桂林供电局10KV潮南圩线板山台区改造工程设计【字数：】
摘要：
随着当前我国社会经济的飞速发展，迎接小康生活新农村建设也在如火如荼的进行，农村配电网的升级改造是其中一项重要的工程，经济的发展离不开安全可靠的电力。由于没有稳定可靠的电力保障，广大农村地区无法引进农业生产和加工大型企业，费力引进的企业也留不住，电力问题成为经济发展的瓶颈，建设安全可靠的农村配电网是当前迫切需要解决的难题。
本文通过分析国内外配电网升级改造的现状以及发展前景，经过实地勘测考察对桂林市板山台区配电网改造进行综合研究，为其设计了一个合理可靠的改造方案。通过借鉴广西电网公司的标准台区设计和结合当地的实际情况，从技术性、经济性以及社会效益等多方面考虑，进行变压器增容改造，将原台区一分为二，保留原有变压器基础上增加一台智能美式箱变变压器，选择智能无功补偿装置和配变终端，导线电缆更换为更大线径，配电设施更新换代，对智能电表和表箱进行合理化配置，电力网架走线布局更加安全可靠，全力解决当前板山台区配电网当前存在的许多供电安全问题，全面提高了板山台区配电网供电质量安全可靠的水平，让当地居民用上更加稳定优质的电力。
关键词：配电网规划，供电质量，智能配电
第1章 绪 论
1.1背景和意义
1.1.1配电网改造的背景分析
生活在二十一世纪，我们的生活方方面面已经离不开优质可靠的电能，以电力为主要能源和动力的现代工农业生产离不开电力；电能的分配和输送经过变压处理，可以达到既经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现电能往高消耗地区的输送；电能在工业和农业生产的重要性在于实现电气自动化，运用得当可以大量增产，降低生产成本和工人的劳动强度，将生产过程自动化。通过配电网改造，为经济的发展做出最佳的服务。
1.1.2本课题的研究意义
配电网的升级改造是电力建设的主要任务，随着我国社会经济的快速发展，农民的生活水平不断提高。农村地区的用电需求快速增长，农村配电网络升级势在必行。
随着我国居民生活水平的不断提高，口袋里有更多富余的资金，当前简陋的配网设施无法满足广大农村居民，对供电需求、用电质量、用电安全可靠性的需求比以前更加强烈。当前的农村配电网因导线设备残旧频出事故，有很大的用电安全隐患。对农村配送网络进行升级改造，是促进农村进一步发展、提高农民生活水平的重要举措。这是一项利国利民的工程。通过一系列的改造设计，建立了适应时代发展需要的新型农村配送网络，使其在我国社会主义新农村建设中发挥更大的作用。
1.2国内和国外研究
1.2.1国内研究
我们国家是发展中国家，受制度和国内经济发展水平的影响，配电网改造智能化发展现状相对于西方发达国家来讲，差距较大，主要原因在我国对智能电网技术的研究与探索起步较晚。目前我们与发达国家的配电网发展水平正在不断缩小差距，在智能化用电等相关方面，我国很多应用已达到国际顶尖水平，比如特高压方面。城市配电网发展水平较高，运用了许多最新的智能化技术，农村配电网相对而言就比较薄弱，存在非常多的用电安全隐患。
最近几年，我国配电网络建设取得不错的成绩，这归功于国家对配网改造的大力支持和投入大量的资金。2019年，国家电网公司经营区域用电量达2.76万亿千瓦时，这个数据是2015年的1.4倍，目前已经完成209.1万眼农田机井通电，惠及农田1.7亿亩，降低农业成本支出144亿元。但是我国有广阔的农村地区，仍有许多地区未用上安全可靠的电力，且与城市配电网络相比，差距任然很大，仍需提高农村配电供电的安全可靠性和智能化水平。
1.2.2国外研究
放眼全球，进行电网改造的既有西方发达国家，也有许多发展中国家，最终改造的目标都是朝智能化，节能减排保护环境发展，这也是全球配电网改革的一个大趋势。在配电网的建设过程中，由于每个国家的制度和国情不一样，各自都有其发展的特色，达到的智能化水平也不同。
