配电可靠性准则及规定.docx

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配电可靠性准则及规定

配电系统可靠性准则及规定

一、电力系统可靠性准则的一般概念

所谓电力系统可靠性准则，就是在电力系统规划、设计或运行中，为使发电和输配电系统达到所要求的可靠度满足的指标、条件或规定，它是电力系统进行可靠性评估所依据的行为原则和标准。

电力系统可靠性准则的应用范围为发电系统、输电系统、发输电合成系统和配电系统的规划、设计、运行和维修工作。

电力系统可靠性准则考虑的因素一般有：

①电力系统发、输、变、配设备容量的大小；②承担突然失去设备元件的能力和预想系统故障的能力；③对系统的控制、运行及维护；④系统各元件的可靠运行；⑤用户对供电质量和连续性的要求；⑥能源的充足程度，包括燃料的供应和水库的调度；⑦天气对系统、设备和用户电能需求的影响等。

其中①、②、⑥等因素可由规划、设计来控制，其余各因素则反映在生产运行过程之中。

电力系统可靠性准则按其所要求的可靠度获取的方法、考虑的系统状态过程及研究问题的性质不同，有以下几种不同的分类方法：

1.1.概率性准则和确定性准则

电力系统可靠性准则按其要求的可靠度获取的方法，分为概率性准则和确定性准则。

（1）概率性准则。

它是以概率法求得数字或参量来表示提供或规定可靠度的目标水平或不可靠度的上限值，如电力（电量）不足期望值或事故次数期望值。

因此，概率性准则又称为指标或参数准则。

此类准则又被构成概率性或可靠性评价的基础。

（2）确定性准则。

它采取一组系统应能承受的事件如发电或输电系统的某些事故情况为考核条件，采用的考核或检验条件往往选择运行中最严重的情况。

考虑的前提是如果电力系统能承受这些情况并保证可靠运行，则在其余较不严重的情况下也能够保证系统的可靠运行。

因此，确定性准则又称为性质或性能的检验准则。

此类准则是构成确定性偶发事件评价的基础。

概率性准则较之确定性准则考虑更为广泛，用概率法求得的可靠性指标可以得出对事故风险度的较佳估计。

1.2.静态准则和暂态准则

电力系统可靠性准则按照电力系统的动态过程和静态过程的不同，可分为暂态准则和静态准则。

（1）静态准则。

它仅考虑在相当长时间的各种不同电力系统静态情况下和系统无扰动的情况下，系统供电能力的所有各种可能情况的可靠性指标。

因此，静态准则又被称为充裕度准则。

（2）暂态准则。

它仅考虑在电力系统发生事故的很短暂的暂态过程中，包括运行人员的反应能力在内的电力系统维持安全稳定运行的能力，例如机组的无功响应能力、机组的带负荷能力等。

因此，暂态准则又称为安全性准则。

1.3.技术性准则和经济性准则

电力系统的可靠性准则按研究问题的性质不同，可分为技术性准则和经济性准则。

（1）技术性准则。

它考虑的是为保证供电质量和可靠性，系统必须承受的考核和检验条件。

（2）经济性准则。

它考虑的是经济问题，包括事故停电损失值与固定和运行费用值总费用的优化。

此外，电力系统可靠性准则还可以根据所应用的范围，按电力系统各主要环节分为发电系统准则、输电系统准则和配电系统准则；按生产工作过程分为规划准则、设计准则和运行准则等。

由于现代社会对电力系统供电可靠性和停电后迅速恢复供电提出了很高的要求，因此各国对电力系统都制定了各种可靠性准则。

根据国际大电网会议的调查报告，目前已有20多个国家在发电、输电和配电方面制定了有关规划、设计或运行的可靠性准则。

其中比较著名的有北美电力可靠性协会及所属9个地区协会建立的电力系统规划设计可靠性准则；英国电力委员会建立的《供电安全导则》；英国中央发电局建立的《发电厂接入系统计划安全标准》及《超高压输电网计划安全标准》；美国邦维尔电力局（BPA）建立的可靠性准则；北美电力系统互联委员会（NAPSIC）建立的运行可靠性最低准则；美国东北区联网协调委员会（NPCC）1967年9月建立的互联电力系统设计和运行基本原则，1969年4月建立的继电保护及有关装置的最少维修导则，1970年8月建立的大电力系统保护原则，1979年1月建立的大电力系统重合导则；前苏联电力和电气化部建立和批准的电力系统稳定导则等。

