IV10kV公共配電網的優化設計1761摘要 I11210Abstract II226411緒論 1128661.1選題背景與研究意義 1122091.1.1選題背景 1225741.1.2研究意義 1307271.2國內外研究現狀 165301.2.1國外研究現狀 128671.2.2國內研究現狀 2266641.3主要解決問題 2240292配電網相關概述 3120142.1配電網基本概述 3239002.1.1配電網分類 311882.1.2配電網的電壓等級選擇 3288682.1.3基本接線方式 4228902.1.4配電網運行的基本要求 4244642.1.5配電網的基本概念 4305352.2架空線路部分 5128882.2.1氣象條件 5144492.2.2導線截面的選擇及導線材料選擇 616512.2.3導線排列方式 7104892.2.4避雷線的選擇 8213682.2.5絕緣子、金具 8140052.2.6桿塔的選擇 9230362.2.7施工要求 9270412.3電纜線路部分 10278982.3.1電力電纜的選擇 10122942.3.2電力電纜截面的選擇 1150672.3.3電力電纜線路路徑的選擇 13259032.3.4電纜附件絕緣水平選擇 13124442.3.5電纜線路的防雷保護 13118932.3.6電纜與電纜或管道、道路、構筑物等相互間容許最小距離 14306522.3.7電纜敷設技術原則 14271042.4環網柜相關概述 1697892.4.1環網柜定義 166972.4.2環網柜的基本組成單元 1668442.4.2設備選型 17255332.4.3性能價格比較 17187653基于經典法的無功優化 19153143.1無功容量的合理分配 1930353.1.1確定無功容量的分配原則 19126463.1.2目標函數和約束條件 1967863.2補償設備的補償容量和安裝位置的確定 20168763.310kV配電網無功補償前后的分析比較 2250273.3.1求10kV線路補償前參數 22138373.3.210kV線路補償容量的確定 22311803.3.3補償點位置選擇 2462774配網自動化 25321684.1配網自動化與一次設備 25196534.2配網自動化系統的基本構成 25236924.3配網自動化運行中存在的不足及優化 2630264.4實現配網自動化的效益 2782895實例分析 282535.1架空線路優化 28133135.2電纜線路優化 28198075.3土建優化 2859425.4無功補償優化 296146參考文獻 321緒論1.1選題背景與研究意義1.1.1選題背景為了順應城市配電網的協調發展，配電線路作為一種供電方式，對配電線路設計的探索和研究越來越受到人們的重視。只有不斷努力探索技術創新,結合實際,才能合理充分利用一切可用電力資源,進行電力設計技術優化,通過設計優化不斷完善城市電力系統，才能更好的促進城市建設協調發展。本文針對一條具體的配電線路——10kV配電線路典型設計包括配電線路及電纜線路的氣象條件、導線型號的選取及導線應力弧垂表、多樣化桿頭布置、預應力及非預應力直線桿的選用、短路電流的計算、金具及絕緣子選用、絕緣導線防雷、柱上保護開關、環網箱與電纜分支箱的位置選擇、防雷保護措施、耐張及環網分支桿箱與引線箱的布置等,涵蓋了電力輸電架空、電纜線路的結構設計、施工等各個方面的主要內容[1]。1.1.2研究意義配電網是由架空線路、電纜、桿塔、柱上保護開關、環網柜及分支箱等組成，而針對配電網的優化，也是從這些設備進行優化。架空線路配電傳輸線路建設是我國電力系統的重要不可組成的一部分,是我國輸送民用電能必不可少的配電設施之一[3]。其網架結構是復雜而集中的。因此，工業園區電纜和架空線的搭配尤為關鍵。因此，加強10kV公用配電設備的線路是工業園區配電網發展的趨勢。而供電系統的完善也將促進經濟社會發展。1.2國內外研究現狀1.2.1國外研究現狀相對于我們國家來說，歐洲發達國家的對于配電網的發展應用相對較早，美國建立統一的全國性大電網，大電網同樣存在技術和管理方面的問題，需要解決的是電網中的控制能力的提高、大電網的復雜性、電網的規模和大停電鏈的關聯性等方面的問題。與導體材料和應力腐蝕有關的專利一直占據著日本在20世紀80年代發布的架空電線專利的很大一部分。