欧洲配电网发展起步早，智能化水平遥遥领先许多发展中国家。欧洲国家在电网改造方面逐步淘汰高污染，对环境不友好的发电厂，大力发展风能、太阳能等可再生绿色能源，旨在充分利用可再生资源真正实现零排放。
2009年，英国政府明确表示要加强智能电网建设，撰写了《智能电网:机遇》报告，改造重点是安装智能电表；2020年，英国将有4700万家庭改用智能电表。据估计，这项工程耗资86亿英镑，高投资带来高收益，在智能电表投入使用后的 20年内能够收益146亿英镑。
1.3研究方法和内容
1.3.1研究方法
本文的撰写主要采用了以下两种研究方法：
实地勘测法：这次论文所编写的工程，是我在企业实习参与的项目，在板山台区改造工程设计，我多次参与现场勘测。通过实地勘测，搜集到板山台区的现状数据，包括变压器大小，导线残旧程度和线径大小，有多少用电户数等，初步形成改造方案，并设计了可行性研究图纸，通过电网公司审核后，进一步设计施工图。
文献研究法：根据所查找的参考文献以及网上的各种资源，获得本次论文撰写所需要的资料和数据，从而全面、正确地了解所要研究的问题，结合自己所学过的专业知识，完成本次论文设计研究撰写工作。
1.3.2研究内容
一直以来，农网建设水平不高，部分投运年限久远的台区出现设备陈旧，供电能力差，自动化程度低。因此，有必要加强农网改造和建设，建设自动化水平高、供电可靠的智能电网。
本文由以下八部分构成：
第一部分介绍了课题的研究背景和意义，国内外对配电网的研究和升级；论文撰写所采用的研究方法和研究内容。
第二部分阐述了当前板山台区配电网存在的主要问题和发展现状，从侧面介绍了农网改造升级的政策背景和国家的扶持力度，对板山台区进行改造必要性分析。
第三部分对板山台区改造设计方案进行细致的介绍，通过梳理当前板山台区存在的用电隐患以存在的各种问题，进行配变增容、架空线缆更换整治、配电网架优化、配电设备升级等改造设计思路。
第四部分阐述了板山台区改造的主要设备选型，不同型号变压器的空载损耗，变压器容量的计算。对主要设备的选型进行了大致的介绍，包括导线，绝缘子，杆塔等。
第五部分介绍了板山台区改造的智能化设计，通过智能箱变、配变终端、电表和表箱、搭建智能监控系统等组成一个智能化台区。
第六部分对防雷接地设计进行大致的介绍，先介绍防雷漏电等事故带来的危害以及防雷接地的重要性，后面主要讲防雷措施、台架接地的方式和台区重复接地。
第七部分通过对板山台区改造工程进行运行情况探讨，从供电可靠性和带来的经济收益等方面入手，证明改造可以降低线损电量，带来不错的经济收益。
第八部分为板山台区配电网改造工程设计的总结与展望。
第2章 板山台区配电网的现状及存在的问题
2.1农村配电网建设政策背景
今年是建成全面小康社会的决胜之年，配电网是国民经济和社会发展的重要基础，对配网的升级改造一直是国家的重点基建项目，也一直受到国家的大力支持。国家能源局制定印发了《配电网建设改造行动计划（2015—2020年）》， 2015-2020年，配电网建设改造投资不低于2万亿元。国家发改委关于配电网建设改造的指导意见，指出要加强贫困及偏远地区的供电，促进节能降损。
2.2板山台区配电网现状分析
2.2.1板山台区基本情况简介
桂林供电局10kV潮南圩线板山台区改造工程是广西电网公司桂林供电局2019年的一项农网改造工程，该项目位于桂林市某县，该台区目前供电户数330户，其中普通用户325户，动力用户5户。所供村民住宅楼，多为村民自建房子，房子比较密集，形成类似城中村局面，用电紧张，目前变压器型号为S11-315KVA，2018年测得该台区最大负载率为98%，低压侧最大运行电流为446A，供电距离907米，台区低压线路于2001年开始运行使用，距今已有18年。部分低压杆老旧倾斜、低压线路绝缘胶皮老化、低压导线截面过小。随着生活水平的提高，居民家电设备不断增加，有的家庭用上了空调、冰箱、洗衣机，用电负荷飞速增长，现有变压器容量已不能满足负荷增长需求，无法安全、可靠地提供电力支持。为了改善当地居民的生活质量以及满足该地区的经济发展用电需求，急需改造该台区。
