【《10kV公共配电网优化方案设计》17000字】

目录PAGE2紫琅职业技术学院毕业设计（论文）PAGE610kV公共配电网优化方案设计目录874目录 1175441绪论 1105551.1选题背景与研究意义 1237301.1.1选题背景 1206191.1.2研究意义 1290391.2国内外研究现状 1255721.2.1国外研究现状 1281181.2.2国内研究现状 2189471.3主要解决问题 2250762配电网基本概述 3129082.1配电网分类 364892.2配电网的电压等级选择 371692.3基本接线方式 4277542.4配电网运行的基本要求 4138232.5配电网的基本概念 474273架空线路部分 6313.1气象条件 692163.2导线截面的选择及导线材料选择 6204043.2.1导线截面 6204043.2.2导线材料选择 6188823.3导线排列方式 7231753.3.1单回和双回共杆 720743.3.2导线的线间距离 824743.4避雷线的选择 8103143.5绝缘子、金具 8235323.6杆塔的选择 9261633.7施工要求 1073704电缆线路部分 11271244.1电力电缆的选择 11308474.2电力电缆截面的选择 12291764.3电力电缆线路路径的选择 14241314.4电缆附件绝缘水平选择 14307154.5电缆线路的防雷保护 14143934.5.1避雷器的特性参数选择 1450524.5.2电缆线路金属层接地 1579824.6电缆与电缆或管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离 1527794.7电缆敷设技术原则 1697184.7.1电缆的一般规定 16250054.7.2电缆直埋与埋管敷设 16207715.1环网柜定义 18322235.2环网柜的基本组成单元 1875575.2设备选型 18182885.3性能价格比较 196046基于经典法的无功优化 20199586.1无功容量的合理分配 20119416.1.1确定无功容量的分配原则 20188956.1.2目标函数和约束条件 20270406.2补偿设备的补偿容量和安装位置的确定 21315986.310kV配电网无功补偿前后的分析比较 23252656.3.1求10kV线路补偿前参数 23178116.3.210kV线路补偿容量的确定 23181366.3.3补偿点位置选择 2510615七配网自动化 2677147.1配网自动化与一次设备 26274547.2配网自动化系统的基本构成 27313207.3配网自动化运行中存在的不足及优化 28288267.4实现配网自动化的效益 2818805八实例分析 29288638.1架空线路优化 29204808.2电缆线路优化 29130068.3土建优化 29186548.4无功补偿优化 3019123致谢 3215063参考文献 331141附录 3410413材料清单 342880拆旧清单 35PAGE91绪论1.1选题背景与研究意义1.1.1选题背景为了顺应城市配电网的协调发展，配电线路作为一种供电方式，对配电线路设计的探索和研究越来越受到人们的重视。只有不断努力探索技术创新,结合实际,才能合理充分利用一切可用电力资源,进行电力设计技术优化,通过设计优化不断完善城市电力系统，才能更好的促进城市建设协调发展。本文针对一条具体的配电线路——10kV配电线路典型设计包括配电线路及电缆线路的气象条件、导线型号的选取及导线应力弧垂表、多样化杆头布置、预应力及非预应力直线杆的选用、短路电流的计算、金具及绝缘子选用、绝缘导线防雷、柱上保护开关、环网箱与电缆分支箱的位置选择、防雷保护措施、耐张及环网分支杆箱与引线箱的布置等,涵盖了电力输电架空、电缆线路的结构设计、施工等各个方面的主要内容[4]。1.1.2研究意义配电网是由架空线路、电缆、杆塔、柱上保护开关、环网柜及分支箱等组成，而针对配电网的优化，也是从这些设备进行优化。架空线路配电传输线路建设是我国电力系统的重要不可组成的一部分,是我国输送民用电能必不可少的配电设施之一[3]。其网架结构是复杂而集中的。因此，工业园区电缆和架空线的搭配尤为关键。因此，加强10kV公用配电设备的线路是工业园区配电网发展的趋势。而供电系统的完善也将促进经济社会发展。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状相对于我们国家来说，欧洲发达国家的对于配电网的发展应用相对较早，美国建立统一的全国性大电网，大电网同样存在技术和管理方面的问题，需要解决的是电网中的控制能力的提高、大电网的复杂性、电网的规模和大停电链的关联性等方面的问题。与导体材料和应力腐蚀有关的专利一直占据着日本在20世纪80年代发布的架空电线专利的很大一部分。低垂弧、低电晕、高难度雪架专利线专利数量在85年左右达到高位，然后逐渐变低：专有的架空线、低风音、低风架线和与耐磨和耐光有关的专利在20世纪80年代初只发布过几次，此后就完全消失。总的来说,日本架空线技术已接近完全成熟。1.2.2国内研究现状架空的绝缘线在发展的20多年以来，其成效比较的快，架空绝缘线路的综合绝缘利用率在不断下降上升也在上升,配电架空线路的连续供电率和可靠性也在逐渐得到提升,并且架空线路的供电故障率也都几乎是每年呈现不断下降上升趋势;而这一绿化现象极大的缓解了整个城市绿化过程中的线和树之间的矛盾,美化了城市的整体景观;从而使得架空线路上下通道的综合利用率不断得到提升[6]。