我国在1981年颁发的《电力系统安全稳定导则》和1984年颁发的《电力系统技术导则》中也制定了相应的准则。

二、配电系统可靠性准则的概念

配电系统可靠性准则就是在配电系统规划、设计或运行中，为使配电系统达到要求的可靠度必须满足的指标、条件或规定，也是配电系统可靠性评估所依据的行为原则和标准。

配电系统可靠性准则必须与用户的需要及系统对供电充裕度的需求相一致，其基本内容包括供电质量和供电连续性两个方面。

供电质量一般以允许的电压和频率水平来表示；而供电连续性则表示成规定连续性满足用户供电质量要求的项目，通常以停电及停运的频率、停电及停运的平均持续时间以及年停电、停运时间的期望值等作为评价供电连续性的参数。

采用什么标准最为合理，应视各国的具体情况而定。

一般把它与经济性联系起来加以优化，求出最佳的可靠度。

而经济性则主要反映在供电成本和停电造成的损失两个方面，可靠度愈高，供电成本费用愈多，停电损失费用愈少，反之亦然。

研究结果表明，供电成本费用和可靠度成递增关系，可近似地用指数函数来表示。

其特征系数与全系统的状况、设备费用及性能指标有关。

而停电损失费用则与可靠度呈递减函数关系。

停电损失费用系指因停电影响用户生产给国民经济造成的减少和国民收入的减少，供电部分因停电造成的电费收入的减少，以及其它全部经济损失。

此外还包括了由于大规模停电而给社会生活造成的恶劣影响等。

最佳可靠度可以由供电成本费用和停电损失费用与可靠度关系曲线叠加后的总费用的最低值来决定。

因此，各国和各电力系统有关配电系统可靠性准则的具体规定也是各不相同的。

三、我国城市电力网可靠性的规定

城市电力网（简称城网）是城市范围内为城市供电的各级电压网络的总称，它既是电力系统的主要负荷中心，又是城市现代化建设的一项重要基础设施。

而对城市电力网的可靠性规定，则是搞好城市电力网规划、设计，加强城市电力网改造和建设的重要依据。

在我国，有关城市电力网的可靠性规定，是主要体现在《城市电力网规划设计导则》（以下简称《导则》和《全国供用电规则》（以下简称《规则》）中。

1985年5月，水利电力部为了适应城市电力网规划和建设的需要，在总结1981年由原电力工业部和原国家城建总局联合编制并颁发的《关于城市电力网规划设计若干原则（试行）》的执行情况及全国电力网改造工作经验的基础上，由原水利水电部同城市建设环境保护部组织有关单位讨论并制定了《城市电力网规划设计导则（试行）》。

1993年3月，能源部和建设部又委托中国电机工程学会城市供电专业委员会在原有试行本的基础上进一步修改、补充，正式颁发。

新的《导则》从技术经济和可靠性两个方面对城市电力网的规划编制和要求、负荷预测、规划设计的技术原则、供电设施、调度、通信、自动化、特种用户的供电技术要求等作了详细而具体的规定，既总结了近几年来我国各地执行《城市电力网规划设计导则（试行）》以来的实践经验，又吸取了国外的先进技术，并贯彻了国家城市规划法的有关规定，是我国在编制和审查城市电力网规划设计、进行城市电力网改造和建设的依据和指导文件。

1983年8月，原水利水电部为了适应国家经济发展的需要，更好地协调供电与用电关系，确立正常的供电秩序，以实现安全、经济、合理地使用电力，在1972年7月颁发的《供用电规划（试行本）》的基础上，总结供用电工作中存在的问题，广泛征求各地区和各有关部门的意见，修改而成《规则》。

