城市電網(wǎng)規(guī)劃中20kv配電網(wǎng)接線模式研究

1、<p>　　城市電網(wǎng)規(guī)劃中20kV配電網(wǎng)接線模式研究</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，負(fù)荷密度的增大，中壓配電網(wǎng)采用 10kV 電壓等級(jí)難于滿足現(xiàn)在供電的要求。本文主要就城市電網(wǎng)規(guī)劃中20kV配電網(wǎng)接線模式進(jìn)行研究，同時(shí)也探討了 10kV 升壓改造技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:城市電網(wǎng)規(guī)劃；20 kV電壓等級(jí)；10kV電壓等級(jí) </p>

2、<p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，城市的不斷發(fā)展，我國(guó)一些城市的負(fù)荷增長(zhǎng)十分迅速，城市電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的外部環(huán)境發(fā)生了較大變化，快速發(fā)展的城市電網(wǎng)在規(guī)劃、建設(shè)環(huán)節(jié)也出現(xiàn)不少新的問(wèn)題。再加上由于城網(wǎng)負(fù)荷密度及用電量的快速增長(zhǎng)，如何提升現(xiàn)有城市電網(wǎng)的供電能力已是當(dāng)務(wù)之急。而提高配電網(wǎng)電壓等級(jí)是提升城市電網(wǎng)供電能力的最有效途徑。而并且原有 1

3、0kV 配電網(wǎng)的局限性逐步顯現(xiàn)，比如說(shuō)不能滿足密度較低的農(nóng)村地區(qū)長(zhǎng)距離送電的電壓質(zhì)量問(wèn)題等。因此，20kV 電壓必然是中壓配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)?0kV 電壓無(wú)論是高負(fù)荷密度地區(qū)還是低負(fù)荷密度地區(qū)，中壓配電網(wǎng)采用 20kV 電壓適應(yīng)性較強(qiáng)。 </p><p>　　1、20kV 電壓等級(jí)的發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p>　　我國(guó)中壓電網(wǎng)目前仍然以10kV為主，基本上還能滿足我國(guó)大部分地區(qū)地供電要

4、求。但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和電力行業(yè)的快速發(fā)展，負(fù)荷密度不斷增大，10kV中壓配電網(wǎng)供電能力明顯顯示出不足，10kV中壓配電網(wǎng)也越來(lái)越難于滿足現(xiàn)在的供電要求。而在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，逐漸以20kV電壓等級(jí)為主作為中壓配電網(wǎng)。但是這些國(guó)家的20kV電壓等級(jí)發(fā)展也大多經(jīng)歷了一個(gè)較漫長(zhǎng)的升壓改造過(guò)程。比如法國(guó)，法國(guó) EDF 是應(yīng)用20kV的先驅(qū)，在20世紀(jì)70時(shí)年代，巴黎地區(qū)就開(kāi)始應(yīng)用了20kV電壓等級(jí)，而且成功運(yùn)行了幾十年，這個(gè)系統(tǒng)成功應(yīng)用被認(rèn)為是

5、具有遠(yuǎn)見(jiàn)地選擇。而在我國(guó)，自上世紀(jì) 80 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的許多專(zhuān)家學(xué)者一直致力于 20kV 電壓等級(jí)的相關(guān)理論研究和論證工作。20kV 列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了一系列發(fā)展過(guò)程（見(jiàn)表一 ） </p><p>　　表1我國(guó)20kV列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過(guò)程 （注：1984~2007為例） </p><p>　　國(guó)外越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)不采用 10kV 以下作為中壓配電電壓，逐漸從 10～15kV

6、 向 20～25kV 升壓，并以 20kV 作為中壓配電網(wǎng)電壓。而針對(duì)我國(guó)，局部升壓就比較簡(jiǎn)單，而全面實(shí)施升壓就相對(duì)比較困難。如果要進(jìn)行大規(guī)模升壓則要選擇最佳時(shí)機(jī)，否則就難于進(jìn)行升壓改造。就目前我國(guó)提升中壓配電電壓是電網(wǎng)發(fā)展總體趨勢(shì)，而政府支持和電價(jià)政策是重要推動(dòng)力，在此過(guò)程，要注意充分利用現(xiàn)狀資產(chǎn)，避免重復(fù)建設(shè)的同時(shí)，還要遵循兩種典型升壓方式，即全部新建和以點(diǎn)及面，逐步擴(kuò)張，逐步蠶食的方式。 </p><p>