通过深入实施,直至2020年,中心服务城市或者偏远地区的供电应用技术水平和我国智能城市建设水平呈现了很高的现象提高率和现象增长速度,其中城市供电的安全可靠率就已经首次高达99.99%,用户每年需要停电一段时间的平均供电时长不可能超过1h,而与此同时城市供电的服务质量也已经一直处于一个国际先进的技术水平：可变容量小于2千瓦的家庭，有效保障民生[3]。1.3主要解决问题以南通开发地区10kV东路线主干线及其支线为研究对象，对此地区的架空配电线路、电缆线路、柱上保护开关、环网柜及电缆分支箱等进行详细的规划并进行实施的研究，最后总结出适合此地区10kV配电网的优化方案。包括以下几点：对此地区的10kV架空配电线路网架进行完善规划。（2）设计一种10kV配电网的最优设计方案。在针对不同地区导线铺设方式的选择后，以主干线为主，配合架空线路与电缆的结合应用，负荷开关与联络开关的选型，环网柜分支箱的选点等，最终得出10kV配电网优化的最佳设计方案。（3）计算线路优化后所产生的社会经济效益，对供电可靠性、实用性进行分析，增强运行的灵活性。并可以此为例，为后续其他地区配电网优化设计提供支撑。2配电网基本概述2.1配电网分类表2-1配电网按电压等级分类按电压等级分类标准高压配电网35kV—110kV中压配电网6kV—10kV低压配电网220kV/380kV按供电区的功能来分类可分为城网，农网和工厂配电网等。而分配电能作用的网络称为配电网。图2-1配电网结构图2.2配电网的电压等级选择电压能力等级的确定,与实际供电传输方式、供电设备负荷、供电管线距离等均应具有密切关系表2-2供电电压与输送容量关系负荷（kW)20003000-50002000-1000010000-5000050000-200000200000以上供电电压选择(kV)61035110220500输送距离(kM)3-105-1520-5050-150150-300300以上2.3基本接线方式1.放射型：仅从一端供电的电路。2.环型：能够完整的构成一条单电源的环形电路。3.网孔型：大多数的网孔型是由多电源供电的。除此以外还有单电源供电或多电源供电的网络运行结构在中压配电线路的类型上分为：架空线路、电缆线路，这两种线路的连接方式完全不同，架空线路是将导线安装在电线杆上，采用放射状供电方式，架空线路的优点是：成本低，投资少，建设周期短，检测及时，故障维修及时[6]，与架空线路不同的是，电缆线路是直接建立地面配电线路，与架空线路相比，受外界因素的影响相对较小，但其成本高，投资大，故障点难以确定，有时会造成用户长时间的用电故障。因此，目前的优化方法是：架空、电缆混合接线，随着变电站容量的增加，出线数量增加，混合接线可以很好地避免“缺点”，同时最大限度地发挥“优点”。2.4配电网运行的基本要求1.保证可靠地持续供电。2.保证良好的电能质量。3.保证系统运行的经济性。2.5配电网的基本概念电力系统的电能质量指标包括电压、频率、波形和可靠性,就是安全不间断地向整个电力系统用户进行设备电能供应所符合要求的电能符合国家以及有关法律规定的能源电能使用质量标准的电力专用设备电能。通常，电压的质量标准为：高压U=UN±（5-6）%UN；低压U=UN±（5-7）%UN。频率的一个标准公式为:f=fn±(0.2-0.5)Hz。波形类型应为正弦波,其中的谐波元素含量品质要求须符合相关国家标准[11]。（1）电压偏差：∆U=式中：∆U-电压偏差百分比U-实际电压UN-电网标称电压表2-5电压允许变化范围电压（kV）变化范围为额定电压35-110±5％10±5％400±3％（2）网损率：∆Wz%=∆Wz而网损率应达到以下指标：一次变压：3.5％以下；二次变压：3.5％以下；三次变压：7％以下（3）负载率：Kφ=Pφ对普通线路而言,当线路负载负荷承受能力越低时,线路的安全利用性能就显得越差;线路负载承受率越小,经济利用性能就显得越差。

3架空线路部分3.1线路设计气象条件表3-1气象条件成果表气象条件气温(°C)风速(m/s)覆冰(mm)最高气温4000最低气温-1000安装情况0100外过电压15100内过电压15150最大覆冰-5105最大风速10250年平均气温15003.2导线截面的选择及导线材料选择3.2.1导线截面（1）按经济电流密度选择:导线截面计算公式：S=P√3UeJcos式中S-导线截面mm²；P-输送容量kW；Ue-线路额度电压kV；J-经济电流密度A/mm²;cosφ（2）按导线长期容许电流校验选择：计算公式：Wmax=√3UeiImax（3式中：Wmax-输送容量MVA；Ue-线路额定电压kV;Imax-导线持续容许电流kA。选择与实际相符的导线是最合适的。（3）按电压损耗校验：在不考虑线路电压损耗横分量时，计算公式：δ=PmLU²1(R+Xotg式中：δ-线路允许的电压损耗百分比；Pm-线路输送的最大功率MW;Ui-线路额定电压kV；线路长度m；R-单位长度导线电阻Ω/m；X0—单位长度线咱电抗，Ω/m，可取0.4×10-3Ω/m；tgφ—负荷功率因数角的正切3.2.2导线材料选择目前现在国内有很多优质钢芯绝缘导线型式。下列表格为在不同配电线路上的导线截面选择（表3-2）表3-2导线截面mm²导线种类1kV-10kV配电线路1kV以下配电线路主干线分干线分支线主干线分干线分支线铝绞线和铝合金线120（125）70(63)50(40)95(100)70(63)50(40)钢芯铝绞线120（125）70(63)50(40)95(100)70(63)50(40)铜绞线--16503516绝缘铝绞线1509550957050绝缘铜绞线7050353.3导线排列方式根据目前我国各国和地区的输配电线路的排列方案设计、运行使用习惯和导线安装,而排列导线的各种排列走向方式没有绝对固定的,在10kV的交流配电电缆线路中最常见的三种排列导线方式式:导线垂直方向排列、三角方向排列和导线水平方向排列这3种基本的排列形式。