它是供用电系统改造、建设和运行管理的依据和指导性文件。

上述两个文件从供电质量、安全及供电连续性等方面对城市电力网的可靠性作了规定，这些规定在事实上构成了我国有关城市电力网的可靠性准则。

《导则》规定，城网布局、负荷分布、供电能力、供电可靠性、电压和电能的损失、负荷预测、电网结构及电网的经济效益等是编制城市电力网规划的主要内容。

城市电力网规划应着重研究电网的整体，应从分析现有城网的状况、根据需要和可能改造和加强现有城网入手，研究负荷增长规律，解决城网的结构布局和设施标准化，提高安全可靠性，做到远近结合、新建和改造相结合、技术经济合理。

在实施城网远期规划后，应使城网具有充分的供电能力，能满足各类用电负荷增长的需要、供电质量、可靠性达到规划目标的要求。

在经济分析中，供电能力、供电质量、供电可靠性、建设工期能同等程度地满足同一地区城网发展需要，是规划、设计方案比较的可比条件之一。

方案比较可用优化供电可靠性的原则以取得供电部门和全社会最大的经济效益。

作为可靠性重要内容的负荷预测，是城网规划设计的基础。

为使城网结构的规划设计更为合理，负荷预测应从用电性质、地理区域或功能区分、电压等级分层等三个方面分别进行。

城网的标称电压应符合国家标准：

送电电压为220kV；高压配电电压为110、63、35kV；低压配电电压为380/220V。

《规则》规定，供电局和用户都应加强供电和用电设备的运行管理，切实执行国家、电力部制定的有关安全供用电的规章制度，以保证供电的可靠性和供电的连续性，努力提高服务质量，更好地为用户服务。

供电局对用户的供电电压，应从供电的安全、经济出发，根据电网规划、用电性质、用电容量、供电方式及供电条件等因素进行技术经济比较，然后加以确定。

四、城市电力网的可靠性标准

所谓城市电力网可靠性标准，实际上就是在城市配电系统（配电网络）的可靠性准则。

如前所述，它包括供电质量和供电连续性两个方面。

4.1.供电质量

供电质量主要表现在以下几个方面：

（1）供电频率的允许偏差

在《规则》中规定：

电网容量在300万kW及其以上者，供电频率偏差为±0.2Hz；电网容量在300万kW以下者，供电频率偏差为±0.5Hz。

（2）用户的受电电压质量。

在《导则》中引述了国家标准GB12325《电能质量—供电电压允许偏差》的规定：

35kV及其以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过规定电压的10%，如供电电压上下偏差为同符号（均为正或负）时，按较大的偏差或绝对值作为衡量依据；10kV以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%；220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%与－10%。