低垂弧、低電暈、高難度雪架專利線專利數量在85年左右達到高位，然后逐漸變低：專有的架空線、低風音、低風架線和與耐磨和耐光有關的專利在20世紀80年代初只發布過幾次，此后就完全消失。總的來說,日本架空線技術已接近完全成熟。1.2.2國內研究現狀架空的絕緣線在發展的20多年以來，其成效比較的快，架空絕緣線路的綜合絕緣利用率在不斷下降上升也在上升,配電架空線路的連續供電率和可靠性也在逐漸得到提升,并且架空線路的供電故障率也都幾乎是每年呈現不斷上升趨勢，從而需要使架空線路上下通道的綜合利用率不斷得到提升[2]。通過深入實施,直至2020年,中心服務城市或者偏遠地區的供電應用技術水平和我國智能城市建設水平呈現了很高的安全可靠率,其中城市供電的安全可靠率就已經首次高達99.99%,用戶每年需要停電一段時間的平均供電時長不可能超過1h,而與此同時城市供電的服務質量也已經一直處于一個國際先進的技術水平：可變容量小于2千瓦的家庭，有效保障民生[3]。1.3主要解決問題以開發地區10kV東路線主干線及其支線為研究對象，對此地區的架空配電線路、電纜線路、柱上保護開關、環網柜及電纜分支箱等進行詳細的規劃并進行實施的研究，最后總結出適合此地區10kV配電網的優化方案。包括以下幾點：對此地區的10kV架空配電線路網架進行完善規劃。（2）設計一種10kV配電網的最優設計方案。在針對不同地區導線鋪設方式的選擇后，以主干線為主，配合架空線路與電纜的結合應用，負荷開關與聯絡開關的選型，環網柜分支箱的選點等，最終得出10kV配電網優化的最佳設計方案。（3）計算線路優化后所產生的社會經濟效益，對供電可靠性、實用性進行分析，增強運行的靈活性。并可以此為例，為后續其他地區配電網優化設計提供支撐。

2配電網相關概述2.1配電網基本概述2.1.1配電網分類表2-1配電網按電壓等級分類按電壓等級分類標準高壓配電網35kV—110kV中壓配電網6kV—10kV低壓配電網220kV/380kV按供電區的功能來分類可分為城網，農網和工廠配電網等[4]。而分配電能作用的網絡稱為配電網。圖2-1配電網結構圖2.1.2配電網的電壓等級選擇電壓能力等級的確定,與實際供電傳輸方式、供電設備負荷、供電管線距離等均應具有密切關系[5]。表2-2供電電壓與輸送容量關系負荷（kW)20003000-50002000-1000010000-5000050000-200000200000以上供電電壓選擇(kV)61035110220500輸送距離(kM)3-105-1520-5050-150150-300300以上2.1.3基本接線方式1.放射型：僅從一端供電的電路。2.環型：能夠完整的構成一條單電源的環形電路。3.網孔型：大多數的網孔型是由多電源供電的。除此以外還有單電源供電或多電源供電的網絡運行結構在中壓配電線路的類型上分為：架空線路、電纜線路，這兩種線路的連接方式完全不同，架空線路是將導線安裝在電線桿上，采用放射狀供電方式，架空線路的優點是：成本低，投資少，建設周期短，檢測及時，故障維修及時[6]，與架空線路不同的是，電纜線路是直接建立地面配電線路，與架空線路相比，受外界因素的影響相對較小，但其成本高，投資大，故障點難以確定，有時會造成用戶長時間的用電故障。因此，目前的優化方法是：架空、電纜混合接線，隨著變電站容量的增加，出線數量增加，混合接線可以很好地避免“缺點”，同時最大限度地發揮“優點”。2.1.4配電網運行的基本要求1.保證可靠地持續供電。2.保證良好的電能質量。3.保證系統運行的經濟性。2.1.5配電網的基本概念電力系統的電能質量指標包括電壓、頻率、波形和可靠性,就是安全不間斷地向整個電力系統用戶進行設備電能供應所符合要求的電能符合國家以及有關法律規定的能源電能使用質量標準的電力專用設備電能[7]。通常，電壓的質量標準為：高壓U=UN±（5-6）%UN；低壓U=UN±（5-7）%UN。頻率的一個標準公式為:f=fn±(0.2-0.5)Hz。波形類型應為正弦波,其中的諧波元素含量品質要求須符合相關國家標準[8]。（1）電壓偏差：（2-1）式中：?U-電壓偏差百分比U-實際電壓UN-電網標稱電壓表2-5電壓允許變化范圍電壓（kV）變化范圍為額定電壓35-110±5％10±5％400±3％（2）網損率：（2-2）而網損率應達到以下指標：一次變壓：3.5％以下；二次變壓：3.5％以下；三次變壓：7％以下（3）負載率：（2-3）對普通線路而言,當線路負載負荷承受能力越低時,線路的安全利用性能就顯得越差;線路負載承受率越小,經濟利用性能就顯得越差。