中压配电网的升级改造与绝缘配合分析

中压配电网的升级改造与绝缘配合分析

文勇军1罗建华2

（兴安供电公司广西兴安541301）

摘要：近些年来我国社会多个领域发展较快，全面加强中压配电网升级改造能有效适应我国环境友好型、资源节约型社会发展建设基本要求。配电网构成系统复杂性较高，对保障供电稳定性具有重要作用，在各个区域输电供电过程中能起到有效的电能分配作用。在配电网中装有较多精密度较高的仪器，各个仪器实际应用价值不同，仪器之间不能产生较大干扰，所以要强化配电网绝缘配合，避免出现过电压问题。

关键词：中压配电网；升级改造；绝缘配合

电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等环节构成的电能生产与消费通，电力在现代社会发展过程中具有重要作用，在多个领域都有着较高的应用价值。随着我国现代化工农业快速发展，人们对安全稳定以及高质量电能输出提出了更多更高的要求。从各项研究中能看出，当前通过应用20kV电压配电能有效解决10kV电压中存在的限制性问题，从技术以及经济安全角度来看，20kV电压应用价值更高。通过对不同电压进行研究，要掌握电压产生的波形、幅值，实行科学化的绝缘配合，能为后续各项研究奠定基础。

一、现状及存在的问题

国家能源局2016年发布了《新一轮农村电网改造升级技术原则》（国能新能[2016]73号），对农网改造提出相关的要求。兴安县位于桂北山区，根据“4.11中压配电线路宜采用架空方式，城镇、林区、人群密集区域宜采用架空绝缘导线。”在山区、城镇对中压线路进行改造时，多使用架空绝缘导线，且由于绝缘子根据南方电网典型设计，耐张杆塔用双铁头瓷拉棒，直线杆塔使用柱式绝缘子，故改造后的中压线路相对改造绝缘水平提高较大。中压线路绝缘水平的增大，易出现雷击断线、配电设备承受更高过电压等问题。

而从我国现阶段中压配电网实际发展现状来看，在中压配电等级中主要是选取10kV电压等级，在稳定运行过程中能满足不同的供电要求。近些年社会用电量在逐步增大，配电网运行负荷在进一步扩大，10kV配电网供电能力显示出诸多弊端，线路实际损耗扩大，电能输出质量降低等问题日益严重，传统配电网将难以适应新时期供电基本要求。现阶段我国主要应用的配电电压等级是500/330（220）/110/35/10/0.4kV，其中在输电环节与电压等级较多，导致设备应用成本扩大，线路损耗值较高。选用20kV作为主要的配电环节，可以产生500/220/110/20/0.4kV配电等级，在局部特殊性区域选取500/220/20/0.4kV配电方式进行配电，能对资源空间以及负荷密度问题进行控制，全面提升电网配电稳定性，降低实际损耗，使得较多资源能节约。在20kV电压等级全面推广与应用中，要对现有10kV配电线路升级改造的可行性进行探究，从理论、输电距离、输电功率等方面进行对比[1]。

表1不同电压等级中下架空输电线路输送功率与输送距离范围

通过将20kV与10kV配电电网等级进行有效比较，从技术方面来看能得出以下优势。电力负荷矩会有效提升四倍，输电容量以及配电距离能提升将近1倍。如果实际输出功率相同，线损将会有效降低75%，从目前各个农村地区来说，电能实际损耗降低较多[2]。

二、解决措施

（一）20kV配电网中性点选择方式

配电网电压等级逐步升高，就需要对其对应的绝缘进行重新评估。对于中压配电网来说，目前中性点非有效的接地方式主要是由以下三种构成，分别是中性点经消弧线圈接地、中性点不接地、中性点经电阻接地等，能对不同优缺点进行有效整合，这样能使得电网运行经济性与安全性要求得到有效满足。中性点不接地方式能有效降低外部干扰源对电网产生的影响，当闪络问题发生之后能促使故障自动消除。如果出现金属接地故障，系统能持续保持供电，有助于提升用电稳定性。不足之处是过电压幅值较高，对绝缘设施具有较高要求，当故障发生之后很难对故障主要点进行判定，不利于检修活动开展。当发生间歇式电弧故障接地之后，对电网运行也会产生较大影响，还会诱发不同的相间短路事故[3]。

经消弧线圈接地也存在自身的优缺点，其自身具有消弧线圈，能对弧光过电压出现概率进行有效控制，目前主要是适用于相接地电容电流高于10A的系统。中性点经电阻接地，此类方式适用于电容电流均大于150A以上的电缆输电线路中，中性点连接电阻阻值控制在10至20Ω范围内。应用优点就是过电压幅值较低，故障发生之后能在较短时间内定位到具体故障位置，便于检修工作开展。实际缺点是导致接地故障跳闸次数增加，对用电稳定性产生了较大影响[4]。

（二）绝缘配合与防雷

在稳定运行状态下的工作电压以及过电压，过电压主要有雷电过电压、操作过电压、暂时过电压，目前为了对输电线路以及电工设备绝缘进行合理设计，在电力系统中要应用专业化装置以及设备对过电压进行限制。绝缘水平是各类电工设备可以承受的试验电压值。主要有雷电冲击耐受电压值、短时工频耐受电压值、操作冲击耐受电压值、长时间工频试验电压值，此类试验电压数值、波形、添加方法、时间、次数等，行业都提出了明确规定。依照设备绝缘最小绝缘强度以及最大过电压基本概念进行绝缘配合。要对设备会出现的危险过电压以及设备绝缘耐受强度进行分析，然后结合实际运行要求，选定相应的配合系数作为电压的基本比值，使得绝缘最低耐受强度误差与最大过电压的安全逾度能得到有效补充[5]。