3.3.1单回和双回共杆单向双回三角架空式直线排列采用单回三角形和直线水平方向排列两种基本排列方式。三角形式的排列连接方式因同时采用了圆棒形和指针式而有绝缘子和无陶瓷横梁承担又难以区分出现为两种。转角杆不适合考虑用陶瓷横梁承担的那种三角形框架布置处理方式。双背水平架空层直线排列采用双对称左右垂直三角形、两个垂直、上对称三角形上边加下角的水平梯形排列和两个垂直水平架空层四个方式排列。这种设计典型的基本设计形式是针对下层的两侧水平负载排列,有两种基本设计形式,一种也就是对称杆两侧的上层水平承载负荷杆的排列,另一种也就是不对称杆的排列,使得纵横杆两侧的水平负载负荷长度不大于相等。前种采用布置旧的方式较美观,后种采用布置新的方式较为利于节约建筑材料。各地政府可依据项目工程实际建设情况自行选用。而导线的设计安全系数，不应小于表2-3所列数据：表3-3导线设计的最小安全系数绝缘导线种类一般地区重要地区铝绞线、铜芯铝绞线、铝合金线2.53.0铜绞线2.0导线的线间距离当两个导线两端处于两个铅垂线的静止固定位置时,它们之间的固定距离为两个导线间的固定距离。确定两条线间间的距离,主要从两个基本方面上来进行分析考虑:一般就是确定导线在一个杆塔上的导线布置间隙形式及其在杆塔上的布置间隙导线距离。二分法是计算导线在档隙和距离的中央相互之间接近时的导线间隙数和距离。根据实际情况，在两个方面中取较大情况的方面来确定线间距离。3.4避雷线的选择避雷线的防雷功能:(1)有效防止雷直击穿电导线(2)当控制避雷针位于塔顶时，对雷击电流具有自动分流控制功能，减少流向塔顶的雷击电流，降低塔顶电位。(3)对导线有屏蔽作用,降低导线上的感应过电压[13]。表3-4对各级电压线路架设避雷线的规定各级电压避雷线选择330kV及500kV全线架设220kV全线架设110kV全线架设60kV全线架设30kV及以下线路不全线架设3.5绝缘子、金具10kV直线杆采用针式绝缘子或瓷横担绝缘子。拉杆应使用由两个悬垂绝缘子或一个悬垂绝缘子和一个蝶形绝缘子组成的绝缘线。绝缘机械振动强度关系应按式(3.5）验算:KF<Fu(3-5)式中:K—机械强度安全系数，可按表3-5采用;F—设计荷载，kN;绝缘和连接设备的整体安装结构应尽可能采用安全系数控制的设计方法。绝缘子和金具机械强度的安全系数，应符合表3.5的规定[11]。表3-5绝缘子及金具机械强度安全系数类型安全系数运行工况断线工况悬式绝缘子2.71.8针式绝缘子2.51.5蝴蝶式绝缘子2.51.5瓷横担绝缘子3.02.0有机复合绝缘子3.02.0金具2.51.5本工程直线杆采用支柱绝缘子，中间杆角铁加装单棒接地，低压使用蝶形绝缘子；对直线转角、耐张跳线及耐张杆绝缘子串组合详见典型设计及标准化设计图集。本工程可根据施工习惯采用不同的绝缘子串组合型式，但其整体绝缘性能应能满足设计要求。3.6杆塔的选择塔架选型主要考虑张力、压力、张力悬垂曲线和不同张力等级。塔型必须符合要求。根据其强度特点，普通杆塔可分为悬挂式和耐电压型杆塔，其中凸形铁塔主要考虑垂直力，可分为悬挂式垂直杆塔和悬挂式转角杆塔，而坚固的杆塔又可分为坚固的右线塔、分叉角塔和终端塔，按回路数，杆塔必须分为单回路、双回路和多回路塔。塔型的选择和构件的布置，必须根据钢材和地线的布置，按照结构简单、受力平衡、过渡鲜明、外形美观的原则进行规划，同时结合所需的地域、塔材、材料等的选择进行优化，易操作、易维护、易施工、施工工艺等因素，并优先考虑先进技术和经济设计，考虑到配电线路广泛应用于平原和山区，特别是基于线路的选择，架空线路的走廊通常是非农业和无人区，用于运输和施工，因此，电缆塔和钢筋混凝土电杆可以优先降低成本，增加施工便利性。建造极地塔并不容易。它不应基于地面特征和同一高度，而应采用整体短腿结构。此类塔的数量不应过多，应特别注意塔的稳定性及其强度的合理性。本工程除特殊杆型外，所用的杆型及基础参见典型设计及标准化设计图集，其中钢管杆采用中间法兰连接型式（10kV法兰式钢管杆参见相应修改出版图集）。如遇灌注桩基础加长时，请按本工程施工图实施，若无特殊说明外，所有加长灌注桩基础主筋规格不变。3.7施工要求a、本工程电杆由运行单位定位。b、基础施工应按图纸及有关施工规范及验收规程进行。c、除转角及终端杆有一定的预偏所外，所有电杆必须与地面垂直。d、终端杆及耐张杆在紧线时必须做好能平衡40%线条张力的临时拉线。e、紧线时牵引绳对地夹角不得超过30度。f、施工时牵引滑车到横担下平面的距离一般不得超过70-100毫米。g、施工中若档距超过设计使用档距，请施工单位及时通知设计。4电缆线路部分4.1电力电缆的选择电缆的选材主要包括：正确合理地选择各种类型的电力电缆、耐张能力、电缆导体结构材料和电缆截面等，对保证电缆设备使用后的安全正常运行至关重要。4.1.1导线材料的选择在本次优化中，我们将采用铜芯线。所有类型的电缆敷设方式都不会直接采用地下电缆的安装，铜芯线电缆在安装地下传输电缆系统时具有优良的技术优势，其支架是与导线相连的锌芯和电缆芯供电。它具有事故率低、耐酸碱腐蚀、可靠性高、施工速度快、维护方便等特点，能保证后期能源供应的质量。实物图如图4-1所示：图4-1导线材料实物图4.1.2电缆线芯数量选择电力电缆交换连接线上的电缆芯数按照动力电缆芯的连接总数量和大小一般可以将其细分为四种单芯,两芯,三芯,四芯,五芯以上[11],在10kV工作能力下的电缆交换线连接芯数的分类选择中，可遵循以下选择条件：3kV～35kV三相供电回路的电缆芯数，在工作电流较大的回路或电缆敷设于水下时，为了避免中间出现接头部分，需选用单芯电缆[12]，而采用的单芯电缆，而不能使用钢带铠装的方式连接。在其余的部分应选用三芯电缆；三芯电缆可选用普通统包型，也可选用三根单芯电缆绞合构造型。而四芯、五芯电缆往往应用于用于三相供电回路中。