2.2架空線路部分2.2.1氣象條件表2-6氣象條件成果表氣象條件氣溫(°C)風速(m/s)覆冰(mm)最高氣溫4000最低氣溫-1000安裝情況0100外過電壓15100內過電壓15150最大覆冰-5105最大風速10250年平均氣溫15002.2.2導線截面的選擇及導線材料選擇（1）按經濟電流密度選擇:導線截面計算公式：（2-4）式中S-導線截面mm2；P-輸送容量kW；-線路額度電壓kV；J-經濟電流密度A/mm2;-功率因素（2）按導線長期容許電流校驗選擇：計算公式：（2-5）式中：Wmax-輸送容量MVA；Ue-線路額定電壓kV;Imax-導線持續容許電流kA。選擇與實際相符的導線是最合適的。（3）按電壓損耗校驗：在不考慮線路電壓損耗橫分量時，計算公式：（2-6）式中：-線路允許的電壓損耗百分比；-線路輸送的最大功率MW;Ui-線路額定電壓kV；線路長度m；R-單位長度導線電阻Ω/m；X0—單位長度線咱電抗，Ω/m，可取0.4×10-3Ω/m；—負荷功率因數角的正切。目前現在國內有很多優質鋼芯絕緣導線型式。下列表格為在不同配電線路上的導線截面選擇（表2-7）表2-7導線截面mm2導線種類1kV-10kV配電線路1kV以下配電線路主干線分干線分支線主干線分干線分支線鋁絞線和鋁合金線120（125）70(63)50(40)95(100)70(63)50(40)鋼芯鋁絞線120（125）70(63)50(40)95(100)70(63)50(40)銅絞線--16503516絕緣鋁絞線1509550957050絕緣銅絞線7050352.2.3導線排列方式根據目前我國各國和地區的輸配電線路的排列方案設計、運行使用習慣和導線安裝,而排列導線的各種排列走向方式沒有絕對固定的,在10kV的交流配電電纜線路中最常見的三種排列導線方式式:導線垂直方向排列、三角方向排列和導線水平方向排列這3種基本的排列形式。單向雙回三角架空式直線排列采用單回三角形和直線水平方向排列兩種基本排列方式。三角形式的排列連接方式因同時采用了圓棒形和指針式而有絕緣子和無陶瓷橫梁承擔又難以區分出現為兩種。轉角桿不適合考慮用陶瓷橫梁承擔的那種三角形框架布置處理方式。雙背水平架空層直線排列采用雙對稱左右垂直三角形、兩個垂直、上對稱三角形上邊加下角的水平梯形排列和兩個垂直水平架空層四個方式排列。這種設計典型的基本設計形式是針對下層的兩側水平負載排列,有兩種基本設計形式,一種也就是對稱桿兩側的上層水平承載負荷桿的排列,另一種也就是不對稱桿的排列,使得縱橫桿兩側的水平負載負荷長度不大于相等。前種采用布置舊的方式較美觀,后種采用布置新的方式較為利于節約建筑材料。各地政府可依據項目工程實際建設情況自行選用。而導線的設計安全系數，不應小于表2-8所列數據：表2-8導線設計的最小安全系數絕緣導線種類一般地區重要地區鋁絞線、銅芯鋁絞線、鋁合金線2.53.0銅絞線2.02.5當兩個導線兩端處于兩個鉛垂線的靜止固定位置時,它們之間的固定距離為兩個導線間的固定距離。確定兩條線間間的距離,主要從兩個基本方面上來進行分析考慮:一般就是確定導線在一個桿塔上的導線布置間隙形式及其在桿塔上的布置間隙導線距離。二分法是計算導線在檔隙和距離的中央相互之間接近時的導線間隙數和距離。根據實際情況，在兩個方面中取較大情況的方面來確定線間距離。2.2.4避雷線的選擇避雷線的防雷功能:(1)有效防止雷直擊穿電導線(2)當控制避雷針位于塔頂時，對雷擊電流具有自動分流控制功能，減少流向塔頂的雷擊電流，降低塔頂電位[9]。表2-9對各級電壓線路架設避雷線的規定各級電壓避雷線選擇330kV及500kV全線架設220kV全線架設110kV全線架設60kV全線架設30kV及以下線路不全線架設2.2.5絕緣子、金具10kV直線桿采用針式絕緣子或瓷橫擔絕緣子。拉桿應使用由兩個懸垂絕緣子或一個懸垂絕緣子和一個蝶形絕緣子組成的絕緣線。絕緣機械振動強度關系應按式(2-7）驗算:KF<Fu(2-7)式中:K—機械強度安全系數，可按表2-10采用;F—設計荷載，kN;絕緣和連接設備的整體安裝結構應盡可能采用安全系數控制的設計方法。絕緣子和金具機械強度的安全系數，應符合表2-10的規定[10]。