发展，社会需求对供电部门提出了更高的要求，尤其是在优质服务和高效服务方面是电力企业面对市场的首要任务。配电网的建设一方面需要保证对用户的优质供电，同时也必须充分考虑到网架自身的安全、经济运行。因而在配电网的设计原则中必须对以下方面有足够的重视。
（1）配电网的规划必须考虑相当长时期的适用性，网架结构宜保持不变，因而对于线路运行负荷水平限制的原则必须始终贯彻，同时当用电负荷增加时网架改造工程量应最小。
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