国家电网公司10kV配电网典型设计沿革与发展

发布时间：

2024-01-28

北极星输配电网讯:摘要：文章回顾了国家电网公司10kV配电网工程典型设计发展历程，对比了不同阶段配电工程、架空线路工程和电缆敷设工程的典型设计成果差异，介绍了典型设计编制基本原则，重点分析了2015版典型设计成果在设计深度、统一性、适用性和先进性方面的特点，展望了10kV配电网工程典型设计的发展方向。

0引言
配电网是电网重要组成部分，是保障电力配得出、落得下和用得上的重要基础设施。随着我国经济社会持续发展和人民生活水平日益提高，电网发展面临更大的机遇与挑战，电网规划建设要求日益提高。1998年我国启动了城市和农村配电网改造工程，电网规划建设中存在的“重发、轻供、不管用”的局面得到改善。2015年我国启动了《配电网建设改造行动计划（2015—2020年）》，提出了“加强统一规划，健全标准体系”等十大重点任务和建设“城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好”的配电网络设施的发展目标，为未来配电网规划建设指明了方向。
10kV配电网工程数量庞大、单体工程小、建设周期短。随着配电网建设投入的不断增加，工程建设效率和质量将成为有效落实我国配电网建设改造行动计划的关键。一直以来，国家电网公司始终坚持在电网建设工程中贯彻“三通一标”（通用设计、通用设备、通用造价和标准工艺）理念，以10kV配电网工程典型设计成果为龙头，持续完善提高了配电网工程建设效率和质量。为“十三五”期间持续提升配电网工程设计质量，进而提高工程建设质量提供了有力保障。
本文首先回顾了国家电网公司10kV配电网工程典型设计发展历程，对比分析了不同阶段配电工程、架空线路工程和电缆敷设工程典型设计成果差异，分析了2015版典型设计成果特点，展望了10kV配电网工程典型设计发展方向。
1、10kV配电网典型设计沿革
1.1国家电网公司总部层面
国家电网公司的10kV配电网工程典型设计始于2002年，经历了3个主要发展阶段。
1）第一阶段（2002～2006年）以总结推广经验为主，国家电网公司前身国家电力公司发输电运营部，通过系统总结城网和农网工程设计成果，组织完成《10kV开闭所、配电站、箱式变电站和电缆分支箱典型方案图集》。
2）第二阶段（2006～2012年）以构建典型设计技术体系为主题，2006年国家电网公司基建部组织开展《国家电网公司输变电工程典型设计》，其中10kV配电网工程部分包含10kV配电分册、10kV和380/220V架空配电线路分册、电缆敷设分册。2012年国家电网公司农电工作部，组织完成《国家电网公司农网10kV柱上变压器台通用设计方案施工图册》，规范了柱上变压器台施工图设计成果。
3）第三阶段（2013年至今）突出顶层设计和完善提升，2013年国家电网公司运维检修部完成了《配电网工程典型设计（2013版）》10kV配电工程分册、架空线路分册、电缆分册，《380/220V配电网工程典型设计》。2015年，结合应用效果和完善需求，对《配电网工程典型设计（2013版）》进行了深化和完善。
1.2省级公司层面
2007年，国网北京市电力公司完成配电开关站、配电室，架空线路和电缆作为配电网技术标准（含规划、设计、设备选用、施工验收、运行维护5个环节）中规划设计分册的设计篇。
2010年，国网山东省电力公司完成直供中低压配电网工程典型设计，包括变电工程和线路工程（含架空和电缆2部分）2个分册；国网甘肃省电力公司完成甘肃省电力公司农网工程典型设计，包括含10kV变电和架空线路2部分。