电缆线芯具体的线芯数量依然是要根据实际情况而定的，才能选择出最符合实际的线芯数量4.1.3绝缘种类的选择在发展塑料工业以前,电缆电气绝缘大多数都用的是直接选择高温油压热浸纸塑料绝缘导线电缆和高压充油绝缘电缆,因为它们相对于其他不同种类的绝缘电缆,它们的绝缘使用寿命长,绝缘保护性能好,电气绝缘性能优良。但随着塑料工业的发展，出现许多新的合成绝缘材料，新型合成绝缘材料成本低，重量轻而柔软，生产工艺简单，价格便宜且安装方便，因此在35kV及以下现采用的都是新型的合成绝缘材料。在6kV-35kV中低压电力电缆线路中,我国主要选用不滴流电缆或交联聚氯乙烯电力电缆[15]。4.1.4防护层种类的选择大多数就是采用用普通聚氯乙烯护套料，在特殊环境有特殊需要的环境下还可以用阻燃型、耐火型、防白蚁型聚氯乙烯料。而电缆金属护套、铠装、外护层应按表4-1选择。表4-1-4电缆金属护套、铠装、外护层选择电压等级敷设方式金属护套或铠装外护层10/0.4kV直埋、埋管、电缆沟非磁性金属带（单芯）钢带或钢丝（三芯）聚氯乙烯或聚乙烯4.1.5电缆电压和型号的选择电力线的额定电压应等于或高于电网的额定电压，电缆的最大工作电压不得超过其额定电压的15%[12]。对电缆型号的选择，应满足电缆敷设场合技术要求。表4-1-5常用电缆型号及适用范围名称适用范围交联聚乙烯绝缘钢带铠装、聚乙烯护套电力电缆可用于排管敷设，能承受机械外力作用，但不能承受较大的拉力交联聚乙烯绝缘钢带铠装、聚氯乙烯护套电力电缆敷设于水中或高落差土壤中，电缆能承受较大的拉力4.2电力电缆截面的选择1）所在电缆主干线路连接导线上的截面导体选择必须应做到系列化、标准化,并且应留有适当的宽裕度,同一分布地区内电缆主干线导体截面宜一致,根据不同的电缆供电要求分区,电缆连接线路导体截面选择应尽量满足供电表4-2-1要求。表4-2-1电缆线路导线截面选择电压等级主干线（mm²）次干线（mm²）分支线（mm²）10kV≥240≥120≥350.4kV根据变压器容量及出线方式合理选择2）根据电缆长期允许载流量选择计算公式：Imax≤KIo（4-1）式中：Imax-通过电缆的最大持续负荷电流电缆长期允许载流量的总修正系数Io-在某条件下的长期允许载流量3）根据电缆短路时的热稳定性选择计算公式：Smin=I∞√tC式中Smin-短路热稳定要求的最小截面积I∞-稳态短路电流t-短路电流的作用时间C-热稳定系数4)根据经济电流密度选择计算公式：S=ImaxJn（4-式中Imax-最大负荷电流Jn-经济电流密度在选择电缆截面尺寸时，应首先考虑允许的长期负载；二是热稳定性；最后，考虑当前的电流密度和可接受的电压降[16]。5）持续温度工作时该回路的导线电缆和半导体持续工作时的温度范围应完全符合按下表4-2-5选择。表4-2-5导体最高允许温度按表电缆类型最大允许温度（℃）额定负荷时短路时聚氯乙烯电力电缆70160交联聚乙烯电力电缆902504.3电力电缆线路路径的选择电缆线路路径选择时应遵循以下原则:1)根据《中国道路网城市规划》的统一规划，结合城市道路的总体走向和城市规划公共能源工程的需求，在城市道路两侧合理布置管线，充分保证地下水力电缆输送线路与城市其他主要市政主体的公共能源工程管道之间的能耗安全距离。2)在满足安全经济要求的特定条件下,应尽量保证有线电缆传输路径的安全经济合理。3)电缆用户接线应尽量随时避开或将导线放在电缆易于承受或可能遭受各种自然机械化学性质条件如自然外力、过热、化学物质产生腐蚀和各种昆虫以及白蚁等有害物质产生危害的正常工作生活场所。4)建筑施工地点应尽量选择避开建筑地下室的主要岩洞、水涌和其他工程规划中的土地或是挖掘建设工程施工的危险来源地方。4.4电缆附件绝缘水平选择电缆附件的金属绝缘层与屏蔽保护层或其他金属绝缘护套之间的额定交流功频运行电压(UO)、任何两个三相线之间的额定交流工频运行电压(U)、任何两个三相线之间的功频运行最高绝缘电压(Um),以及每一基准导体与每个绝缘屏的壳层或每个金属导体护套之间的每个基准导体绝缘电压水平可从表里选择,应完全满足于下表4-4的性能要求。表4-4电缆额定电压值(k)系统额定电压10UO/U8.7/15Um11.5BIL95外护套冲击耐压204.5电缆线路的防雷保护为有效保护防止损坏连接导线电缆和其他绝缘连接电缆附件的损坏连接电缆主体和其他绝缘电缆元件连接遭受较大电流或超过电压时的严重损坏,应及时对其采取以下安全用电保护措施:1)装设专用架空电缆线路架空架设线路与专用避雷器各架空电缆架设线路在一端相连的与另另外一端之间的均应分别应各装设一个专用避雷器。2)架空电缆两端不均匀与其他架空电缆线直接相连的地方应在两端分别处各装设一个避雷器。4.5.1避雷器的特性参数选择电缆保护金具的主要特性参数应符合下列要求：1）冲击电压应低于有一定裕度保护的电缆线路的绝缘水平[16]。2）当冲击电流通过锁定系统时，两个端子之间的剩余张力应低于电缆线路隔离水平。3）当张力上方的梁侵入电缆时，电缆角中的张力为冲击放电电压和剩余张力，两者之间的最大值称为保护水平。4）这种中性点不接地系统类型的接地器额定接地电压应选用最大接地线时的占用电压[7]。4.5.2电缆线路金属层接地1）三芯电缆两端的金属连接层应完全位于三芯连接电缆两端之间。2）直接落在1kV点以下的三相四线电缆中性段，不应小于线路不平衡平均连续电流连续运行所需的最小截面，应采用相同的横截面[7]。（3）为了加强电缆的地板、金属耦合护套和塑料铠装，电缆连接支架和其他电缆附件的连接支架应可靠、牢固。4.6电缆与电缆或管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离电缆与距离电缆与传输管道、道路、构筑物等相互间均可容许最小传输距离，应满足表4-6的要求。