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影响中压配电网供电可靠性因素的分析

1前言

  中压配电网多采用架空线或以架空线为主的混合结构,一般为放射形供电方式。由于中压配电线路沿线地理条件较复杂,线路绝缘水平较低,因此线路故障率高。另外,中压配电网直接面向众多电力用户,线路作业停电的机会也多,如何提高中压配电网供电可靠性,是中压配电网改造和建设的重要课题。

2中压配电网基本接线方式

  中压配电网接线方式可分为公用网和专线(网)两类。公用网,基本接线方式有:树枝网、分段隔离树枝网、干线(部分)联络树枝网和全联络树枝网。

3影响供电可靠性的主要因素

  影响中压配电网供电可靠性的主要因素有:线路故障率、故障修复时间,作业停运率、作业停运时间,用户密度及分布等。

3.1线路故障率及故障修复时间

  线路故障可能是由于绝缘损坏、雷害、自然劣化或其他等原因造成。对架空裸导线:

(1)绝缘损坏是指高空落物,树木与线路安全距离不足等造成的故障,与沿线地理环境有关;一般认为绝缘损坏率与线路长度成正比。
(2)雷害造成的故障与避雷器的安装情况有关;雷害故障率大体上与避雷器安装率成反比,与避雷器自身故障率成正比。
(3)自然老化引起的故障与线路设备、材料有关;对同一类设备、材料,自然老化率与线路长度成正比。
(4)其他原因主要是指外力破坏,人为过失等造成的故障。
(5)故障修复时间与运行管理水平,网络结构,以及配电网自动化水平有关。因为正确、迅速地判明故障点,可大大缩短故障停电时间。对同一网络结构,运行管理水平、自动程度相同的配电网,故障修复时间取平均值。

3.2 作业停运率与停运时间

  作业停运是指配电线路因试验、检修和施工造成的停运;施工停运则与线路供电区域发展情况有关,发展中区域线路施工停运率高,发展接近饱和区域,线路施工停运率低。

  作业停运时间与作业复杂程度和施工技术水平有关,一般可取平均值。

3.3 用户密度与分布

  用户密度是指每单位长度线路所接用户数。因用户负荷的不同,各回线路用户密度一般也不相同。在估计接线方式对供电可靠性的影响时,可取平均密度。

  按现行供电可靠性统计指标,对同一接线方式,用户分布情况不同,可有不同供电质量服务指标。

  按用户分布模式分析,用户大部分分布在线路前段,线路中、后段故障可通过分段断路器隔离,从而前段线路可恢复运行,故有最佳的评估结果;用户大部分在线路中段的模式次之,用户集中在线路末端的分布模式最差。

4 基本接线方式的供电可靠性评估

4.1 基本接线方式评估

  根据上述影响供电可靠性的主要因素,按表1设定的配电线路可靠性指标及参数,设断路器为手动操作,有联络线路故障隔离操作时间(含故障定位和向完好线段恢复供电时间)为1h,作业隔离操作时间计入作业停运时间,对总长同是12km(每段线路长2km)的基本接线方式进行评估。

  评估方法采用故障模式后果分析法,评估结果见表2。

4.2 主要因素对可靠度的影响

(1) 故障率及故障修复时间:

  降低线路故障率对全联络树枝网效益最高,若故障率降至0.05次/km·年,用户年平均停电时间可由3.4h/户降至2.7h/户,减少了20.6%;而树枝网效益最低,用户年平均停电时间可由15.6h/户降至13.8h/户,仅减少11.5%。减少故障修复时间有同样的结论。

(2) 作业停运率及作业停运时间:

  由于用户增容报装的原因,对运行管理较完善的电网,作业停运率降低空间不大。缩短作业停运时间,若从4h缩短至2h,对树枝网用户年平均停电时间可由15.6h/户降至9.6h/户,减少了38.5%;而全联络树支网用户年平均停电时间也可由3.4h/户降至2.4h/户,减少了29.4%。

项目 故障率
(次/km·年) 修复时间(h) 作业停运率
(次/段·年) 施工时间
(h) 用户密度
(户/km) 典型分布 数值 0.1 3 0.5 4 1.5 均匀
表2 基本接线供电可靠性评估结果
基本接线方式 用户年平均停电时间(h/户) 供电可靠率(%) 树枝网 15.6 99.8219 分段隔离树枝网 9.1 99.8996 干线(部分)联络树枝网 5.1 99.9418 全联络树枝网 3.4 99.9612

(3) 用户分布模式:

  对树枝网和全联络树枝网,用户分布模式对供电可靠性无影响。对分段隔离树枝网,用户分布模式对供电可靠性的影响如前所叙。对主干线联络树枝网,若用户大部分直接接入主干线,供电可靠性较高;反之,供电可靠性就较低。

4.3 开关类型和系统自动化对可靠性的影响

(1) 开关类型:

  中压配电线路上常用开关设备有:柱上断路器、负荷开关和隔离开关。若能装设过流脱扣的柱上断路器,可有效地缩小故障影响范围,提高供电可靠性。若使用隔离开关,故障修复和施工完成后恢复供电,要增加操作停电时间。上述分析基本上是以负荷开关为蓝本。

(2) 系统自动化:

  对配电系统可靠度有较大影响的一个因素是故障定位和隔离,以及向完好线段恢复供电时间。若配电系统实现了自动化,故障隔离操作时间可大大缩短,如远方手动操作时间可缩短至几min~十几min,全自动操作则可以缩短至几min内完成。如全联络树枝网,实现自动化后故障隔离操作时间降至0.2h,用户年平均停电时间可由3.4h/户降至2.4h/户,减少了29.4%,供电可靠率则可提高至99.9726%。

5 结束语

  从对基本接线方式的评估结果可知,树枝网供电可靠性最低,全联络树枝网供电可靠性最高。由于中压配电网是随着电力用户的增加而不断发展,线路建设初期虽然暂未能实现联络,也应对主干线进行分段和分支线的隔离。一旦联网条件成熟,应尽早实现联络,从根本上提高中压配电网的供电可靠性,并为将来实现配电自动化提供坚实的基础。联络一般从主干线做起,避免全线路长时间停电的发生,然后按重要分支线、一般分支线逐步实现全联络。另外,重视线路元件的质量,降低线路故障率,以及合理地组织施工、检修,都可有效地提高中压配电网的供电可靠性。

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