2012年国网湖南省电力公司完成湖南省电力公司10kV及以下配电网工程标准化设计成果，包含10kV配电、架空线路、电缆、配电台区0.4kV和10kV配电自动化5个部分；国网上海市电力公司完成新建住宅区供电配套工程通用设计图集、非居民电力用户业扩工程通用设计图集。
2013年国网江苏省电力公司完成了10kV和20kV配电工程施工图标准化设计、新建居住区供配电设施标准化设计、中低压电力用户业扩接入工程标准化设计；国网浙江省电力公司完成10kV和20kV配电工程、10kV架空配电线路（含丘陵、山区、沿海和平原、湖沼4种设计场景）、电缆线路和380/220V配电线路4个分册。
2014年国网上海市电力公司完成配电网工程通用设计图集，包括变配电、架空线路、住宅区楼内配电设施、电缆线路、光纤到户和住宅区排管。
2、10kV配电网典型设计成果深化
2.1典型设计编制原则
国家电网公司10kV配电网工程典型设计基本原则为：标准统一、覆盖面广、安全可靠、节能环保、环境协调、先进适用、降低造价，做到统一性与适用性、可靠性、先进性、经济性、灵活性的协调统一。
统一性：典型设计的基本方案统一、建设标准统一。
适用性：典型设计要综合考虑不同地区实际情况，在公司系统具有广泛的适用性，并在一定时间内，对不同规模、不同形式、不同外部条件均能适用。
可靠性：通过模块拼接得到的技术方案安全可靠。
先进性：推广应用成熟适用的新技术、新设备和新材料；考虑配电自动化发展需求，适应分布式电源和电动汽车充换电设施等接入要求。
经济性：综合考虑工程初期投资与长期运行费用，追求工程寿命期内最优的企业经济效益。
灵活性：模块划分合理，接口灵活规范，组合方案多样，增减方便，灵活适用。
2.2典型设计的统一性和规范性
10kV配电网工程典型设计技术方案日趋细化和合理。以10kV开关类设施为例，2002版典型设计成果按照电气主接线、开关类设备类型、进出线共分为14个设计方案；2006版分为户内（KB）、户外（KA）2类，并按照主接线、进出
线、设备类型、土建布置细分为16个设计方案；2013版户外开关类设施预装式特点，分为开关站（KB）、环网单元（HA）2类，共细化了形成了17个设计方案；2016版考虑开关类设施功能特点和在电网中的作用，分为开关站（KB）、环网室（HB）、环网箱（HA）3类，按照主接线、进出线、设备类型、土建布置共包含8个设计方案。
设计方案中，电气设备的互换性规范性不断加强。以2016版环网室为例，所有技术方案中气体绝缘负荷开关柜设计尺寸统一为500mm×850mm×2000mm，典设成果统一性、设备互换性得到进一步强化；独立建筑的环网室层高统一为3.6m。
对比2006年、2013年和2016年3个时期典设成果可见，10kV配电网工程典型成果的设计深度逐渐加深。2015版典型设计成果配电工程部分电气一次达到施工图深度，增加电气二次内容并达到初步设计深度，以开关站为例，一个典设技术方案包含电气一次、土建、电气二次共23张图纸；架空线路部分增补水泥电杆横担及其全部的铁附件加工图，钢管杆和窄基塔结构图，便于设计人员引用；电缆敷设分册，除拉管模块外的所有模块均达到了施工图深度，同时给出了电缆井模块与电缆排管模块匹配计算的方法，用于指导设计人员正确选择电缆井模块。
2.3典型设计成果的适用性
从2006版、2013版到2016版，经过近10年的发展，10kV配电网工程设计成果的适用性不断改善。其中10kV架空线路典型设计成果始终贯彻“一杆多头、一杆多用”的设计理念，在优化精简杆型类型的同时，不断丰富杆型种类，2016版典型设计成果拓展了最大适用档距为250m的10kV拉线直线水泥双杆和拉线转角水泥双杆，用于满足丘陵、山区等要求较大档距的单回路线路设计需求，详见图3；拓展最大适用档距为120m的10kV单回路和双回路窄基塔，以满足城市绿化带及杆塔运输不便的山区、丘陵等地区的设计需求。