表2-10絕緣子及金具機械強度安全系數類型安全系數運行工況斷線工況懸式絕緣子2.71.8針式絕緣子2.51.5蝴蝶式絕緣子2.51.5瓷橫擔絕緣子3.02.0有機復合絕緣子3.02.0金具2.51.5本工程直線桿采用支柱絕緣子，中間桿角鐵加裝單棒接地，低壓使用蝶形絕緣子；對直線轉角、耐張跳線及耐張桿絕緣子串組合詳見典型設計及標準化設計圖集。本工程可根據施工習慣采用不同的絕緣子串組合型式，但其整體絕緣性能應能滿足設計要求。2.2.6桿塔的選擇塔架選型主要考慮張力、壓力、張力懸垂曲線和不同張力等級。塔型必須符合要求。根據其強度特點，普通桿塔可分為懸掛式和耐電壓型桿塔，其中凸形鐵塔主要考慮垂直力，可分為懸掛式垂直桿塔和懸掛式轉角桿塔，而堅固的桿塔又可分為堅固的右線塔、分叉角塔和終端塔，按回路數，桿塔必須分為單回路、雙回路和多回路塔。塔型的選擇和構件的布置，必須根據鋼材和地線的布置，按照結構簡單、受力平衡、過渡鮮明、外形美觀的原則進行規劃，同時結合所需的地域、塔材、材料等的選擇進行優化，易操作、易維護、易施工、施工工藝等因素，并優先考慮先進技術和經濟設計，考慮到配電線路廣泛應用于平原和山區，特別是基于線路的選擇，架空線路的走廊通常是非農業和無人區，用于運輸和施工，因此，電纜塔和鋼筋混凝土電桿可以優先降低成本，增加施工便利性。建造極地塔并不容易。它不應基于地面特征和同一高度，而應采用整體短腿結構。此類塔的數量不應過多，應特別注意塔的穩定性及其強度的合理性。本工程除特殊桿型外，所用的桿型及基礎參見典型設計及標準化設計圖集，其中鋼管桿采用中間法蘭連接型式（10kV法蘭式鋼管桿參見相應修改出版圖集）。如遇灌注樁基礎加長時，請按本工程施工圖實施，若無特殊說明外，所有加長灌注樁基礎主筋規格不變。2.2.7施工要求a、本工程電桿由運行單位定位。b、基礎施工應按圖紙及有關施工規范及驗收規程進行。c、除轉角及終端桿有一定的預偏所外，所有電桿必須與地面垂直。d、終端桿及耐張桿在緊線時必須做好能平衡40%線條張力的臨時拉線。e、緊線時牽引繩對地夾角不得超過30度。f、施工時牽引滑車到橫擔下平面的距離一般不得超過70-100毫米。g、施工中若檔距超過設計使用檔距，請施工單位及時通知設計。2.3電纜線路部分2.3.1電力電纜的選擇電纜的選材主要包括：正確合理地選擇各種類型的電力電纜、耐張能力、電纜導體結構材料和電纜截面等，對保證電纜設備使用后的安全正常運行至關重要。在本次優化中，我們將采用銅芯線。所有類型的電纜敷設方式都不會直接采用地下電纜的安裝，銅芯線電纜在安裝地下傳輸電纜系統時具有優良的技術優勢，其支架是與導線相連的鋅芯和電纜芯供電。它具有事故率低、耐酸堿腐蝕、可靠性高、施工速度快、維護方便等特點，能保證后期能源供應的質量。實物圖如圖2-2所示：圖2-2導線材料實物圖電力電纜交換連接線上的電纜芯數按照動力電纜芯的連接總數量和大小一般可以將其細分為四種單芯,兩芯,三芯,四芯,五芯以上[11],在10kV工作能力下的電纜交換線連接芯數的分類選擇中，可遵循以下選擇條件：3kV～35kV三相供電回路的電纜芯數，在工作電流較大的回路或電纜敷設于水下時，為了避免中間出現接頭部分，需選用單芯電纜[12]，而采用的單芯電纜，而不能使用鋼帶鎧裝的方式連接。在其余的部分應選用三芯電纜；三芯電纜可選用普通統包型，也可選用三根單芯電纜絞合構造型。而四芯、五芯電纜往往應用于用于三相供電回路中。電纜線芯具體的線芯數量依然是要根據實際情況而定的，才能選擇出最符合實際的線芯數量在發展塑料工業以前,電纜電氣絕緣大多數都用的是直接選擇高溫油壓熱浸紙塑料絕緣導線電纜和高壓充油絕緣電纜,因為它們相對于其他不同種類的絕緣電纜,它們的絕緣使用壽命長,絕緣保護性能好,電氣絕緣性能優良。但隨著塑料工業的發展，出現許多新的合成絕緣材料，新型合成絕緣材料成本低，重量輕而柔軟，生產工藝簡單，價格便宜且安裝方便，因此在35kV及以下現采用的都是新型的合成絕緣材料。在6kV-35kV中低壓電力電纜線路中,我國主要選用不滴流電纜或交聯聚氯乙烯電力電纜[13]。大多數就是采用用普通聚氯乙烯護套料，在特殊環境有特殊需要的環境下還可以用阻燃型、耐火型、防白蟻型聚氯乙烯料。而電纜金屬護套、鎧裝、外護層應按表2-11選擇。表2-11電纜金屬護套、鎧裝、外護層選擇電壓等級敷設方式金屬護套或鎧裝外護層10/0.4kV直埋、埋管、電纜溝非磁性金屬帶（單芯）鋼帶或鋼絲（三芯）聚氯乙烯或聚乙烯電力線的額定電壓應等于或高于電網的額定電壓，電纜的最大工作電壓不得超過其額定電壓的15%[14]。