2.2.2板山台区配电网发展概况
板山台区2001年进行部分低压线路改造，将变压器更换为S11-315KVA，10KV进线为JKLYJ-70架空线，低压出线为两回BLV-120架空线。从2001年投运至今，中间供电局进行过几次抢修，均是更换部分导线、电杆和配电设备，未将整个台区进行全面改造升级，所以该台区智能化水平低，导线残旧，供电安全隐患多。
2.3板山台区配电网改造必要性分析
农村地区配电网是我国应着重优化和健全的基础电力设施，板山台区配电设备自动化水平低、抗自然灾害能力差。提升农网智能化、信息化水平，是发展的需求。
（1）经济需求：经济的发展需要可靠的供电，板山台区有土地存量多、自然资源丰富等优势，有关部门规划建设一批小型加工厂，大力开展招商引资，留住当地年轻劳动力，为当地的经济发展做贡献。因此，板山台区需要可靠的供电为经济发展保驾护航。
（2）用户需求：板山台区现有供电用户330户，其中普通用户325户，动力用户5户，所供居民住宅楼多为村民自建房，基本一栋房子报装一块电表，房子比较密集拥堵，现有变压器容量小，供电压力非常大，无法满足现有用户使用需求。而且从供电所了解到，板山台区未来还将接入新报装用户15户，总装接容量60kVA。板山台区2018年度用电量是89741千瓦时，同比增长5%，近3年年均用电量增速为5%。
2.4板山台区配电网主要存在问题
（1）供电半径：板山公变台区供电半径为907米，供电半径过大。
（2）新报装需求：根据供电所了解到的需求，预测未来还需接入用户15户，总装接容量60kVA。
（3）低压电杆及导线安全隐患：本台区低压线路于2001年开始运
行使用，距今已有18年。部分低压杆老旧倾斜、低压线路绝缘胶皮老化、低压导线部分截面过小。
（4）末端低电压问题：测得台区最末端电压为185V，低于规程要求。
（5）其他问题：随着生活水平的提高居民家电设备不断增加，有的家庭用上了空调、冰箱、洗衣机，用电负荷飞速增长，现有变压器容量已不能满足负荷增长需求，无法安全、可靠的供电。
第3章 板山台区配电网改造方案设计
3.1板山台区改造目标
（1）解决供电半径过长，将最远处供电半径控制在500米内。
（2）解决原有变压器重过载问题，预计实施后的板山1#配变负载率降至55.5%，板山2#配变负载率降至58.9%；最大负载下压降为3.21V，预计五年后的板山1#配变负载率为70.83%，2#配变负载率为75.17%。
（3）建设供电路径合理可靠、美观整齐的沿墙和架空导线，导线全部采用绝缘线，拆除占道交通杆塔、不再留下供电隐患，整体环境得到美化。
（4）建设“全面覆盖、自动采集信息、低成本”的用电信息管理系统，实现远程集中抄表，实施客户用电管理和预付电费模式。
（5）供电可靠性提高到 99%以上，确保高等级的供用电质量，实现末端电压合格率100%，用户年均停电时间为24个小时。
3.2主要改造内容
3.2.1台区配电网架构优化改造
板山台区配电网络架构优化是改造的重点，将#1公变和#2公变的10kV线路进行环网联络，当其中一台变压器10KV进线发生故障时，由另一台变压器10kV线路供电，完善10kV配网网架，选用高级别的绝缘子和杆头金具，提高了供电可靠性，保证整个台区持续用电，如图3-1所示。
图3-1环网联络
将台区进行负荷切割，共分4条低压供电支线，0.4KV低压线路形成合理的分段网架结构，优化网络结构，避免出现供电半径过长、末端低电压现象。