表4-6电缆与电缆或管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离单位:m电缆直埋敷设时的配置情况平行交叉电力电缆之间或与控制电缆之间10kV及以下动力电缆0.10.5a10kV以上动力电缆0.25b0.5a不同部门使用的电缆0.5b0.5a电缆与地下管沟热力管沟2c0.5a油管或易燃气管道10.5a其他管道0.50.5a电缆与铁路-3--10-电缆与建筑物基础0.6c-电缆与公路边1.0c-电缆与排水沟1.0c-电缆与树木的主干0.7-电缆与1kV以下架空线电杆1.0c-电缆与1kV以上线塔基础4.0c-注：a、用隔板分割或电缆穿管时，不得小于0.25m；b、用隔板分隔或电缆穿管时，不得小于0.1m；c、特殊情况时，减小值不得大于50%；4.7电缆敷设技术原则4.7.1电缆的一般规定A:弯曲半径电缆允许的最小弯曲半径应符合表4-7-1的规定。表4-7-1电缆允许最小弯曲半径电压等级电缆类别单芯三芯10kV交联聚乙烯绝缘电力电缆12D10D0.4kV聚氯乙烯、交联聚乙烯绝缘电力电缆10D10D注：表中D为电缆外径B:适合电缆敷设方式的电缆数量电缆敷设方式应根据工程条件、环境特点、电缆类型、数量等因素选择，以运行可靠、维护方便、技术经济合理为原则。电缆敷设方式分为直埋、埋管、电缆沟。考虑到为县城电缆线路典设，所以电缆敷设根数均按6根及以下考虑。4.7.2电缆直埋与埋管敷设本次设计选用电缆埋管敷设方式埋管敷设技术要求1）除了根据电网规划设置电缆数量外，还需预留埋管所需的孔洞数量。2)并列埋管相互间距不应低于40mp纵向排水坡度不宜小于2%坡度较大时需设置防止电缆滑落的措施[10]。3)埋管敷设在人行道时最小回填层不应低压250mR在车行道时最小回填层不应低压―750mp低于规定指标时应增加现浇盖板保护。4）管端应进行处理，以防止电缆损坏。5）应为电缆预留、管道输送、管道转向、分支和接头创建工作井。表4-7-2对不同敷设方式的比较敷设方式适用范围优点缺点电缆直埋敷设对于地下无障碍使用，土壤中不含严重的酸、碱、盐等腐蚀性手段，适用场合较少电缆直埋地下是最经济、应用最广泛的一种敷设方法，具有投资小、施工方便、散热条件好等优点。土壤中腐蚀性物质的腐蚀，不方便查找故障和维修电缆电缆埋管敷设适用于各类道路和城市交叉口，各种电压等级，大量电缆和长距离敷设电缆安装受外力影响小，占地少，能承受较大荷载，互不影响，土建部门施工完成后，电缆安装简单，使用寿命长。初切管道的建设成本很大，而电缆的热膨胀会影响金属护套的痕劳和电缆的散热。电缆沟敷设适用于主干道、多电压等级、多电缆、弯道及地面升降变化大的场合。电缆维修更换方便，灵活多样，转动方便。电缆安装高程可根据地坪高程的变化进行调整施工检查和电缆更换时，必须携带大量盖板，施工中容易损坏电缆。5环网柜选取5.1环网柜定义环网主机（RMU）是孤岛网络运行方式中的重要设备。在铠装结构的机柜中安装一组高压开关设备或将其转换为一种RMU安装间隔的电气设备。双侧电源环网柜供电图如图5-1所示：图5-1双侧电源环网柜供电图5.2环网柜的基本组成单元环网柜一般是由整个柜体、母线、负荷稳压开关、熔断器、断路器、隔离负荷开关、电缆线及插头连接件、二次充电控制部件等部分组成[8]。一般由3个电源间隔电路组成,包括两个电源进出线断电间隔和一个变压器断电间隔,进出线断电间隔主要是作用于实现故障信号线路的自动隔离,以及通过手动调整整个电源输出方向电路来恢复正常电源供电;两个变压器断电间隔则通过两个组合的继电器电路来对整个变压器内部电源短路以及故障信号进行快速断电切除。环网柜供电系统一次接线图如图5-2所示：图5-2环网柜供电系统一次接线图5.2设备选型（1）充分考虑与电能分配回路自动化的技术配合，选用充电小回路断路器代替负荷断路器，（2）线路数量必须为4条（2进2出），便于根据用户接线进行配线。很多线很容易导致电缆多，电缆寿命很长。（3）设备体积小，免维护，由于内环主机不够成熟，建议采用进口设备或合资机组，以保证设备的可靠性，减少维护[8]。5.3性能价格比较1、造价分析：环网柜的设备及监控终端按进口价格测算。表5-3环网柜的设备及监控终端按进口价格测算表项目规格电气设备土建出线电缆自动化监控终端每条路出线费用开关站10路（2进8出)100万6万增加6万7万15万环网柜4路（2进2出）19万1万无6万13万2、可靠性:环网柜每个正常停电工作区段最少可以同时控制2路机的电流和输出线,停电区段发生损坏几率最大约为一路Rs1=25%,开关站每个正常停电工作区段最少可以同时控制4路,停电区段发生损坏几率最大约为一路Rs2=50%,同时因供电设备正常停电工作区域占用面积大而导致设备正常检修期间出现停电的情况持续时间长,故设备检修期间停电持续时间长的用户数较少,从而大大提高了我国城市电力供电网的工作可靠性。3、由于主环单元的安装设备比较分散，便于进行分布式实施、安装和扩展。4、设备技术先进，设备水平提高。从以上分析可以看出，TEM环的主体单元具有较高的性价比，是配电网改造中电缆线路节点的理想产品。