對電纜型號的選擇，應滿足電纜敷設場合技術要求。表2-12常用電纜型號及適用范圍名稱適用范圍交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝、聚乙烯護套電力電纜可用于排管敷設，能承受機械外力作用，但不能承受較大的拉力交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝、聚氯乙烯護套電力電纜敷設于水中或高落差土壤中，電纜能承受較大的拉力2.3.2電力電纜截面的選擇1）所在電纜主干線路連接導線上的截面導體選擇必須應做到系列化、標準化,并且應留有適當的寬裕度,同一分布地區內電纜主干線導體截面宜一致,根據不同的電纜供電要求分區,電纜連接線路導體截面選擇應盡量滿足供電表4-2-1要求。表2-13電纜線路導線截面選擇電壓等級主干線（mm2）次干線（mm2）分支線（mm2）10kV≥240≥120≥350.4kV根據變壓器容量及出線方式合理選擇2）根據電纜長期允許載流量選擇計算公式：（2-8）式中：Imax-通過電纜的最大持續負荷電流電纜長期允許載流量的總修正系數Io-在某條件下的長期允許載流量3）根據電纜短路時的熱穩定性選擇計算公式：（2-9）式中Smin-短路熱穩定要求的最小截面積I-穩態短路電流t-短路電流的作用時間C-熱穩定系數4)根據經濟電流密度選擇計算公式：（2-10）式中Imax-最大負荷電流Jn-經濟電流密度在選擇電纜截面尺寸時，應首先考慮允許的長期負載；二是熱穩定性；最后，考慮當前的電流密度和可接受的電壓降[15]。5）持續溫度工作時該回路的導線電纜和半導體持續工作時的溫度范圍應完全符合按下表2-14選擇。表2-14導體最高允許溫度按表電纜類型最大允許溫度（℃）額定負荷時短路時聚氯乙烯電力電纜70160交聯聚乙烯電力電纜902502.3.3電力電纜線路路徑的選擇電纜線路路徑選擇時應遵循以下原則:1)根據《中國道路網城市規劃》的統一規劃，結合城市道路的總體走向和城市規劃公共能源工程的需求，在城市道路兩側合理布置管線，充分保證地下水力電纜輸送線路與城市其他主要市政主體的公共能源工程管道之間的能耗安全距離。2)在滿足安全經濟要求的特定條件下,應盡量保證有線電纜傳輸路徑的安全經濟合理。3)電纜用戶接線應盡量隨時避開或將導線放在電纜易于承受或可能遭受各種自然機械化學性質條件如自然外力、過熱、化學物質產生腐蝕和各種昆蟲以及白蟻等有害物質產生危害的正常工作生活場所。4)建筑施工地點應盡量選擇避開建筑地下室的主要巖洞、水涌和其他工程規劃中的土地或是挖掘建設工程施工的危險來源地方。2.3.4電纜附件絕緣水平選擇電纜附件的金屬絕緣層與屏蔽保護層或其他金屬絕緣護套之間的額定交流功頻運行電壓(UO)、任何兩個三相線之間的額定交流工頻運行電壓(U)、任何兩個三相線之間的功頻運行最高絕緣電壓(Um),以及每一基準導體與每個絕緣屏的殼層或每個金屬導體護套之間的每個基準導體絕緣電壓水平可從表里選擇,應完全滿足于下表2-15的性能要求。表2-15電纜額定電壓值(k)系統額定電壓10UO/U8.7/15Um11.5BIL95外護套沖擊耐壓202.3.5電纜線路的防雷保護為有效保護防止損壞連接導線電纜和其他絕緣連接電纜附件的損壞連接電纜主體和其他絕緣電纜元件連接遭受較大電流或超過電壓時的嚴重損壞,應及時對其采取以下安全用電保護措施:1)裝設專用架空電纜線路架空架設線路與專用避雷器各架空電纜架設線路在一端相連的與另另外一端之間的均應分別應各裝設一個專用避雷器。2)架空電纜兩端不均勻與其他架空電纜線直接相連的地方應在兩端分別處各裝設一個避雷器。2.3.6電纜與電纜或管道、道路、構筑物等相互間容許最小距離電纜與距離電纜與傳輸管道、道路、構筑物等相互間均可容許最小傳輸距離，應滿足表2-16的要求。表2-16電纜與電纜或管道、道路、構筑物等相互間容許最小距離單位:m電纜直埋敷設時的配置情況平行交叉電力電纜之間或與控制電纜之間10kV及以下動力電纜0.10.5a10kV以上動力電纜0.25b0.5a不同部門使用的電纜0.5b0.5a電纜與地下管溝熱力管溝2c0.5a油管或易燃氣管道10.5a其他管道0.50.5a電纜與鐵路-3--10-電纜與建筑物基礎0.6c-電纜與公路邊1.0c-電纜與排水溝1.0c-電纜與樹木的主干0.7-電纜與1kV以下架空線電桿1.0c-電纜與1kV以上線塔基礎4.0c-注：a、用隔板分割或電纜穿管時，不得小于0.25m；b、用隔板分隔或電纜穿管時，不得小于0.1m；c、特殊情況時，減小值不得大于50%；2.3.7電纜敷設技術原則A:彎曲半徑電纜允許的最小彎曲半徑應符合表2-17的規定。