《规则》对用户受电端的电压变动幅度也作了类似的规定。

（3）电压损失。

在《导则》中规定了城市配电网络各级电压的允许电压损失的范围。

（4）对特殊用户供电的质量。

对特殊用户供电的质量要求为：

各类工矿企业和运输等用电部门中可能引起电网电压及电流发生畸变的非线形负荷。

《导则》规定，该类用户注入电网的谐波电流及电压畸变率必须符合SD126《电力系统谐波管理暂行规定》的要求。

冲击负荷及波动负荷（如短路试验负荷、电气化铁道、电弧炉、电焊机、扎钢机等）引起电网电压的波动及闪变。

《导则》引述了国标GB12326《电能质量—电压允许波动和闪变》的规定。

不对称负荷。

由于不对称负荷引起负序电流，电网中通常以负序电压U2与所加电压UN之比（U2/UN）来计算不平衡度。

《导则》规定，低压电网中95%的情况下，不平衡度必须不超过2%，在中压电网中必须不超过1.5%，在高压电网中不超过1%。

4.2.供电的连续性

《导则》规定，对用户连续供电的可靠程度应满足电网供电安全准则及满足用户用电的程度两个目标，这在第一章第一节已详细叙述，在此不再赘述。

第四节提高配电系统可靠性的措施

配电网可靠性的主要指标是用户年平均停电时间和用户年平均停电次数，根据前面几章的分析，它们都是故障率、系统裕度（联络状况或联络率）及故障修复时间的函数。

因此，对于配电网来说，要改善和提高可靠性，所采取的措施有三个方面：

防止故障的措施；改善系统可靠度的措施；加速故障探测及故障修复，缩短停电时间，尽早恢复送电的措施。

一、防止故障的措施

由于配电网使用的设备面广而分散，容易受到自然现象和周围环境的影响，故障所涉及的原因是多种多样的。

因此，根据其故障的现象，分析产生故障的根本原因，实施必要的对策措施，防止故障于未然，是提高配电网可靠性最基本的方法。

一种配电设备应采取哪一种防止故障的措施，则因各种设备、故障原因和达到的目的不同而异，且有的措施是多目的的，一种措施可以防止多种设备、多种故障的产生。

因此，对于配电网及其设备防止故障的措施，很难单一地根据故障的原因或采取措施达到的目的来加以分类。

但是，为了叙述的方便，在此仅根据故障原因，针对不同的具体设备，提供各种可能和可供选择的防止故障措施，结合实际加以适当地分析以供参考。

1.1.防止他物接触故障的措施

（1）防止支持物因外力冲击而损坏或折断，一般可使用加强型的杆塔。

（2）防止导线接触故障，可使用绝缘导线，或安装导线防护管。

据日本电力公司统计，高压导线由于实现了绝缘化（即采用绝缘护套的被覆导线），故障率显著减少。

（3）为了防止导线振荡而造成接触事故，可使用实心棒式绝缘子代替悬式绝缘子串。

（4）为了防止他物接触电气设备，可以安装密封型设备，或采用户内式设备。

（5）对于连接点等带电的裸露部分，可根据具体设备的情况，采用鸟兽防护罩、孔洞密封、加装H型混凝土盖板等措施。

1.2.防止雷击故障的措施

（1）为了防止雷电损坏，对于支持物可采用预应力混凝土架构，避免使用木结构。

对于导线可安装保护环，使用大片长间隙的绝缘子，提高绝缘水平。

（2）安装避雷器和架空地线等防雷的效果因各地区雷击危害程度的不同而不同，但是一般来说，雷击引起的故障率大体随着避雷器和架空地线安装率的增加而减少。

（3）为了减轻雷击故障的影响，可安装必要的雷电观测装置。

1.3.防止化学污染及盐尘的措施

这主要是针对化工厂、重工业区及沿海的化学尘埃及盐尘而采取的措施。

其目的在于减少或消除化学污染和盐尘，防止泄漏电流的损害。

比如，使用预应力混凝土杆，防止漏泄电流的烧伤；使用耐漏泄电流痕迹的绝缘导线；安装耐酸碱盐的线路护套；使用大型针式绝缘子或增装耐张绝缘子片数；采用封闭式元件或户内式设备；安装高压引线防水板；用硅化脂等防水性物质进行表面处理；安装耐酸碱盐的避雷器；配备带电冲洗线路绝缘子装置，注意防止线路绝缘子因污染在大雾情况下出现大面积污闪放电事故等。

1.4.防止风雨、水灾、冰雪害的措施

为了减少或防止因风雨、水灾、冰雪等引起异常负荷的损害，可根据各地区风速、积雪、水情等气象环境条件的不同，采取以下措施：

使用加强型杆塔、导线、大截面的导线；改螺接为压接；使用难以积雪的导线或导线防雪装置；使用实心棒式绝缘子；缩短档距；加大导线横担间距、导线间距；卸去变压器等设备的滚轮，将设备直接安装在基础上，以减少风压；对构架进行监测等。

1.5.防止自然劣化故障的措施

虽然由于自然劣化而引起的配电设备器材的故障事件并不多见（一般在10%左右），但是由于腐蚀、锈蚀、老化而导致强度和绝缘损伤的情况依然存在。

为了防止此类自然劣化，一般除对于架构多采用预应力混凝土杆塔，导线采用交联聚乙烯护套的电线和电缆，油浸设备采用密封型或者无油型，金具采用油漆或电镀等措施外，目前还广泛采用设备劣化诊断技术。