6基于经典法的无功优化6.1无功容量的合理分配6.1.1确定无功容量的分配原则（1）在确定电网的总无功容量时，如何合理分配补偿容量补偿点，使网损最小化，获得最佳收益是一个非常重要的问题。（2）要解决这些问题，就必须了解无功补偿能力的最佳配置。（3）这是非线性规划的局限性，在一定条件下，寻找最有价值的曲面以获得最优解也是一个问题。6.1.2目标函数和约束条件（1）目标：当由补偿装置在每个补偿点处供应的无功能量是连续的时，整个网络的总损耗被最小化并且达到了目标。（2）局限性：也就是说，在实现非线性问题的目标时建立的有益关系应该基于某些约束而不是条件。这些条件称为限制。因此，正在讨论的问题是有条件的计划问题，也就是说，当某些条件可以减少网络的总损耗时。1）配电系统的无功负载应保持平衡当所有电容都得到补偿时，总无功负载为总电抗损耗为总功率，必须满足配电网的负载平衡要求，即，（6-1）这是克制的首要条件。2）限制赔偿能力补偿基于功率因数，或者当补偿基于其他因素时，补偿容量不能大于最大值或小于最小值，（6-2）3）电压的极限按配网电压质量的要求，第个补偿点处的电压必须小于最大值，大于最小值，即：(6-3)这是第三个约束条件。在满足以上三个约束条件的前提下，追求网损最小是我们所研究的问题的目标。6.2补偿设备的补偿容量和安装位置的确定为了便于研究，估计电抗性负载沿着线有系统地分布，如图3-2（a）所示。讨论分为两种情况：（1）单点补偿；（2）两点补偿。在这里，单点补偿系统用于优化配电网络。均匀分布无功负荷线路上单点补偿前、后分布图如图6-1所示：图6-1均匀分布无功负荷线路上单点补偿前、后图6-1（b）和（c）显示了单点补偿期间的无功电流分布。为了简化分析，这是线的总长度，即每单位长度的负载的剪切力，即总的无功负载。假设在线路中安装了补偿电源设备3，则补偿后的电流如图6-1（c）所示。补偿后导线各节点的有功电流：（1）从变电站到线路（）末端的反应电流为：（6-4）（2）由起点至补偿点一段，即（6-5）补偿后，网损减小的数值为：（6-6）为了找到最大值，采用了找到最大值的方法，即令，，得(6-7)解出。也就是说，当带电负载沿线路均匀分布时，对于单点补偿，补偿位置应安装在从线路电源到线路全长的距离处，并且补偿能力因此被最小化。在这种情况下：（1）补偿度为：（2）补偿前线路总损失为：（3）线路损失减小值为：（4）线损下降率为：6.310kV配电网无功补偿前后的分析比较6.3.1求10kV线路补偿前参数图6-2为无功补偿前的简化线路图：图6-2无功补偿前的简化线路图从变电站的运行日志中选择确切的月份，检查该月份的有功功率和无功功率，并从这两个参数获取线路功率因数：(6-8)式中—系统无无功补偿时的功率因数；—系统有功电量，；—系统无功电量，。根据电线，电缆的最大电流和功率因数可获得最大功率；（6-9）（6-10）--最大有功功率；--最小有功功率；--最大电流；--最小电流；--母线电压；--补偿前功率因数。6.3.210kV线路补偿容量的确定下图6-3为无功补偿后的简化线路图：图6-3无功补偿后简化示意图如图6.3.2所示，线上的点C连接到用于无功补偿的存储库，其电流为Ic。连接电容器组后，接触开关中的反应电流为如下：在公式中：-在连接器连接后，反应电流流过组件的母线；-现在有一个运动被注入到直线中的C点；-电流从线中的C点流向D点；-OC线的长度；CD电缆长度；-OD线长度。（1）确定最小补偿能力以补偿的功率因数为目标值，系统可以根据电缆的负载获得的最小补偿容量。因此，确定静态补偿容量以防止无功功率传输系统出现不必要的电缆损耗。（6-11）—补偿的最小容量，；—要求达到的功率因数。线路最大补偿容量（6-12）—补偿的最大容量，。（3）确定自动补偿的能力该无功电容应该是电气补偿装置提供的容量，可以根据负载比例自动打开和关闭，其电势可以通过最大补偿容量和最小补偿容量之差来获得。：（6-13）--无功自动补偿容量，。6.3.3补偿点位置选择由上章经典无功功率优化算法已推出最佳补偿点的位置为：(6-14)—最佳补偿点的位置（距电源的距离）,KM；—线路全长,KM。6.3.4经济效益分析实际计算分析时补偿后降低的线损率百分数表达式为：（6-15）

PAGE12致谢PAGE167配网自动化配电网自动化是通过现代科学技术的应用而形成的一个完整的自动化管理系统[17]，通过深入实施城市配电网调度自动化，实现对城市配电网的自动实时监控，发送设备操作系统的管理状态和使用流程，为开展集约化、规范化管理的网调设备管理项目提供强有力的技术数据支持，通过快速部署自动恢复/隔离自动配电网的供电故障和从解绑网故障段自动恢复供电，减少了配电网故障恢复影响的检测范围，加快了配电网故障恢复的处理速度，减少了配电网故障点和中断时间，进一步提高了配电网供电系统的可靠性。7.1配网自动化与一次设备（1）分段器它能同时自动保存短路和电流配置次数。当电流达到默认通流次数时，无故障时自动关断并及时锁定，可自动关断并隔离任何故障区段；同时，它能自动切断任何负载的短路电流，并具有一定的过流电弧保护能力；它不能自动切断任何短路电流，但能承受短路电流的动态和热效应。（2）重合分段器带有自动分别重合开断功能和具有智能自动判据的短路负荷重合开关有可能自动分别重合开断负荷短路电流,打开和关闭短路负荷电流，但不能自动关闭任何短路负荷电流。（3）重合器具有远程控制和自动保护开关功能的自动开关设备,能自动进行开关故障中断电流自动检测和按预先设计整定的开关分段重合复位次数自动有序完成开关重合复位操作,并在完成动作后自动停止进行开关复位。智能化应用程度明显优于普通断路器,高于普通断路器。（4)负荷开关是配电网中使用最多的配电设备,可以划分为适合正常的非过负荷负载电流,包括一定频率范围的正常过负荷负载电流,不能作为开断故障短路电流故障负载电流,必须跟其它几种具有一定开断电流故障短路电流控制能力的配电设备一起安装使用。(5)熔断器一种最便捷的交流电路自动停止保护交流电气设备之一是它完全依靠内部稳定熔体的惰性流动稳定特性,出现流量电流自动短路或大流量电流时内部惰性液体通过熔丝自动停止熔化切断,电路自动停止断开,保护了所有交流电气设备。7.2配网自动化系统的基本构成配网自动化系统是一项系统工程，大致可分为三个子系统：配网自动化主站系统（位于城市调度中心）；配网自动化子站系统（常设在变电站内）；配网自动化终端（FTU、DTU、TTU等）[17]。（一）配网自动化主站系统主站系统由三个子系统组成：配电SCADA主站系统；配电故障诊断恢复和配网应用软件子系统DAS；配电AM/FM/GIS应用子系统DMS构成[17]。