影響中壓配電網供電可靠性因素的分析論文

影響中壓配電網供電可靠性因素的分析論文

　　摘要：通過對中壓配電網基本接線方式的分析，提出影響供電可靠性的主要因素，用模式后果分析法對基本接線的可靠度進行評估，并分析主要因素變化對供電可靠性的影響，有助于指導中壓配電網的規劃和建設。

　　關鍵詞：供電 可靠性 因素 分析

　　1 前言

　　中壓配電網多采用架空線或以架空線為主的混合結構，一般為放射形供電方式。由于中壓配電線路沿線地理條件較復雜，線路絕緣水平較低，因此線路故障率高。另外，中壓配電網直接面向眾多電力用戶，線路作業停電的機會也多，如何提高中壓配電網供電可靠性，是中壓配電網改造和建設的重要課題。

　　2 中壓配電網基本接線方式

　　中壓配電網接線方式可分為公用網和專線(網)兩類。公用網，基本接線方式有：樹枝網、分段隔離樹枝網、干線(部分)聯絡樹枝網和全聯絡樹枝網。

　　3 影響供電可靠性的主要因素

　　影響中壓配電網供電可靠性的主要因素有：線路故障率、故障修復時間，作業停運率、作業停運時間，用戶密度及分布等。

　　3.1 線路故障率及故障修復時間

　　線路故障可能是由于絕緣損壞、雷害、自然劣化或其他等原因造成。對架空裸導線：

　　(1) 絕緣損壞是指高空落物，樹木與線路安全距離不足等造成的故障，與沿線地理環境有關；一般認為絕緣損壞率與線路長度成正比。

　　(2) 雷害造成的故障與避雷器的安裝情況有關；雷害故障率大體上與避雷器安裝率成反比，與避雷器自身故障率成正比。

　　(3) 自然老化引起的故障與線路設備、材料有關；對同一類設備、材料，自然老化率與線路長度成正比。

　　(4) 其他原因主要是指外力破壞，人為過失等造成的故障。

　　(5) 故障修復時間與運行管理水平，網絡結構，以及配電網自動化水平有關。因為正確、迅速地判明故障點，可大大縮短故障停電時間。對同一網絡結構，運行管理水平、自動程度相同的配電網，故障修復時間取平均值。

　　3.2 作業停運率與停運時間

　　作業停運是指配電線路因試驗、檢修和施工造成的停運；施工停運則與線路供電區域發展情況有關，發展中區域線路施工停運率高，發展接近飽和區域，線路施工停運率低。

　　作業停運時間與作業復雜程度和施工技術水平有關，一般可取平均值。

　　3.3 用戶密度與分布

　　用戶密度是指每單位長度線路所接用戶數。因用戶負荷的不同，各回線路用戶密度一般也不相同。在估計接線方式對供電可靠性的影響時，可取平均密度。

　　按現行供電可靠性統計指標，對同一接線方式，用戶分布情況不同，可有不同供電質量服務指標。

　　按用戶分布模式分析，用戶大部分分布在線路前段，線路中、后段故障可通過分段斷路器隔離，從而前段線路可恢復運行，故有最佳的評估結果；用戶大部分在線路中段的模式次之，用戶集中在線路末端的分布模式最差。

　　4 基本接線方式的供電可靠性評估

　　4.1 基本接線方式評估

　　根據上述影響供電可靠性的主要因素，按表1設定的配電線路可靠性指標及參數，設斷路器為手動操作，有聯絡線路故障隔離操作時間(含故障定位和向完好線段恢復供電時間)為1h，作業隔離操作時間計入作業停運時間，對總長同是12km(每段線路長2km)的基本接線方式進行評估。

　　評估方法采用故障模式后果分析法，評估結果見表2。

　　4.2 主要因素對可靠度的影響

　　(1) 故障率及故障修復時間：

　　降低線路故障率對全聯絡樹枝網效益最高，若故障率降至0.05次/km·年，用戶年平均停電時間可由3.4h/戶降至2.7h/戶，減少了20.6%；而樹枝網效益最低，用戶年平均停電時間可由15.6h/戶降至13.8h/戶，僅減少11.5%。減少故障修復時間有同樣的結論。

　　(2) 作業停運率及作業停運時間：

　　由于用戶增容報裝的原因，對運行管理較完善的電網，作業停運率降低空間不大。縮短作業停運時間，若從4h縮短至2h，對樹枝網用戶年平均停電時間可由15.6h/戶降至9.6h/戶，減少了38.5%；而全聯絡樹支網用戶年平均停電時間也可由3.4h/戶降至2.4h/戶，減少了29.4%。

　　表1 配電線路可靠性指標及參數

　　項目故障率

　　(次/km·年) 修復時間(h)作業停運率

　　(次/段·年) 施工時間

　　(h)用戶密度

　　(戶/km)典型分布數值0.130.541.5均勻

　　表2 基本接線供電可靠性評估結果

　　基本接線方式用戶年平均停電時間(h/戶)供電可靠率(%)樹枝網15.699.8219分段隔離樹枝網9.199.8996干線(部分)聯絡樹枝網5.199.9418全聯絡樹枝網3.499.9612

　　(3) 用戶分布模式：

　　對樹枝網和全聯絡樹枝網，用戶分布模式對供電可靠性無影響。對分段隔離樹枝網，用戶分布模式對供電可靠性的影響如前所敘。對主干線聯絡樹枝網，若用戶大部分直接接入主干線，供電可靠性較高；反之，供電可靠性就較低。

　　4.3 開關類型和系統自動化對可靠性的影響

　　(1) 開關類型：

　　中壓配電線路上常用開關設備有：柱上斷路器、負荷開關和隔離開關。若能裝設過流脫扣的柱上斷路器，可有效地縮小故障影響范圍，提高供電可靠性。若使用隔離開關，故障修復和施工完成后恢復供電，要增加操作停電時間。上述分析基本上是以負荷開關為藍本。

　　(2) 系統自動化：

　　對配電系統可靠度有較大影響的一個因素是故障定位和隔離，以及向完好線段恢復供電時間。若配電系統實現了自動化，故障隔離操作時間可大大縮短，如遠方手動操作時間可縮短至幾min～十幾min，全自動操作則可以縮短至幾min內完成。如全聯絡樹枝網，實現自動化后故障隔離操作時間降至0.2h，用戶年平均停電時間可由3.4h/戶降至2.4h/戶，減少了29.4%，供電可靠率則可提高至99.9726%。

　　5 結束語

　　從對基本接線方式的評估結果可知，樹枝網供電可靠性最低，全聯絡樹枝網供電可靠性最高。由于中壓配電網是隨著電力用戶的增加而不斷發展，線路建設初期雖然暫未能實現聯絡，也應對主干線進行分段和分支線的隔離。一旦聯網條件成熟，應盡早實現聯絡，從根本上提高中壓配電網的供電可靠性，并為將來實現配電自動化提供堅實的基礎。聯絡一般從主干線做起，避免全線路長時間停電的發生，然后按重要分支線、一般分支線逐步實現全聯絡。另外，重視線路元件的質量，降低線路故障率，以及合理地組織施工、檢修，都可有效地提高中壓配電網的供電可靠性。

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