将台区里的重要负荷进行低压线路联络，即两台变压器的低压线路都供给这些重要负荷，实现两台公变通过开关的切换都可以给重要负荷供电，当其中一台公变故障或检修时，通过配电箱自动或手动操作开关，切换至另一台公变供电，以保证村里工厂、企业、泵站等重要负荷的双电源供应，低压配电网架示意图见图3-2。
图3-2低压配电
3.2.2公用配变增容改造
改造前，板山台区只有一台S11-315KVA变压器，无法满足正常使用需求。通过负荷计算，且板山台区用地紧张，不适合建台架变压器，在板山台区合适位置新增一台美式箱变630KVA公变；保留原有旧板山#1变压器不变，切割三分之二的用户负荷给新建的板山#2美式箱变变压器，以满足重要负荷供电和居民生活用电五年内的增长需求。由于本次设计的变电所为独立式，且离居民住宅距离较远，故选择油浸式变压器。
3.2.3 架空线缆综合整治
板山台区低压线路由于长期以来没有进行综合整治，大部分供电通道导线杂乱，跟许多通信线、网线等交叉乱布局，混乱不堪；许多低压导线残旧破败，绝缘性能大大下降，且其垂直高度远远达不到要求，部分线路杆塔出现严重老化现象，存在很多安全隐患。
针对这些现象，将拆除原有残旧线路，综合整治电力线路；为了消除杆塔占用交通道路存在的安全隐患，拆除占道杆塔，重新规划合理的架空路线；针对架空电力导线安装混乱、安全距离不足、连接不牢固、不规范的情况，采用符合标准的安装方法进行改造，使导线的安装有序、安全、美观。及时更换老化的杆塔;暴露在外带电位置的设备或导线，必须加装绝缘装置，整治后的线路架设见图 3-3。
图3-3 整治后低压沿墙线路
3.2.4配电终端设备升级改造
由于板山台区投运年限是在2001年，许多配电设备年久失修，供电所师傅巡查时只是将部分坏掉的设备更换，仍有许多残旧的设备，这些设备已将达到报废标准，，耗能严重，达不到环保要求。
许多电表箱损坏严重，电表和开关外露。电表残旧，导线排列杂乱、零乱安装，存在许多不规范现象和安全隐患，如图 3-4。
图3-4 破损电表箱
为了实现智能配电网，对配电设备做整体升级改造，板山台区将采用新材料、新设备、新技术。将残旧的电表箱更换为新型复合材料的智能表箱，将电表更换为新型智能电表，如图3-5所示。
使用低压防倒供装置，低压防倒供电装置在低压接地挂环的基础上进行改进，重量比接地挂环轻、体积比接地挂环要小，且还有显著的优点，导电性好，常规时具有良好的绝缘性，确保了设备检修和维护人员的安全，如图3-6所示。
图3-5 智能表箱
图3-6 防倒供电装置
第4章 主要设备选型
4.1变压器选择
变压器是电网最重要的元件，起到升压和降压的作用，其应用广泛，维护量大，在配网改造里起关键作用。合理选择和正确安装配电变压器是农村电力改革设计和建设中要解决的重要问题，直接关系到农村电力安全运行。
4.1.1变压器型号选择
变压器型号容量的选择是配网改造的重点，关系到以后该台区的可持续发展，变电所主变压器型式的选择一般有以下几种，见表4-1：
表4-1变压器类型
变压器类型
适用的地区
油浸式
一般正常环境的变电所
干式
用于防火要求较高或环境潮湿，多尘的场所
密闭式
用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维会严重影响变压器安全运行场所
防雷式
用于多雷区及土壤电阻率较高的山区
有载调压式
用于电力系统供电电压偏低或电压波动严重且用电设备对电压质量又要求较高的场所
油浸式变压器最大的特点是抗过载能力强，使用寿命长，质量稳定，适合用于我国广大的农村地区，因此板山台区首选油浸式变压器。目前市面上可供选择的油浸式变压器有S9、S11、S13三种等级型号可供我们选择。S9系列的变压器价格最低，但是空载损耗高，S13系列空载损耗最低，但是价格最高，三种变压器的损耗情况如表4-2所示。
表4-2 空载损耗对照表
变压器容量（kVA）
S9型空载损耗（W）
S11型空载损耗（W）