（二）配网自动化子站系统主站配网主电子监控站(sub-station),由其负责管理其附近的柱上监控开关、开闭所、配电站的终端机及监控柜等设备,完成"数据采集器"、馈线实时监控、当地馈线监控及采用馈线控制重合式电闸的监控功能;并将主站实时通信数据直接转送到各配电公司主站内的通信数据处理器。（三）配网自动化终端城市城区配电联网网络自动化监控终端主站负责对整个城域城区所辖的柱上监控开关、开闭所、环网柜、配电柜及变压器等设备进行三遥监控,既要同时实现如FTU、TTU等的三遥监控功能,又还需要同时实现对配网故障的自动识别和网络控制隔离功能,从而通过配合城市配电联网网络自动化终端主站及子监控站可以实现区域城区故障时的配网故障识别隔离和非配网故障隔离区域的网络恢复以及供电。配电网自动化结构框图如图6-4所示：图6-4配电网自动化结构7.3配网自动化运行中存在的不足及优化不足：1、片面追求功能2、部分电力设备不可靠3、供电区域不平衡优化：1、电力配网自动化建设要循2、选择合理的配网运行模式循序渐进3、及时更换和调整陈旧设备4、对电力配网自动化运行状态进行严格监测7.4实现配网自动化的效益1、提高公共能源供应系统的可靠性，缩短公共能源供应系统的识别、隔离和及时恢复的时间；它大大减少了因公共电网系统不能中断而造成的巨大能量损失。2、提高能源质量，为用户提供最好的电力3、提高了输配电系统设备运行的成本节约，提高了网络设备的整体利用率（减少了网络电力储备）。4、提高整个配电网的管理水平和计算机应用水平，提高工作效率。8实例分析8.1架空线路优化本工程为南通开发区10kV东路线主干线改造工程，将已有28根电杆，部分维修或拆除或新增至海维路路南侧绿化带内，采用JKLYJ-10/240导线，并架设架空地线防雷；工程量如下：电杆：维修砼杆125基，维修钢杆14基，拆除砼杆182基。设备：维修开关9台，维修20kV100kVA配变1台，回收开关7台，回收10kV100kVA配变1台。导线：新放JKLYJ-10/50导线路径长约4658m，新放JKLYJ-10/150导线路径长约2020m，新放JKLYJ-10/240导线路径长约4060m，拆除10kVLJ-120导线约12900m，拆除10kVLGJ-50导线约16700m。拉线：维修LXLP-8拉线2组、LXLP-10拉线14组、LXLP-12拉线4组、SLXLP-10拉线1组、SLXLP-12拉线3组。8.2电缆线路优化本工程为南通开发区10kV东路线主干线改造工程.电缆：新放ZC-YJV22-8.7/15-3×400型电缆约4018m、ZC-YJV22-8.7/15-3×240型电缆约1095m、ZC-YJV22-8.7/15-3×70型电缆约165m、ZC-YJV22-18/20(24)-3×70型电缆约90m。设备：新增10kV六间隔自动化环网柜2台，新增10kV分支箱11台。通道：新建3孔热浸塑钢管直埋225m，新建的电缆通道每孔均配8mm牵引绳一根。基础：新增直通手井1只、三通手井5只、四通手井1只、环网柜基础6座、分支箱基础1座。8.3土建优化新建无线电缆管道排管用的电缆管道主体材料主要为采用氯化改性聚氯乙烯及硬氯化聚氯乙烯双壁塑料玻纤双壁增强波纹无线电缆管道导管、氯化改性聚氯乙烯及硬氯化聚氯乙烯双壁塑料波纹电缆管道导管或氯化玻璃纤维双壁增强塑料波纹电缆管道导管及其外包采用钢筋混凝土。新建定向电缆钻进水平定向电缆钻进管用的电缆管材必须为非电缆开挖用涂层改性硬质聚丙烯(mpp)或采用高密度改性聚乙烯(hdpe)涂层塑料新建电缆钻进导管。新建电缆直埋管用的管道材料为热浸塑钢质线缆保护管，采用热浸塑钢质线缆保护管直埋，外包C15素混凝土回填至管顶上方200mm处。新建预制型电缆排管采用C50及以上强度钢筋混凝土成型预制件，预制件内衬公称内径200的CPVC或UPVC电缆导管。新建预制式电缆手井采用预制板组装，预制板分为底板、侧板及盖板，采用C50及以上强度钢筋混凝土预制，钢筋采用HRB400钢，底板及盖板的厚度不小于200mm，侧板的厚度不小于150mm。8.4无功补偿优化南通市开发区10kV配电网的基本情况：电缆总长25公里，电缆型号，配108台配电变压器，功率为7085KVA。在查询了3月的变电站运行记录，2020年上半年的变电站运行记录，最大有功功率和最低有功功率之后，2020年上半年的有功电力线和无功功率。找到将配电网的功率因数提高到0.9所需的功率补偿量，以及最佳位置。解：由功率因数表达式式中：—有功电量；—无功电量。因此，预补偿功率因数为0.74。如果系统过热，将对配电网络产生巨大影响，因此，应根据最小有功功率输出确定最小补偿容量，以作为不断的替换。；由输出最大有功功率可求得补偿的最大无功功率：；为了防止过度补偿，典型的自动补偿容量选择方法是：最大负载运行期间所需的反应能量减去静态补偿的功率。投资。因此，设备的自动补偿功能为：因此自动补偿能力为600kvar。也就是说，选择两组TBB10-100动态功率补偿引擎进行静态补偿，并选择两组TBB10-300两套半TBB10-100型自动补偿引擎进行补偿。无功功率补偿容量会根据负载自动打开和关闭。效果对比：（1）由公式0.89这是补偿后最低的功率因数。当最大负荷时全部投入全部自动补偿装置时其功率因数：从以上分析可以看出，在补偿了无功之后，随着线损的减少，功率因数得到了提高，配电网络得到了优化，功率效率也得到了提高。附录 PAGE13参考文献PAGE18参考文献[1]朱星伟.关于城市配电网自动化优化技术分析[J].科技经济导刊,2019,27(33):50.[2]王小伟.电动汽车充电站对城市配电网的影响及优化设计[J].建材与装饰,2019(24):244-245.