表2-17電纜允許最小彎曲半徑電壓等級電纜類別單芯三芯10kV交聯聚乙烯絕緣電力電纜12D10D0.4kV聚氯乙烯、交聯聚乙烯絕緣電力電纜10D10D注：表中D為電纜外徑B:適合電纜敷設方式的電纜數量電纜敷設方式應根據工程條件、環境特點、電纜類型、數量等因素選擇，以運行可靠、維護方便、技術經濟合理為原則。電纜敷設方式分為直埋、埋管、電纜溝。考慮到為縣城電纜線路典設，所以電纜敷設根數均按6根及以下考慮。本次設計選用電纜埋管敷設方式埋管敷設技術要求1）除了根據電網規劃設置電纜數量外，還需預留埋管所需的孔洞數量。2)并列埋管相互間距不應低于40mp縱向排水坡度不宜小于2%坡度較大時需設置防止電纜滑落的措施[16]。3)埋管敷設在人行道時最小回填層不應低壓250mR在車行道時最小回填層不應低壓―750mp低于規定指標時應增加現澆蓋板保護。4）管端應進行處理，以防止電纜損壞。5）應為電纜預留、管道輸送、管道轉向、分支和接頭創建工作井。表2-18對不同敷設方式的比較敷設方式適用范圍優點缺點電纜直埋敷設對于地下無障礙使用，土壤中不含嚴重的酸、堿、鹽等腐蝕性手段，適用場合較少電纜直埋地下是最經濟、應用最廣泛的一種敷設方法，具有投資小、施工方便、散熱條件好等優點。土壤中腐蝕性物質的腐蝕，不方便查找故障和維修電纜電纜埋管敷設適用于各類道路和城市交叉口，各種電壓等級，大量電纜和長距離敷設電纜安裝受外力影響小，占地少，能承受較大荷載，互不影響，土建部門施工完成后，電纜安裝簡單，使用壽命長。初切管道的建設成本很大，而電纜的熱膨脹會影響金屬護套的痕勞和電纜的散熱。電纜溝敷設適用于主干道、多電壓等級、多電纜、彎道及地面升降變化大的場合。電纜維修更換方便，靈活多樣，轉動方便。電纜安裝高程可根據地坪高程的變化進行調整施工檢查和電纜更換時，必須攜帶大量蓋板，施工中容易損壞電纜。2.4環網柜相關概述2.4.1環網柜定義環網主機（RMU）是孤島網絡運行方式中的重要設備。在鎧裝結構的機柜中安裝一組高壓開關設備或將其轉換為一種RMU安裝間隔的電氣設備。雙側電源環網柜供電圖如圖2-3所示：圖2-3雙側電源環網柜供電圖2.4.2環網柜的基本組成單元環網柜一般是由整個柜體、母線、負荷穩壓開關、熔斷器、斷路器、隔離負荷開關、電纜線及插頭連接件、二次充電控制部件等部分組成。一般由3個電源間隔電路組成,包括兩個電源進出線斷電間隔和一個變壓器斷電間隔,進出線斷電間隔主要是作用于實現故障信號線路的自動隔離,以及通過手動調整整個電源輸出方向電路來恢復正常電源供電;兩個變壓器斷電間隔則通過兩個組合的繼電器電路來對整個變壓器內部電源短路以及故障信號進行快速斷電切除。環網柜供電系統一次接線圖如圖2-4所示：圖2-4環網柜供電系統一次接線圖2.4.2設備選型（1）充分考慮與電能分配回路自動化的技術配合，選用充電小回路斷路器代替負荷斷路器，（2）線路數量必須為4條（2進2出），便于根據用戶接線進行配線。很多線很容易導致電纜多，電纜壽命很長。（3）設備體積小，免維護，由于內環主機不夠成熟，建議采用進口設備或合資機組，以保證設備的可靠性，減少維護。2.4.3性能價格比較1、造價分析：環網柜的設備及監控終端按進口價格測算。表2-5環網柜的設備及監控終端按進口價格測算表項目規格電氣設備土建出線電纜自動化監控終端每條路出線費用開關站10路（2進8出)100萬6萬增加6萬7萬15萬環網柜4路（2進2出）19萬1萬無6萬13萬2、可靠性:環網柜每個正常停電工作區段最少可以同時控制2路機的電流和輸出線,停電區段發生損壞幾率最大約為一路Rs1=25%,開關站每個正常停電工作區段最少可以同時控制4路,停電區段發生損壞幾率最大約為一路Rs2=50%,同時因供電設備正常停電工作區域占用面積大而導致設備正常檢修期間出現停電的情況持續時間長,故設備檢修期間停電持續時間長的用戶數較少,從而大大提高了c我國城市電力供電網的工作可靠性。3、由于主環單元的安裝設備比較分散，便于進行分布式實施、安裝和擴展。4、設備技術先進，設備水平提高。從以上分析可以看出，TEM環的主體單元具有較高的性價比，是配電網改造中電纜線路節點的理想產品。