如应用光的敏感元件诊断断路器的操作特性；利用红外线敏感元件进行导线连接部分的过热诊断；通过局部放电测量对电缆进行劣化诊断；利用电晕、噪音进行无线电探伤等。

1.6.减少用户多大性故障的措施

随着社会主义现代化建设事业的不断发展，城市用户用电的密度越来越高，来自城市高压用户的扩大性故障所占的比例也越来越高。

据统计，有的地区高压用户的扩大性故障约占配电线路故障的一半左右。

为了减少这类故障，供电部门必须与各有关方面协调一致，采取措施，要求用户对使用的设备进行适当的和正确的维护管理。

其具体措施如下：

（1）广泛开展高压用户设备的诊断活动。

所谓对用户设备的诊断活动，就是对用户回访，调查是否存在造成扩大性故障的不良设备，对不良设备要求用户提前进行大修，并加强竣工验收检查及功率因数的测量。

（2）防止来自用户保护装置范围内的扩大故障。

据统计，一般用户的故障大多系接地故障。

因此，必须加强对用户的用电管理，防止用户随意接入负荷或断开电源开关。

（3）开发并推广具有防止扩大性故障功能的进线开关装置。

此种装置应具有如下功能：

如果用户过负荷或者发生接地故障，则装置就对过负荷或故障进行监测，并把信息储存起来；如果用户的保护装置不动作，而是系统内的变电站断路器动作，则装置即再检测出故障，并通过数字显示器显示无压的条件下自动断开；当变电站断路器再次接通时，如故障用户已从线路上切除，则变电站断路器重合成功，此时供电部门可通过巡回检查或电话询问等方式判明线路有无异常，然后进行适当处理；如果故障时用户保护装置动作，并在变电站断路器动作之前把故障点切除，装置即保持在接通状态，并通过一定时间后，清除故障信息，恢复到初始状态。