[3]陈万金.城市配电网配电线路设计优化对策[J].科技视界,2019(21):238-239.[4]胡伟国,沈红留.10kV配电架空线路设计要点分析[J].通信电源技术,2019,36(01):167-168.[5]周天雨,黄子豪,施巍杰.城区配网10kV架空线路地埋改造设计研究[J].科技创新与应用,2019(03):87-88.[6]曾毓繁.10kV及以下架空绝缘配电线路的设计与改造分析[J].中外企业家,2018(01):202.[7]电力工程设计手册，—北京：中国电力出版社，2019.6[8]李雪,方嘉玉.浅谈配电网架的优化和城市建设[J].中国高新技术企业,2014(23):36-37.[9]FengYan,ShuangShuangLi.ANewFaultLocationMethodfor10KVDistributionLineswithBranches[J].AdvancedMaterialsResearch,2014,3294.[10]孙伟君.IntroductionofBreak-LineFaulton10kVOverheadInsulatedWireandItsProtectionMeasures[J].JournalofElectricalEngineering,2013,1(1).[11]喃有德，王艳琪，苏兴磊.城市配电网无功优化的可视化决策软件设计[J].云南电网有限责任公司瑞丽供电,2018(10):05-23.[12]国家电网公司2016年颁布执行《国家电网公司配电网工程典型设计》；[13]GB50217-2018《电力工程电缆设计标准》;[14]GB51302-2018《架空绝缘配电线路设计标准》；[15]DL／T5220-201810kV及以下架空配电线路设计技术规程[16]DL/T601—1996架空绝缘配电线路设计技术规程[17]Q/GDW370城市配电网技术导则[18]Q/GDW382配电自动化技术导则 PAGE21附录1.材料清单名称型号规格单位数量钢管杆AJSG4A（13）根14铁附件-角钢，热镀锌10kV直线横担HD190-Z5(L75×6×2400,φ204)付147铁附件-角钢，热镀锌400V直线横担（10kV系统）DYZHD-220(L63×6×1600)付7铁附件-角钢，热镀锌400V直线横担（10kV系统）DYZHD-380(L63×6×1700)付1铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HD270-J1(L70×6×1500,φ272)付2铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HD310-J1(L70×6×1500,φ312)付5铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HD310-J4(L70×6×1800,φ312)付1铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HD350-J1(L70×6×1500,φ352)付7铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HD350-J4(L70×6×1800,φ352)付6铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HDG4-J4(L70×6×1800,φ314)付14铁附件-角钢，热镀锌10kV转角横担HDG4-J5(L70×6×2450,φ338)付14铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HD190-N3(L80×6×1800,φ216)付25铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HD230-N1(L80×6×1800,φ232)付1铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HD270-N1(L80×6×1800,φ272)付3铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HD310-N1(L80×6×1800,φ312)付8铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HD350-N1(L80×6×1800,φ352)付29铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HDG4-N4(L80×6×1800,φ350)付14铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HDG4-N5(L80×6×1800,φ)付14铁附件-角钢，热镀锌10kV耐张横担HDG4-N6(L80×6×1800,φ368)付14铁附件-角钢，热镀锌400V耐张角铁横担DYNHD-1(218/L75×6×1700)付2铁附件-角钢，热镀锌400V耐张角铁横担DYNHD-9(378/L75×6×1800)付1铁附件-角钢，热镀锌斜撑L56×5×1264根350铁附件-抱箍，热镀锌斜撑抱箍XCBG-210只147铁附件-抱箍，热镀锌斜撑抱箍XCBG-350只14铁附件-抱箍，热镀锌扁铁洋元箍GBY18-2(Φ210)只147顶套（190）190梢径电杆使用套48顶套（270）270梢径电杆使用套2顶套（310）310梢径电杆使用套4顶套（350）350梢径电杆使用套9爬梯4T1（350-12m）付