在绝缘配合中，相关部门要结合电压幅值以及绝缘闪络电压基本统计特性，对绝缘故障实际发生概率进行计算，对诸多敏感度较高的影响要素进行调控，促使故障率能有效降低，对绝缘水平有效确定。合理应用统计法能定量的对绝缘配合安全程度进行分析，还能对设备折旧费、运行费、事故损失费等进行优化设计。但是多项随机性要素较多，相关统计规律有待补充。过电压幅值与绝缘抗电强度要结合电压幅值以及绝缘闪络基本统计特性进行分析，计算出故障概率。在技术经济规范化比较中，能判定绝缘水平。此类方式能有效分析绝缘配合安全度，当前实际研究较多的是以电压幅值概率分布为基础的统计法，在超高压电力系统中绝缘水平能有效降低，绝缘强度统计数据更容易获取。统计法在实际应用中各类随机因素统计规律有待补充完善，低概率密度相关资料获取难度较高。实际获取的故障率较高，技术方法在应用中要不断完善[6]。

过电压对电力系统稳定运行会产生较大影响，当前要对不同电压等级输电线路相关参数进行分析，选取适应性较强的绝缘设备，能有效降低电压对系统产生的影响，使得系统能安全高效运行。

（表210kV与20kV电缆技术参数对比）

（表310kV与20kV架空线路不同档距下的线间距离）

（表410kV与20kV绝缘子技术参数）

从上述各项数据中能看出，10kV线路升级改造到20kV，可以在原有的输电线路基础上进行全面改造，其中升级改造之后的输电线路与线之间的距离不能低于0.75m。对绝缘子要进行重新检测，从表4相关数据中能看出，可以将针式绝缘子换为支柱绝缘子，现有的绝缘子需要依照标准进行重新测试，不满足标准化要求的要及时进行更换。在架空线路绝缘子有效处理之后能将其在配电系统中进行应用，如果是用于输电线路需要开展耐压试验，确保线路耐压检测全部合格之后则不用进行更换，可以直接在配电网中进行应用。升级改造之后的配电网中残压以及系统额定电压都会明显升高。此时原有的避雷器实际绝缘作用已经不能满足基本应用要求，需要添加电压保护装置，调整避雷器基本高度[7]。

三、工作建议

（一）配电网改造

在中压配电网升级改造中是一项长期实施的工作，在升压操作中不能一次性完成各项升压操作，升压过程中要遵循相应原则与顺序。前期改造工作周期要控制在0至5年内，此阶段要完成工程施工量25%，对于供电能力不足以及设备运行周期将至的区域，要首先选取相应的改造措施。在升级改造中期阶段为6至15年，此阶段要全面完成总工程量的二分之一，主要对象是针对10kV成熟的区域。在最后的升级改造阶段是16至20年，此阶段要完成各个区域剩余工程量，进行全面升压改造[8]。

（二）用户改造

针对各个社会电力用户所占地周边建有20kV配电网络，各类用户可以直接选取20kV方式进行有效供电。如果各个新增的社会电力用户所在地周边没有20kV配电网络，可以选取10kV方式进行配电，结合实际运行要求，可以补充添加10kV与20kV双抽头变压器，等到此区域有效连接20kV配电网之后再采取升压改造措施。中压配电网的升级改造中，10kV与20kV电压等级的配电网技术经济存在一定差距。二者配电网整体架空输电线路组成结构具有一致性，可以应用10kV线路进行有效改造。要在原有配电线路基础上补充添加线间距，对输电线路与线之间的距离进行控制。对于已经存在的绝缘子要及时进行更换，选取能满足20kV安全运行的绝缘子，如果爬行距离不足要及时增添绝缘片。要将原有线路避雷器进行更换，在全新安装的避雷器中添加电压保护器，通过全新的供电方式能全面提升基本供电能力，降低资源浪费情况，对电力损耗进行控制，提升线路原有的输送容量、负荷矩有效提升，具有较高的社会效益。

结语：

总而言之，近些年我国社会经济发展较快，现代化社会生产生活中电力资源应用需求量在不断扩大。所以当前各个地区电力部门要对当地实际用电现状进行分析，对中压配电网进行升级改造，可以采取10kV到20kV的改造，全面提升中压配电网电压值，在供电方案实施中可行性较高，运行具有较高的安全性与稳定性，在技术经济方面应用优势较大，社会效益较高，要从实践中积极探究。

参考文献：

[1]杨卫朋，张爱民，李俊刚等.10kV交流配电网升级改造不同方案的对比分析[J].电力系统自动化，2016，40（21）：217-223.

[2]高玉良.浅析20kV供电方式的优点[J].城市建设理论研究（电子版），2011（35）.

[3]梁朝晖.浅析20kV供电方式的优点[J].科学之友，2009（35）：13-14.

[4]甘国晓，王主丁，周昱甬等.基于可靠性及经济性的中压配电网闭环运行方式[J].电力系统自动化，2015，（16）：144-150.

[5]黄华，常湧.基于短路容量限制和潮流控制的中压配电网闭环运行方式[J].科技创业月刊，2016，29（24）：118-121.

[7]江智洲.综合辅助系统在智能配电网的应用方案[J].中国安防，2015（22）：106-108.

[8]董春，马彦辉，朱敏等.中压电力电缆的分类和应用[J].电世界，2014，55（12）：4-6.