3基于經典法的無功優化3.1無功容量的合理分配3.1.1確定無功容量的分配原則（1）在確定電網的總無功容量時，如何合理分配補償容量補償點，使網損最小化，獲得最佳收益是一個非常重要的問題。（2）要解決這些問題，就必須了解無功補償能力的最佳配置。（3）這是非線性規劃的局限性，在一定條件下，尋找最有價值的曲面以獲得最優解也是一個問題。3.1.2目標函數和約束條件（1）目標：當由補償裝置在每個補償點處供應的無功能量是連續的時，整個網絡的總損耗被最小化并且達到了目標。（2）局限性：也就是說，在實現非線性問題的目標時建立的有益關系應該基于某些約束而不是條件。這些條件稱為限制。因此，正在討論的問題是有條件的計劃問題，也就是說，當某些條件可以減少網絡的總損耗時。1）配電系統的無功負載應保持平衡當所有電容都得到補償時，總無功負載為總電抗損耗為總功率，必須滿足配電網的負載平衡要求，即，（3-1）這是克制的首要條件。2）限制賠償能力補償基于功率因數，或者當補償基于其他因素時，補償容量不能大于最大值或小于最小值，（3-2）3）電壓的極限按配網電壓質量的要求，第個補償點處的電壓必須小于最大值，大于最小值，即：(3-3)這是第三個約束條件。在滿足以上三個約束條件的前提下，追求網損最小是我們所研究的問題的目標。3.2補償設備的補償容量和安裝位置的確定為了便于研究，估計電抗性負載沿著線有系統地分布，如圖3-1（a）所示。討論分為兩種情況：（1）單點補償；（2）兩點補償。在這里，單點補償系統用于優化配電網絡。均勻分布無功負荷線路上單點補償前、后分布圖如圖3-1所示：圖3-1均勻分布無功負荷線路上單點補償前、后圖3-1（b）和（c）顯示了單點補償期間的無功電流分布。為了簡化分析，這是線的總長度，即每單位長度的負載的剪切力，即總的無功負載。假設在線路中安裝了補償電源設備3，則補償后的電流如圖3-1（c）所示。補償后導線各節點的有功電流：（1）從變電站到線路（）末端的反應電流為：（3-4）（2）由起點至補償點一段，即（3-5）補償后，網損減小的數值為：（3-6）為了找到最大值，采用了找到最大值的方法，即令，，得(3-7)解出。也就是說，當帶電負載沿線路均勻分布時，對于單點補償，補償位置應安裝在從線路電源到線路全長的距離處，并且補償能力因此被最小化。在這種情況下：（1）補償度為：（2）補償前線路總損失為：（3）線路損失減小值為：（4）線損下降率為：3.310kV配電網無功補償前后的分析比較3.3.1求10kV線路補償前參數圖3-2為無功補償前的簡化線路圖：圖3-2無功補償前的簡化線路圖從變電站的運行日志中選擇確切的月份，檢查該月份的有功功率和無功功率，并從這兩個參數獲取線路功率因數：(3-8)式中—系統無無功補償時的功率因數；—系統有功電量，；—系統無功電量，。根據電線，電纜的最大電流和功率因數可獲得最大功率；（3-9）（3-10）--最大有功功率；--最小有功功率；--最大電流；--最小電流；--母線電壓；--補償前功率因數。3.3.210kV線路補償容量的確定下圖3-3為無功補償后的簡化線路圖：圖3-3無功補償后簡化示意圖如圖3-3所示，線上的點C連接到用于無功補償的存儲庫，其電流為Ic。連接電容器組后，接觸開關中的反應電流為如下：在公式中：-在連接器連接后，反應電流流過組件的母線；-現在有一個運動被注入到直線中的C點；-電流從線中的C點流向D點；-OC線的長度；CD電纜長度；-OD線長度。（1）確定最小補償能力以補償的功率因數為目標值，系統可以根據電纜的負載獲得的最小補償容量。因此，確定靜態補償容量以防止無功功率傳輸系統出現不必要的電纜損耗。（3-11）—補償的最小容量，；—要求達到的功率因數。線路最大補償容量（3-12）—補償的最大容量，。（3）確定自動補償的能力該無功電容應該是電氣補償裝置提供的容量，可以根據負載比例自動打開和關閉，其電勢可以通過最大補償容量和最小補償容量之差來獲得。：（3-13）--無功自動補償容量，。3.3.3補償點位置選擇由上章經典無功功率優化算法已推出最佳補償點的位置為：(3-14)—最佳補償點的位置（距電源的距離）,KM；—線路全長,KM。實際計算分析時補償后降低的線損率百分數表達式為：（3-15）

