影響中壓配電網(wǎng)供電可靠性因素的分析論文
摘要：通過對中壓配電網(wǎng)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(jìn)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(dǎo)中壓配電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)。
關(guān)鍵詞：供電 可靠性 因素 分析
1 前言
中壓配電網(wǎng)多采用架空線或以架空線為主的混合結(jié)構(gòu)，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(fù)雜，線路絕緣水平較低，因此線路故障率高。另外，中壓配電網(wǎng)直接面向眾多電力用戶，線路作業(yè)停電的機(jī)會也多，如何提高中壓配電網(wǎng)供電可靠性，是中壓配電網(wǎng)改造和建設(shè)的重要課題。
2 中壓配電網(wǎng)基本接線方式
中壓配電網(wǎng)接線方式可分為公用網(wǎng)和專線(網(wǎng))兩類。公用網(wǎng)，基本接線方式有：樹枝網(wǎng)、分段隔離樹枝網(wǎng)、干線(部分)聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)和全聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)。
3 影響供電可靠性的主要因素
影響中壓配電網(wǎng)供電可靠性的主要因素有：線路故障率、故障修復(fù)時間，作業(yè)停運(yùn)率、作業(yè)停運(yùn)時間，用戶密度及分布等。
3.1 線路故障率及故障修復(fù)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(dǎo)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(huán)境有關(guān)；一般認(rèn)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(guān)；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(shè)備、材料有關(guān)；對同一類設(shè)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(fù)時間與運(yùn)行管理水平，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及配電網(wǎng)自動化水平有關(guān)。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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行管理水平、自動程度相同的配電網(wǎng)，故障修復(fù)時間取平均值。
3.2 作業(yè)停運(yùn)率與停運(yùn)時間
作業(yè)停運(yùn)是指配電線路因試驗、檢修和施工造成的停運(yùn)；施工停運(yùn)則與線路供電區(qū)域發(fā)展情況有關(guān)，發(fā)展中區(qū)域線路施工停運(yùn)率高，發(fā)展接近飽和區(qū)域，線路施工停運(yùn)率低。
作業(yè)停運(yùn)時間與作業(yè)復(fù)雜程度和施工技術(shù)水平有關(guān)，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(shù)。因用戶負(fù)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(xiàn)行供電可靠性統(tǒng)計指標(biāo)，對同一接線方式，用戶分布情況不同，可有不同供電質(zhì)量服務(wù)指標(biāo)。
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(fù)運(yùn)行，故有最佳的評估結(jié)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(jù)上述影響供電可靠性的主要因素，按表1設(shè)定的配電線路可靠性指標(biāo)及參數(shù)，設(shè)斷路器為手動操作，有聯(lián)絡(luò)線路故障隔離操作時間(含故障定位和向完好線段恢復(fù)供電時間)為1h，作業(yè)隔離操作時間計入作業(yè)停運(yùn)時間，對總長同是12km(每段線路長2km)的基本接線方式進(jìn)行評估。
評估方法采用故障模式后果分析法，評估結(jié)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(fù)時間：
降低線路故障率對全聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)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(wǎng)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(fù)時間有同樣的結(jié)論。
(2) 作業(yè)停運(yùn)率及作業(yè)停運(yùn)時間：
由于用戶增容報裝的原因，對運(yùn)行管理較完善的電網(wǎng)，作業(yè)停運(yùn)率降低空間不大�？s短作業(yè)停運(yùn)時間，若從4h縮短至2h，對樹枝網(wǎng)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(lián)絡(luò)樹支網(wǎng)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(biāo)及參數(shù)
項目故障率
(次/km·年) 修復(fù)時間(h)作業(yè)停運(yùn)率
(次/段·年) 施工時間
(h)用戶密度
(戶/km)典型分布數(shù)值0.130.541.5均勻
表2 基本接線供電可靠性評估結(jié)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(wǎng)15.699.8219分段隔離樹枝網(wǎng)9.199.8996干線(部分)聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)5.199.9418全聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)3.499.9612
(3) 用戶分布模式：
對樹枝網(wǎng)和全聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)，用戶分布模式對供電可靠性無影響。對分段隔離樹枝網(wǎng)，用戶分布模式對供電可靠性的影響如前所敘。對主干線聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)，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(guān)類型和系統(tǒng)自動化對可靠性的影響
(1) 開關(guān)類型：
中壓配電線路上常用開關(guān)設(shè)備有：柱上斷路器、負(fù)荷開關(guān)和隔離開關(guān)。若能裝設(shè)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(guān)，故障修復(fù)和施工完成后恢復(fù)供電，要增加操作停電時間。上述分析基本上是以負(fù)荷開關(guān)為藍(lán)本。
(2) 系統(tǒng)自動化：
對配電系統(tǒng)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(fù)供電時間。若配電系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化，故障隔離操作時間可大大縮短，如遠(yuǎn)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(nèi)完成。如全聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)，實現(xiàn)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(jié)束語
從對基本接線方式的評估結(jié)果可知，樹枝網(wǎng)供電可靠性最低，全聯(lián)絡(luò)樹枝網(wǎng)供電可靠性最高。由于中壓配電網(wǎng)是隨著電力用戶的增加而不斷發(fā)展，線路建設(shè)初期雖然暫未能實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)，也應(yīng)對主干線進(jìn)行分段和分支線的隔離。一旦聯(lián)網(wǎng)條件成熟，應(yīng)盡早實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)，從根本上提高中壓配電網(wǎng)的供電可靠性，并為將來實現(xiàn)配電自動化提供堅實的基礎(chǔ)。聯(lián)絡(luò)一般從主干線做起，避免全線路長時間停電的發(fā)生，然后按重要分支線、一般分支線逐步實現(xiàn)全聯(lián)絡(luò)。另外，重視線路元件的質(zhì)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(wǎng)的供電可靠性。
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