7、　　我國(guó)研究與采用 20kV 作為中壓配電網(wǎng)的時(shí)間較短，理論知識(shí)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也少，采用20kV 電壓時(shí)，還有相關(guān)技術(shù)沒(méi)有充分得到解決，比如20kV配電網(wǎng)接線模式問(wèn)題。而配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中是直接或降壓后將電能送到用戶環(huán)節(jié)的，配電網(wǎng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中的定界如圖1。因此，為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并達(dá)到接線模式的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化要求，有必要對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)目標(biāo)年網(wǎng)架所采用的接線模式進(jìn)行分析，尤其是20kV配電網(wǎng)接線模式可靠性分析。 </p&

8、gt;<p>　　2、20kV配電網(wǎng)接線模式可靠性分析 </p><p>　　2.1、配網(wǎng)接線模式選擇 </p><p>　　目前，在國(guó)外配網(wǎng)接線模式較多，但是可以直接借鑒的并不多。這是因?yàn)檫@些配網(wǎng)接線模式是依據(jù)20kV的特點(diǎn)，結(jié)合本國(guó)國(guó)情及當(dāng)?shù)氐娜丝诜植紒?lái)布置的。比如：美國(guó)針對(duì)負(fù)荷密度相對(duì)均勻而采用4*6接線模式，而新加坡和法國(guó)配網(wǎng)接線模式，前者比較適合閉環(huán)運(yùn)行的地區(qū)，后者

9、比較適合高負(fù)荷密度的地區(qū)。而我國(guó)，所面對(duì)的國(guó)情與國(guó)策，都與西方國(guó)家有較大差別。因此，針對(duì)我國(guó)的配網(wǎng)接線模式選擇，既要實(shí)現(xiàn)該地區(qū)的短期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要滿足長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略發(fā)展的需求。為了能更好的探討20kV配電網(wǎng)接線模式，結(jié)合我國(guó)目前的戰(zhàn)略，現(xiàn)就以某縣顯著的農(nóng)網(wǎng)特點(diǎn)為例。該縣以農(nóng)村架空方式為主，負(fù)荷以農(nóng)村居民的分散用戶和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的企業(yè)點(diǎn)負(fù)荷為主，這也是我國(guó)目前最主要的人口分布狀況，而針對(duì)這一狀況，所以選擇類(lèi)似于日本的配電網(wǎng)接線模式，即多分段多聯(lián)

10、絡(luò)方式（東京電網(wǎng)3分段4連接接線模式見(jiàn)圖1）： </p><p>　　為了解決在分支線上的故障隔離，該縣20kV配電網(wǎng)接線模式通過(guò)配電自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)故障隔離，從而提高主干網(wǎng)的供電可靠性，遠(yuǎn)景電網(wǎng)對(duì)大分支線實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)。20 kV接線模式見(jiàn)圖3。圖中K1—K8為分段開(kāi)關(guān)(包含重合器)；D1—D6。為跌落式熔斷器；R1—R4為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)(常開(kāi))；P1—P6為負(fù)荷點(diǎn)。 </p><p>　　圖320kV接

11、線模式 </p><p>　　在配網(wǎng)接線模式選擇中，還要注重對(duì)低壓開(kāi)關(guān)站數(shù)量的計(jì)算、高壓變電站數(shù)量的計(jì)算及變電站供電半徑估算。 </p><p>　　2.1.1、估算低壓開(kāi)關(guān)站數(shù)量方法： </p><p>　　根據(jù)該縣在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)負(fù)荷分配比例、接線方式以及進(jìn)線型號(hào)已知的情況下，可求得開(kāi)關(guān)站的數(shù)量，計(jì)算公式如下所示： </p><p><

12、b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　注：式中 S 為變電站經(jīng)濟(jì)容量，α為區(qū)域負(fù)荷分配比例，Sk為單個(gè)開(kāi)關(guān)站的總?cè)萘浚聻槔寐省?</p><p>　　2.1.2、估算高壓變電站數(shù)量方法 </p><p>　　該縣在配網(wǎng)規(guī)劃中，預(yù)測(cè)得出區(qū)域的負(fù)荷，區(qū)域所需的 110kV 變個(gè)數(shù)為 Ns ，計(jì)算公式如下： </p><

13、p><b>　　（式2） </b></p><p>　　注：S 表示單座變電站的總?cè)萘?；ceil{}為向上取整；L 表示區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)值；β 表示容載比。由式2可知，該縣在其他條件不變的情況下，配電網(wǎng)采用 20kV 電壓時(shí)，新建的變電站采用的變壓器容量更大，這樣 110kV 變電站的數(shù)量將減少，可以在多出來(lái)的規(guī)劃站址新建 20kV 中壓開(kāi)閉所，這樣中壓配電網(wǎng) 20kV 出線間隔更加充足，