S13型空载损耗（W）
200
480
340
240
315
670
480
335
400
800
570
400
630
1200
810
600
以630KVA容量变压器为例，由表4-2可知，与S9型油浸式变压器相比，S13型油浸式变压器的空载损耗减少了600W，S11型油浸式变压器的空载损耗减少了390W。倘若以630kVA的变压器运行一年来计算（按365天，8760个小时），与S9型油浸式变压器相比，S13型油浸式变压器减少电能损耗5256kW.h,S11型油浸式变压器减少电能损耗3416kW.h,节能环保效果显著。
因此，板山台区改造选择变压器型号时，参考表4-2得出来得结果，也是为了节能环保、留住绿水青山，首选S13型油浸式变压器，再者考虑利旧仓库里的S11型油浸式变压器。
4.1.2变压器容量选择
板山台区在实地勘测时，通过与供电所领导沟通，决定将原台区一分为二，在合适位置新增一台变压器。选择变压器容量时，需要对板山台区进行负荷切割，再进行负荷计算，计算负荷公式如下：
S′=（P户k1 + P动k2）/cosφk3（式4.1）
P户=用电负荷指标×（现有用电居民户数+5年冗余户数）
P动=动力用户负荷（可考虑5年冗余负荷）
式4.1中：
S′=变压器容量参考值，kVA;
P户=居民用电负荷（即计算负荷），kW，用电负荷指标为县城区及乡镇D类供电区居民按6kW/户选取、农村E类供电区居民按4kW/户选取；
P动=根据实际勘察确定;
cosφ—功率因数执行标准：变电站10kV侧不低于0.95，变压器容量为100kVA以上的电力用户不低于0.9，农村公用变压器不低于0.85；
k1—户表负荷同时率宜取0.15～0.25（具体取值根据现场实际勘查确定）；
k2—动力用户负荷同时率根据现场实际勘查确定；
k3—所带配电变压器经济负载率宜取70%。
板山台区通过负荷切割，#1公变供电户数125户，#2公变供电户数195户，由以上公式得出的负荷计算结果见表4-3：
表4-3 负荷计算
供电分类
户数
cosφ
k1
k2
k3
P动
负荷计算值（kVA）
台区
D类
125
0.9
0.25
0.5
0.7
0
297.62
#1公变
D类
195
0.9
0.25
0.5
0.7
120
559.52
#2公变
根据表4-3的配变负荷计算值计算结果，板山#1公变台区选择利旧原S11-315kVA油浸式变压器，新增的板山#2公变台区选择美式箱变（S13-630kVA）油浸式变压器。
4.1.3板山台区变配电所设施使用环境条件
变配电所在选址时要考虑当地的环境条件，方便日后的维修与养护，延长设备的使用寿命。变电所设备在工作时，自身会产生一定的发热现象，要结合当地的环境条件，与设备生产厂家进行沟通，设计出满足当地环境条件的变配电设备。结合板山台区当地的气象，变配电设备的使用环境条件见表4-4。
表4-4 使用环境条件
使用条件
环境条件
海拔高度
≤2500m
最高环境温度
+45oC
最低环境温度
-10oC
年平均气温
20oC
最大日温差
30oC
日照强度
0.1W/cm2（风速0.5m/s，大跨越采用0.6m/s）
覆冰厚度
0～30mm
最大设计风速
25m/s
环境相对湿度
日平均值：95%；月平均值：90%
最大年降雨量
2400mm
雷暴日
96日/年
地震烈度
Ⅷ 度
4.2板山台区主要设备选型
板山台区设备选型的原则是经济环保，在实现需要的技术参数条件下，尽量选择经济的产品，减少不必要的投资，避免造成浪费，为电网公司节约投资资金，主要设备选型及技术参数见表4-5。
表
原文链接：http://www.jxszl.com/lwqt/yzlw/179496.html
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