《配電網技術導則》是國家電網公司配電網規劃設計、建設改造和運行維護的綱領性標準文件。本文對標準修訂的背景、原則和特點以及主要修訂內容進行了介紹。
0 引言
“十三五”是全面建成小康社會的決勝期,是深化改革的攻堅期。國家作出了“大力實施創新驅動發展戰略、推進‘互聯網+’行動計劃、深化經濟結構調整和產業轉型升級、推動區域和城鄉協調發展等重要部署。電力是關系國計民生的基礎產業,電力供應和安全事關國家安全戰略,事關經濟社會發展全局。配電是電力系統的重要環節,它直接面向電力用戶,承擔著電力用戶的供電服務,是改善民生、保障經濟社會發展的重要基礎設施。電力體制改革逐步深化,分布式電源、電動汽車及儲能裝置快速發展,配電網呈現出愈加復雜的“多源性”特征,終端用電負荷呈現出增長快、變化大、多樣化的新趨勢,加快配電網建設改造和轉型升級的任務更加緊迫。配電網的發展迎來了重要發展機遇,同時也面臨許多挑戰。
2015年11月7日,國家發展和改革委員會、國家能源局正式發布《電力發展“十三五”規劃》,這是我國“十三五”電力發展的行動綱領。“十三五”電力發展規劃將“升級改造配電網,推進智能電網建設”作為重要任務,提出加大城鄉電網建設改造力度,基本建成城鄉統籌、安全可靠、經濟高效、技術先進、環境友好、與小康社會相適應的現代配電網,適應電力系統智能化要求,全面增強電源與用戶雙向互動,支持高效智能電力系統建設。
為建設結構合理、安全可靠、經濟高效的現代配電網,全面提高配電網供電能力,優化網架結構,提升裝備水平,增強對分布式電源和多樣化負荷的接納能力,全面適應售電主體多元化和客戶用電需求多樣化的要求。為適應配電網發展的新形勢,原《城市配電網技術導則》(Q/GDW 370—2009)已經不適應目前配電網技術發展要求,需要進行修訂補充,以完善配電網標準體系,強化技術標準的指導作用,規范國家電網公司所屬各省(區、市)公司35kV及以下配電網規劃、設計、建設、改造、運維和檢修工作,在國家電網公司運檢部的指導下進行了《配電網技術導則》(簡稱《導則》)的修訂。修訂后的《配電網技術導則》與《配電網規劃設計技術導則》(DL/T 5729-2016)將共同構成配電網頂層技術路線,將在一段時間內全面指導配電網規劃設計、建設改造和運維檢修工作。為配合配電網的標準化建設,系統地了解現代配電網技術發展路線,本文主要對《導則》修訂的背景和目的、修訂原則和特點以及主要修訂的內容進行介紹。
1 《導則》修編的背景和目的
2015年以來,黨中央、國務院對配電網建設改造工作做出了一系列安排部署。2016年中央1號文件明確提出了“加快實施農村電網改造升級工程,開展農村‘低電壓’綜合治理”等加快農村基礎設施建設的工作內容。國務院第122次常務會議作出實施新一輪農村電網改造升級工程的決定,國務院辦公廳、國家發改委、能源局等部委先后印發了一系列文件,全面部署新一輪農網改造升級工作。公司黨組高度重視配電網建設改造工作,在2016年國家電網公司的“兩會”上首次提出了“統一規劃、統一標準、安全可靠、堅固耐用”配電網建設改造十六個字方針,國家電網公司配電網建設改造行動計劃提出“十三五”期間配電網總投資將達到1.3萬億元。隨著分布式電源、電動汽車與儲能等多元化負荷不斷涌現和大量接入,配電網的功能和形態正發生顯著變化,對配電網的安全運行和供電質量帶來嚴峻挑戰,迫切需要提前研判,實現對多元化負荷進行主動監測和優化調控。 云計算、大數據、物聯網、移動互聯等現代信息通信技術將推動配電網建設管理工作的智能化變革,大幅提升配電網建設改造效率效益和智能化管理水平。