4配網自動化4.1配網自動化與一次設備（1）分段器它能同時自動保存短路和電流配置次數。當電流達到默認通流次數時，無故障時自動關斷并及時鎖定，可自動關斷并隔離任何故障區段；同時，它能自動切斷任何負載的短路電流，并具有一定的過流電弧保護能力；它不能自動切斷任何短路電流，但能承受短路電流的動態和熱效應。（2）重合分段器帶有自動分別重合開斷功能和具有智能自動判據的短路負荷重合開關有可能自動分別重合開斷負荷短路電流,打開和關閉短路負荷電流，但不能自動關閉任何短路負荷電流。（3）重合器具有遠程控制和自動保護開關功能的自動開關設備,能自動進行開關故障中斷電流自動檢測和按預先設計整定的開關分段重合復位次數自動有序完成開關重合復位操作,并在完成動作后自動停止進行開關復位。智能化應用程度明顯優于普通斷路器,高于普通斷路器。（4)負荷開關是配電網中使用最多的配電設備,可以劃分為適合正常的非過負荷負載電流,包括一定頻率范圍的正常過負荷負載電流,不能作為開斷故障短路電流故障負載電流,必須跟其它幾種具有一定開斷電流故障短路電流控制能力的配電設備一起安裝使用。(5)熔斷器一種最便捷的交流電路自動停止保護交流電氣設備之一是它完全依靠內部穩定熔體的惰性流動穩定特性,出現流量電流自動短路或大流量電流時內部惰性液體通過熔絲自動停止熔化切斷,電路自動停止斷開,保護了所有交流電氣設備。4.2配網自動化系統的基本構成配網自動化系統是一項系統工程，大致可分為三個子系統：配網自動化主站系統（位于城市調度中心）；配網自動化子站系統（常設在變電站內）；配網自動化終端（FTU、DTU、TTU等）。（一）配網自動化主站系統主站系統由三個子系統組成：配電SCADA主站系統；配電故障診斷恢復和配網應用軟件子系統DAS；配電AM/FM/GIS應用子系統DMS構成。（二）配網自動化子站系統主站配網主電子監控站(sub-station),由其負責管理其附近的柱上監控開關、開閉所、配電站的終端機及監控柜等設備,完成"數據采集器"、饋線實時監控、當地饋線監控及采用饋線控制重合式電閘的監控功能;并將主站實時通信數據直接轉送到各配電公司主站內的通信數據處理器。（三）配網自動化終端城市城區配電聯網網絡自動化監控終端主站負責對整個城域城區所轄的柱上監控開關、開閉所、環網柜、配電柜及變壓器等設備進行三遙監控,既要同時實現如FTU、TTU等的三遙監控功能,又還需要同時實現對配網故障的自動識別和網絡控制隔離功能,從而通過配合城市配電聯網網絡自動化終端主站及子監控站可以實現區域城區故障時的配網故障識別隔離和非配網故障隔離區域的網絡恢復以及供電。配電網自動化結構框圖如圖4-1所示：圖4-1配電網自動化結構4.3配網自動化運行中存在的不足及優化不足：1、片面追求功能2、部分電力設備不可靠3、供電區域不平衡優化：1、電力配網自動化建設要循2、選擇合理的配網運行模式循序漸進3、及時更換和調整陳舊設備4、對電力配網自動化運行狀態進行嚴格監測4.4實現配網自動化的效益1、提高公共能源供應系統的可靠性，縮短公共能源供應系統的識別、隔離和及時恢復的時間；它大大減少了因公共電網系統不能中斷而造成的巨大能量損失。2、提高能源質量，為用戶提供最好的電力3、提高了輸配電系統設備運行的成本節約，提高了網絡設備的整體利用率（減少了網絡電力儲備）。4、提高整個配電網的管理水平和計算機應用水平，提高工作效率。

5實例分析5.1架空線路優化本工程為開發區10kV東路線主干線改造工程，將已有28根電桿，部分維修或拆除或新增至海維路路南側綠化帶內，采用JKLYJ-10/240導線，并架設架空地線防雷；工程量如下：電桿：維修砼桿125基，維修鋼桿14基，拆除砼桿182基。設備：維修開關9臺，維修20kV100kVA配變1臺，回收開關7臺，回收10kV100kVA配變1臺。導線：新放JKLYJ-10/50導線路徑長約4658m，新放JKLYJ-10/150導線路徑長約2020m，新放JKLYJ-10/240導線路徑長約4060m，拆除10kVLJ-120導線約12900m，拆除10kVLGJ-50導線約16700m。拉線：維修LXLP-8拉線2組、LXLP-10拉線14組、LXLP-12拉線4組、SLXLP-10拉線1組、SLXLP-12拉線3組。5.2電纜線路優化電纜：新放ZC-YJV22-8.7/15-3×400型電纜約4018m、ZC-YJV22-8.7/15-3×240型電纜約1095m、ZC-YJV22-8.7/15-3×70型電纜約165m、ZC-YJV22-18/20(24)-3×70型電纜約90m。設備：新增10kV六間隔自動化環網柜2臺，新增10kV分支箱11臺。通道：新建3孔熱浸塑鋼管直埋225m，新