电缆分册中丰富了顶管模块的设计图纸和小型化的八角四通井模块的设计图纸，同时给出了考虑城市等级和供电区域的电缆通道型式选择原则（见表1），供设计人员使用，提高了设计成果的实用性和适用性。
2.4典型设计成果的先进性
典型设计编制紧密跟踪分布式电源发展和配电自动化技术在配电网中的应用。2016版配电工程成果继承了2013版站所终端（DTU）设备布置成果，增补了DTU航空插接线接口，提升了配电网智能化的标准化水平；2013版配电室设施中考虑了分布式电源反孤岛装置，确保分布式电源可靠接入和配电网安全运行。2015版架空线路典型设计成果中，考虑A+，A～E类供电区域特点，新增了馈线终端（FTU）应用场景和配置，明确终端配套一次、二次设备选型，提升配电自动化建设标准化水平，绘制了设计图纸，电缆敷设分册考虑配电自动化等系统通信需求，如电缆排管模块设计了直径为100mm的通信专用管孔，同时结合梅花管物料，用于敷设光缆。
3.配电网典型设计发展方向
配电网典型设计编制将伴随“三新”（新技术、新材料、新工艺）发展持续改进和完善。2015年国家电网公司编制了10kV设备和材料示范应用物资材料目录，用于鼓励配电网工程中示范应用“三新”成果。示范应用物资材料目录共包含稀土高铁铝合金电缆、配变自动化控制装置、柱上无功成套装置、10kV静止无功发生器（SVG）、高过载配电变压器、超高性能混凝土杆、无SF6环网柜、固体绝缘环网柜、改性热塑性塑料和玻璃钢复合电缆保护管等共计52种物资品种。随着“三新”在配电网工程的应用，通过不断总结和定型，典型设计模块将会不断推陈出新。
配电网工程高低压部分模块化、一体化和物资采购成套化将是未来发展方向。2016版配电工程典设中，柱上变压器台设计方案已经实现了模块化和成套化，设计方案可以根据变压器、熔断器、避雷器和高压引线的模块进行组合，通过编制模块和成套物资编码实现了柱上变压器台成套化物资招标。配电工程中户外环网箱、预装式箱式变电站等已实现成套化采购，通过与配电自动化站所终端（DTU）和变压器终端（TTU）的深度集成，能够实现一体化设计和采购。未来架空线路工程亦可考虑按照杆型、横担（含绝缘子、防雷）、导线（导线及连接金具）、拉线（拉线及连接金具）、设备（开关设备、台架及铁附件）、柱上配电终端（FA、连接金具盒、通信模块）等实现模块化设计和成套化采购。
配电设备通用性和互换性将不断加强，未来典型设计成果将力求做到不同设备供应商的同类设备通用互换。2016版典设成果针对金属移开式开关柜进行了尝试，在统一柜体尺寸的基础上，给出了馈线柜、母线设备柜、站用变柜、分段设备柜等电气安装接口、母线排列方式、高度和间距等推荐参数，力求做到不同设备供应商的同种设备通用互换。未来典型设计编制将进一步规范户外环网箱、预装式箱式变电站、环网柜、柱上负荷开关、柱上断路器等设备电气安装参数，同时设计规范化的土建、支架等，进而提高设备及其附属铁件的通用互换。
应用三维数字化设计技术将推动典设成果不断进步。2016版典型设计确定柱上变压器台设计方案时，运用三维数字化设计技术，设计成果一目了然，能够比较直观地模拟变压器高低压桩头接线、跌落式熔断器、避雷器、接地环等设备的电气距离，极大地提高设计方案成果的准确性。
4、结语
10kV配电网工程典型设计是配电网“三通一标”的主要组成部分。未来配电网工程典型发展将围绕统一性与差异化发展需求，伴随新技术、新材料、新工艺进步，设备通用互换，模块化物资和一体化采购等技术要求，借助数字化技术等先进工具和方法不断推陈出新。典型设计成果改进和持续完善对满足经济社会发展、提升配电网工程建设质量和效率、支撑国家配电网建设改造起到积极的促进作用。