14、網(wǎng)絡(luò)接線得到了優(yōu)化。 </p><p>　　2.2.3、變電站供電半徑估算方法 </p><p>　　根據(jù)圖2可知，變電站的供電區(qū)域?yàn)閳A形，變電站置于圓心，可根據(jù)以下公式計(jì)算平均供電半徑R。 </p><p>　?。ㄊ?）；（式4） </p><p>　　由式3、式4可知： </p><p><b>　?。ㄊ?/p>

15、5） </b></p><p>　　注：Nb為供電區(qū)上變電站的平均個(gè)數(shù)；A為供電區(qū)面積；S為變電站的供電容量；KC為區(qū)域容載比；nb為單位供電面積上變電站的個(gè)數(shù)；σ為平均負(fù)荷密度即單位供電面積內(nèi)有功計(jì)算負(fù)荷；A為供電區(qū)面積。 </p><p>　　2.2、可靠性計(jì)算方法 </p><p>　　目前，評(píng)估該縣配電網(wǎng)供電可靠性的主要指標(biāo)有：用戶停電頻率、每次

16、停電持續(xù)時(shí)間、用戶平均年停運(yùn)時(shí)間及供電可靠率等。配電自動(dòng)化投運(yùn)后，將縮短停電持續(xù)時(shí)間、用戶平均年停運(yùn)時(shí)間，從而提高供電可靠率。 </p><p>　　2.2.1、系統(tǒng)供電可靠率 </p><p>　　供電可靠率是指在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值，記為：Rx： </p><p>　　2.2.2、系統(tǒng)平均停運(yùn)率 </p>&

17、lt;p>　　設(shè)系統(tǒng)元件i設(shè)備故障停運(yùn)率為( 次l年) ，設(shè)備檢修停運(yùn)率為 ( 次 l 年) ，系統(tǒng)平均停運(yùn)率為；即 </p><p><b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　2.2.3、系統(tǒng)平均年停運(yùn)時(shí)間 </p><p><b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　式中

18、，和——元件i的平均故障修復(fù)時(shí)間（h/次）及平均檢修持續(xù)時(shí)間（h/次） </p><p>　　中壓配電網(wǎng)接線模式分析 </p><p>　　一般情況下，城市的配電網(wǎng)由架空線和電纜線混合組成。但考慮到網(wǎng)架發(fā)展的總體趨勢(shì)是輻射向環(huán)網(wǎng)接線過(guò)渡，架空向電纜線路過(guò)渡。中壓配電網(wǎng)架空線接線模式，建設(shè)方便，投資比較小，主要應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般、負(fù)荷密度比較低的城區(qū)以及城郊。這種模式在我國(guó)應(yīng)用比較廣泛，

19、在一般的城市以及廣大農(nóng)村地區(qū)均采用架空線路。而中壓配電網(wǎng)電纜接線模式，在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)%、負(fù)荷密度較大、供電可靠性要求較高的區(qū)域，考慮到架空線對(duì)市容的影響以及供電能力不足等因素，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，一般采用電纜供電。相比之下，電纜的可靠性要比架空線高。因此，針對(duì)不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，采用不同的中壓配電網(wǎng)接線模式，要因地制宜，不能盲目的去采用電網(wǎng)接線模式。另外，在做城市電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，中壓網(wǎng)架建設(shè)初期就應(yīng)參照目標(biāo)年網(wǎng)架一次建設(shè)完畢，避免以

20、后的重復(fù)建設(shè)。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　當(dāng)前，城市電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中出現(xiàn)了許多新的問(wèn)題，這些問(wèn)題在發(fā)展迅速的城市中更加突出。在充分結(jié)合城市的發(fā)展與規(guī)劃，將變電站與輸電線路規(guī)劃統(tǒng)一考慮、統(tǒng)籌規(guī)劃。同時(shí)加快20kV配電網(wǎng)的建設(shè)，并且加大對(duì)20kV配電網(wǎng)接線模式的研究，從而確保電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更合理，滿足城市電網(wǎng)規(guī)劃的可持續(xù)性發(fā)展。 &

21、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]孫立峰.城市電網(wǎng)規(guī)劃中10kV配電網(wǎng)接線模式研究[J].電力科學(xué)與工程,2009,12:69-72. </p><p>　　[2]劉麗偉.20kV配電網(wǎng)的規(guī)劃及其在大連長(zhǎng)興島地區(qū)的應(yīng)用[D].大連理工大學(xué),2013. </p><p>　　[3]