本標準依據國家電網公司《關于下達2014年度公司技術標準制修訂計劃的通知》(國家電網科〔2014〕64號),對Q/GDW 370—2009《城市配電網技術導則》進行修訂。《城市配電網技術導則》于2009年首次發布,而自2009年以來國家電網公司發展策劃部、運維檢修部、營銷部、科技部、物資部、農電工作部和基建部在配電網規劃、典型設計、設備選型檢測、帶電檢測、狀態檢修、不停電作業、防雷接地、配電自動化、運維管理、分布式電源接入及新技術研發等方面開展了大量卓有成效的工作,近年來國內外配電網技術亦有很大發展,配電網的管理模式也發生了重大變化,原標準已經不適應目前技術現狀,迫切需要進行修訂補充,以對10(20)kV及以下配電網規劃、設計、建設、改造、運維和檢修等工作進行規范和導向。國家電網公司運檢部從技術標準入手,在廣泛調研并充分吸取發達國家先進經驗的基礎上,組織專家團隊,對原《城市配電網技術導則》(Q/GDW 370—2009)進行修訂。
為適應國家電網公司對配電網管理的現狀,《導則》的范圍從城市配電網擴展至城市、城鎮農村,涵蓋整個配電網;電壓等級擴充至35kV配電網;標準名稱由“城市配電網技術導則”更改為“配電網技術導則”。
《導則》修訂的目的是為建成城鄉統籌、安全可靠、經濟高效、技術先進、環境友好、與小康社會相適應的現代配電網,滿足智能化要求,以及適應國家電網公司10(20)kV及以下配電網規劃、設計、建設、改造、運維和檢修等工作的技術要求,對配電網規劃、設計、建設、改造、運行、檢修、用戶及分布式電源接入等各環節提出規范性技術要求,對配電網未來發展信息采集、狀態分析進行技術導向,并針對目前配電網存在的問題提出改進措施。
2 《導則》修訂的主要原則和特點
《導則》的修訂遵循標準化、差異化、系統性、適應性和協調性的編制原則。以“統一規劃、統一標準、安全可靠、堅固耐用”為原則,全面推行模塊化設計、規范化選型、標準化建設;按照根據區域經濟發展水平,按照可靠性需求和負荷重要程度,輔以負荷密度,供電區域按A+、A、B、C、D、E六類,差異化的分類制定相應的建設改造、設備選型標準;按照“四個一”工作要求,系統性地細化配電網建設改造項目需求管理。充分滿足經濟社會發展的用電需求,適應城鎮化發展和產業結構調整對配電網的要求,適應分布式電源、多元化負荷接入及未來能源互聯的趨勢;堅持用電需求與配電網建設、主網與配電網、電網與分布式電源及用戶接入、一次網架設備與二次系統相協調。
在《導則》修訂過程中,調研了配電網現狀,分析了當前配電網技術難題,研究了現代配電網建設發展的技術路線,并充分考慮了配電網的最新發展形勢和建設。《導則》的修訂工作同時遵循了以下4個原則:
1)貫徹國家有關方針、政策、法律、法規,嚴格執行強制性國家標準和行業標準。
2)《導則》的修訂落實標準化、差異化要求,形成平滑升級避免大拆大建的配電網技術發展路線。
3)立足于國家電網公司配電網的現狀,《導則》對配電網的全過程做到技術先進、經濟合理、安全實用。
4)《導則》力求與國家電網公司相關技術標準之間,以及與國家、行業標準的協調一致,體現實用化、差異化、前瞻性和引領性。
《導則》對配電網規劃、設計、建設、改造、運行、檢修、用戶及分布式電源接入等各環節提出規范性技術要求,對配電網未來發展信息采集、狀態分析進行了技術導向,還針對目前配電網存在的問題提出了改進措施,已經落實到現行規程中的一般性技術內容原則上不在《導則》中重述。
修訂的《導則》具有10個特點:
1)《導則》從全面提升配電網專業化水平出發,涵蓋了配電網規劃、建設、生產、運行和改造的全過程。吸取發達國家先進經驗,對配電網接地故障處理、保護配置、過電壓配合、防雷、短路電流水平、開關選型、低壓漏電保護配置、分布式電源及電動汽車接入等關鍵技術難題進行系統性研究。
2)《導則》強調輸配電網的相互協調,提高配電網的轉供能力,為上級電網提供支撐,以適應城鄉發展,滿足供電可靠性要求。逐步構建能源互聯公共服務平臺,促進能源與信息的深度融合。
3)《導則》系統地引導規劃和建設中壓配電網網架、以保障中壓配電網的可靠與堅強。目標是建成具有必備的容量裕度、適當的負荷轉移能力、一定的自愈能力和應急處理能力、合理的分布式電源接納能力的配電網,實現安全、可靠、經濟地向用戶供電。
4)《導則》從提高供電可靠性出發,要求不斷提高線路絕緣化、電纜化的比例,提倡不停電作業(帶電作業)、設備狀態檢測。 隨著絕緣材料的廣泛應用,以及中壓架空絕緣線路的推廣,可通過線路及設備全絕緣化進一步提高供電可靠性。
5)《導則》強調全面推行模塊化設計、規范化選型、標準化建設。落實標準化、差異化要求,形成平滑升級的技術發展路線,避免大拆大建。按照負荷密度,保證電壓質量的原則確定線路供電距離;提高線路載荷和轉供能力來確定線路分段數、聯絡點數;按節能、環保、免維護、減少設備規格、適當留有余度的原則進行設備選型;按城市規劃,電網與環境和諧的需求選取電纜和架空線;按載荷和轉供要求確定線徑。
6)《導則》從電網安全運行出發,嚴格落實反事故措施,建設與環境和諧的配電網。例如中性點接地方式不同的配電網,應避免互帶負荷,否則,將會導致不同配電網的繼電保護裝置誤動或拒動。 根據近年來各地在公共場合大量安裝戶外環網箱、箱式變電站,但是有些廠家生產的戶外環網箱、箱式變電站,其箱體不具備防內部故障電弧外泄性能,存在安全隱患,以及外殼設計欠美觀,《導則》提出了相應的要求。
7)《導則》為積極推進配網智能化,引導配電網一次系統規劃建設適應配電網自動化要求。 一次網架要結構簡潔,并盡量減少結構種類,布局合理,具備轉供能力,以利于配電網自動化的實施,以提高故障下快速恢復供電能力和分布電源的接入。同時一次電網的施工考慮通信光纜的敷設,減少實施配電網智能化建設的工程量。
8)《導則》對重要用戶提出更加完善的供電保障措施。 重要用戶除正常供電電源外,應有備用電源和獨立于公網的自備應急電源。正常供電電源、備用電源和自備應急電源應與供用電工程同步設計、同步建設、同步投運、同步管理。堅持安全第一、預防為主,未雨綢繆,預控前置,確保社會穩定,建立和諧的供電環境。
9)《導則》適應分布式電源以及電動汽車、儲能裝置等新型負荷的接入需求,有序建設智能配電網。配電網應滿足國家鼓勵發展的各類電源及新能源微電網的接入要求,逐步形成能源互聯、能源綜合利用的體系。
10)《導則》提出在分布式電源接入前,應對接入的配電線路載流量、變壓器容量進行校核,并對接入的母線、線路、開關等進行短路電流和熱穩定校核,如有必要也可進行動穩定校核。不滿足要求時應對配電網進行適應性改造。
3 《導則》主要修訂內容
為適應國家電網公司配網管理模式的要求,《導則》適用范圍由城市配電網進一步擴展至全部城鄉配電網。按照差異化原則,根據供電區域經濟發展水平,按照可靠性需求和負荷重要程度,輔以負荷密度,將供電區域細分為A+、A、B、C、D、E六類,分類制定相應的建設改造和運維標準。按照差異化、可升級原則設定目標網架,按照一步到位原則確定主干線截面、開關等設備選型,較原標準主要變化情況有:
1)進一步明確網架結構,規劃A+、A、B、C類供電區域架空線路以“三分段、三聯絡”為目標網架,D、E類地區可為三分段單輻射、三分段單聯絡,通過增加聯絡向目標網架發展過渡;電纜網以單環網、雙環網為目標網架,可由雙射、對射向雙環過渡,架空線入地改造應按電纜網目標網架建設。
2)設備選型一步到位,如:規劃A+、A、B類地區,架空線路主干線導線截面選擇240mm2或185mm2,C、D類地區主干線導線截面選
擇≥120mm2,E類地區主干線導線截面選擇≥95mm2;中低壓混凝土電桿均按非預應力選擇,對于山區等交通不便地區可選用輕型高強度電桿、組裝型桿等。
3)改進小電流接地系統單相接地故障處理技術原則,20世紀70年代借鑒前蘇聯經驗確定的可運行2h原則,經參考日本、法國等發達國家經驗,修改為在躲過瞬時接地故障后,快速就近隔離故障原則,即由“2h運行+接地選線”改為“選段跳閘”。在具備條件的單位按不同技術路線分區域試點后,穩步向公司系統推廣。
4)降低短路電流水平,經前期調研發現目前開關開斷電流由攀比性增大趨勢,參考日本(12.5kA)、美國(10kA以下)等發達國家經
驗,將變電站10kV母線短路電流水平由2009版的20、25kA降低至16、20kA,避免因盲目增大短路電流水平帶來大量配電網開關設備投資的浪費,同時提出針對性措施降低母線短路電流。
5)增加和修訂了對環網柜、環網室、環網箱等術語的定義,規范統一了配電網常用設施設備的名稱,有利于進行典型設計、運維管理。
6)增加目標配電網網架的概念,明確不同供電區域目標電網建設及過渡改造方向,確保提高負荷轉移能力。
7)增加電能質量關于對電壓波動和閃變、電壓暫降、三相電壓不平衡和諧波的限值、統計及檢測等要求。
8)增加運用紅外成像測溫,高頻、暫態地電波、超聲波局部放電檢測等帶電檢測技術、OWTS(振蕩波)等局部放電檢測技術的要求,以及利用配電自動化、用電信息采集等數據進行狀態檢修技術的要求。
9)增加電動汽車充換電設施接入,適應智能配電網發展要求;修改原5.11節“分布式電源”,擴充為第11章“分布式電源接入”,滿足環保綠色能源發展,逐步構建能源互聯公共服務平臺,促進能源與信息的深度融合。
4 結語
《配電網技術導則》在原《城市配電網技術導則》(Q/GDW 370—2009)基礎上,將適用范圍從城市配電網擴展覆蓋縣域配電網,同時增加了目標網架、電能質量、帶電檢測技術、分布式電源和電動汽車充換電設施接入等內容,體現了《導則》重差異、有突破、易操作的特點。配電網按照供電分區差異化建設和改造,突破了多年的單相接地故障處置規程,修改為在躲過瞬時接地故障后,快速就近隔離故障原則。《導則》吸取了發達國家先進經驗,對配電網接地故障處理、保護配置、過電壓配合、防雷、短路電流水平、開關選型、低壓漏電保護配置、分布式電源及電動汽車接入等關鍵技術難題進行了系統性研究,提出了具有操作性的技術措施,為配電網持續快速、健康發展提供了技術保障。隨著現代配電網技術的發展和工程實踐的推進,人們對其認識必將逐步深入和全面,《導則》也將進行修正和完善。
作者簡介
侯義明,中國電力科學研究院,教授級高工,研究領域為配電網規劃與運行、分布式電源并網、微電網及智能化相關技術等。
引文信息
侯義明.《配電網技術導則》修訂背景和編制原則[J]供用電,2017,34(1):28-31.
HOU Yiming.The Background and Principles of Revision to Technical guidelines for distribution network[J].Distribution&Utilization,2017,34(1):19-23.