1.7.防止因人为过失而造成故障的措施

随着城市建设的不断发展，建筑工程和土木工程日益增多。

据统计，配电线路的接触损坏事故大多与施工机械设备的操作及地面开挖作业有关。

这些都是所谓的因人为的过失而造成事故或故障，必须采取以下的措施：

（1）要求施工单位及施工现场定期提供防止事故的报告。

（2）参与制定有关方合资建筑灾害事故的规定和条例，并根据有关供电安全的规定，对施工单位的用电安全及有关规定、条例的执行情况进行监督检查。

（3）安装电缆保护管，并对地下及水下电缆管路建立“埋设位置标示牌”，对可能被车辆碰撞的杆塔支柱或电缆上架构的部位，采取防护措施。

（4）加强线路的巡视和检查。

（5）加强与有埋设作业的企业，如煤气公司、自来水公司等之间的相互协商与配合，并积极参与各种道路、城市建设的规划和施工调查。

（6）要求施工单位在施工前通过图纸和实地调查，确认施工作业区是否接近或通过电缆地下埋设路线，施工机具是否会碰及架空线路，并做好施工前的处理。

二、改善系统可靠度的措施

广泛地说，上述种种防止故障的措施，以及故障的排除和修复，均直接关系到系统可靠度的改善。

因此，都可以归属于改善系统可靠度的措施。

不过，在此我们主要讨论提高系统及设备供电能力、提高运行操作及技术服务能力等两个方面的措施。

2.1.提高系统及设备供电能力的措施

（1）改善电网结构。

建立双回路供电、环形回路供电及多分割多联络的网格结构。

对于重要用电设备实现双重化供电，如采用双回路、双电源、双设备、双重保护等。

（2）确保设备裕度。

加强配电线路之间的联络，增强切换能力，增大导线和设备短时间的容许电流，安装故障切换开关和备用线路，提高地区或网络间功率交换的能力。

（3）提高对重要用户的供电能力。

对有条件的重要用户，要求安装能够紧急启动的自备发电设备或恒压恒频装置。

2.2.提高运行操作及技术服务能力的措施

（1）采用合理的配电方式。

如节电网络方式、备用线路自动切换方式等。

（2）对配电线路实行程序控制。

采用自动化技术，实现运行操作、情报信息等的综合自动化。

（3）减少检修、施工作业停电。

除合理地安排检修、施工计划，减少重复停电外，尽可能的采用带电作业法及各种形式的临时送电工作法。

（4）充实和加强对用户的技术服务，以及对用户的安全教育。

提高用户的管理水平和人员素质，以加强用户设备的正常用电管理和用户用电设备的维护保养，减少由于用户用电设备故障或使用不当造成故障而带来的影响。

三、加速故障探测及故障修复，缩短停电时间，尽早恢复送电的措施

一旦配电网及其设备发生故障时，为了能够尽早恢复送电，最重要的是尽可能地限制和缩小故障区段，是完好区段尽早送电，以减少停电的影响及尽早送电，以减小停电的影响及尽早发现故障点，并加以修复。

其可能采取的措施如下：

3.1.限制和缩小故障区段，使完好区段尽早送电的措施

限制和缩小故障区段，主要是力求在发生故障后迅速切除故障区段，为向完好区段送电创造条件。

其具体办法如下：

（1）采用带时限的顺序式自动分段开关，通过配电变电站断路器的二次重合过程，是控制故障区段的分段开关在断开后经过无压检测而闭锁，从而达到自动切除故障区段、恢复送电的目的。

其构成一般由顺序式控制器，具有失磁断开特性的自动分段开关和一个小型的电源检测变压器组成。

顺序式控制器的功能是：

在电源送电后，经过一定的时限（投入时限）再把分段开关投入；在投入后，如在一定时限（检测时限）内又再次停电，则分段开关断开并闭锁；如在一定时限内不停电，则维持复归原位的功能。

（2）采用带时限顺序式自动分段开关环形配电房时。

这种方式也可自动切除故障区段，恢复对完好区段的送电。

环形配电方式有两种：

一种是在一回配电线路上形成环形的单回路环形配电方式；另一种是在两回配电线路之间形成环形的双回路环形配电方式。

图10–2所示为后一种配电方式的接线原理图。

图10–2环形配电方式开关接线原理图

QF1、QF2、QF3、QF4—时限顺序式自动分段开关（带控制回路）；R—环形方式控制器；Q—环形连接开关（带控制回路）；T1、T2—电源检测变压器

图10–2所示环形回路，由环形方式控制器、分段开关和两台电源检测变压器组成。

环形方式控制器在形成双电源的两条配电线路分别送电时保持断开状态；而在有双电源的情况下，经过一定时限后，开关即自动投入。

如在由双电源便构成单侧电源（投入时限中的瞬时外加电源），则断开状态就形成了闭锁状态。

闭锁状态中的继电器，经过有单侧电源变成双电源规定的时限，便自动地恢复正常状态。

（3）实现配电线路自动化。

在配电线路的分段开关和联络开关上配置远方分控制器。

3.2.尽快探测及修复故障点的措施

3.2.1.探测故障点的方法

探测故障点的方法主要有如下几种：

（1）一边用绝缘摇表测量线路的绝缘电阻，一边操作手动开关，一次切除所划分的线路小区段，检测是否有故障点，直至查明故障点为止。

（2）在线路上施加直流脉冲电压，根据电流在故障点两侧发生的变化，用故障探测器进行探测。

（3）在手动分段开关附近的线路上，装设短路接地显示器，通过检测并显示发生故障时流过线路的短路电流或接地电流，根据故障电流由故障点流向电源侧的原理来判定故障点存在的区段。

（4）使用携带式的小型检测器，利用故障时流过线路的短路电流或接地电流产生的电磁作用使指针发生偏转，来判定故障点存在的区段。

3.2.2.尽快发现和修复故障的措施

尽快发现和修复故障的措施主要有如下几种：

（1）应用机动的车辆，扩充无线电设备。

（2）配备多功能的作业车和高空作业车等工程车，或装有发电机和旁路电缆的临时送电车。

（3）配备测定电缆故障的测量仪和地下电缆检查车等特殊设备。

（4）装备移动式电话。

（5）防止干扰，消除无线电话收听困难区域。

（6）安装气象雷达装置和雷击警报装置，预测和通报大规模的雷击故障。

（7）建立故障修复管理体制，采取相互支援等措施。