城區(qū)配電網(wǎng)升壓改造

李學(xué)民

華聚能源供電管理中心，山東鄒城 273500

1 升壓意義

兗礦駐地城區(qū)配電網(wǎng)是隨礦井建設(shè)陸續(xù)形成的，系統(tǒng)效率低，電能損耗高，據(jù)統(tǒng)計，近幾年城區(qū)駐地6kV～35kV電網(wǎng)的綜合網(wǎng)損為8.3%左右，其中6kV配電網(wǎng)損耗占總損耗的75%以上，節(jié)能降耗壓力非常大。實踐證明，電容優(yōu)化補償是一種降低網(wǎng)損的辦法，但最根本、最直接、最經(jīng)濟(jì)的辦法就是提高電壓等級。針對城區(qū)電網(wǎng)，其往往是負(fù)荷密度大，6kV配電網(wǎng)絡(luò)容載比較低，這將嚴(yán)重影響該地區(qū)的供電可靠性，必須增加新的電源點。從早到晚因為這些區(qū)域所處位置、站點路徑和上級電源的選取都非常困難。在這樣的的情況下，電壓由6kV升至10kV，是解決中壓配電容量不足，提高供電可靠性，是滿足用戶需求的最好方法。另外，電壓由6kV升至10kV，按同等負(fù)荷密度計算，網(wǎng)損可降低64%左右，其效益投資比非?？捎^。且6kV配電電壓等級低，供電半徑小。對現(xiàn)有的的配電網(wǎng)進(jìn)行改造，是一項適應(yīng)我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，是提高配電網(wǎng)供電能力、節(jié)省占地資源、節(jié)能降損的戰(zhàn)略決策。

有關(guān)國家規(guī)范和城市規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則已建議不使用6kV電壓等級。早在1996年實施的GB 50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》明文指出：“當(dāng)供電電壓為35 kV及以上時，用電單位的一級配電電壓應(yīng)采用10kV”；煤礦企業(yè)過去均選用6kV配電電壓，屬歷史原因。對現(xiàn)有的的配電網(wǎng)進(jìn)行改造，是一項適應(yīng)我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，是提高配電網(wǎng)供電能力、節(jié)省占地資源、節(jié)能降損的戰(zhàn)略決策。

2 改造實施

2.1 無功補償裝置的選擇

采用自動分段投切無功補償裝置。根據(jù)近三年運行統(tǒng)計，在不投無功補償裝置的情況下，變電所最低功率因數(shù)為0.85，《供電營業(yè)規(guī)則》第四章第四十一條規(guī)定“100千伏安及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為0.90以上”，按補償后變電所功率因數(shù)為0.95計算

無功補償容量QC=PC(tgφ1- tgφ2)= PC*qckvar

tgφ1——補償前功率因數(shù)正切值，tgφ2——補償后功率因數(shù)正切值，

qc——無功功率補償率，kvar/kW,

功率因數(shù)從0.85補償?shù)?.95時，qc=0.292

線網(wǎng)最大有功負(fù)荷為9768.48*0.95=9280kW，則無功補償容量為：

QC= = PC*qc=9280*0.292=2709.76kvar，所以無功補償容量選取2800kvar。

2.2 線路選型

以北庫線為例，北庫線最大歷史電流為267A，改為10kV線路運行后，線路電流I=300/1.732=173.21A，有功功率P=1.732*173.21*10*0.95=2850kW，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選取架空線導(dǎo)線截面S=I/j=173.21/1.65=104.97mm2，選取架空導(dǎo)線型號JKLYJ-120，長度1750m。

根據(jù)載流量選取電纜YJV22-3*50/8.7/10kV，長度50m。

1）溫升校驗

JKLYJ-120導(dǎo)線在35℃時載流量為335A>173.21A；

YJV22-3*50電纜35℃載流量194A>173.21A。

2）電壓損失校驗

10kV供電系統(tǒng)電壓偏移為為±5%，

架空線ΔU%=ΔUP%*Pl=0.436*2850*1.75/1000=2.17%。

電纜ΔU%=ΔUP%*Pl=0.487*2850*0.05/1000=0.06%。

2.17 %+0.06%=2.23%<5%。

ΔUP%——三相線路每1kW*km的電壓損失百分?jǐn)?shù).

3）短路熱穩(wěn)定校驗

10kV母線最大短路電流為5.89kA.由于YJV22-3*50電纜短路熱穩(wěn)定電流小于5.33kA（1.6S切除時間），所以該出線電纜應(yīng)選用YJV22-3*70/8.7/10kV，其短路熱穩(wěn)定電流為7.47kA。

當(dāng)負(fù)荷不變時，電壓升級以后，電纜及架空線的線徑縮小，減少投資。

2.3 用戶側(cè)改造

用戶統(tǒng)一采用Dyn11接線非晶合金變壓器加智能遠(yuǎn)控開關(guān)。非晶合金鐵芯配電變壓器的最大優(yōu)點是，空載損耗值特低，減少了用戶的用電成本支出。

3 安全經(jīng)濟(jì)效益

1）線路有功損耗可降低64%

假定配電網(wǎng)升壓前后輸送負(fù)荷功率不變, 有功損耗ΔP 與線路輸送電流平方（I2）成正比，與電壓平方（U2）成反比，算得該配電網(wǎng)升壓后的有功損耗降低百分?jǐn)?shù)為：

根據(jù)近三年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，配電網(wǎng)的線損電量分別為2009年295.5萬kW·h、2010年303.2萬kW·h、2011年前11個月248.9萬kW·h，電壓由6kV升級到10kV后，按年線損電量300萬kW·h計算，年節(jié)約線損電量192萬kW·h，按每kW·h電費0.65元計算，每年節(jié)省電費約124.8萬元；另外，升壓后由于10kV低壓側(cè)的輸送電流明顯降低，變電所主變的負(fù)載損耗也有效減少，也促進(jìn)了整個供電系統(tǒng)的節(jié)能降耗工作。

2）推廣應(yīng)用節(jié)能型非晶合金變壓器，用戶端變壓器空載損耗率降低0.15%

用節(jié)能型非晶合金變壓器，取代原有能耗偏高的S9系列油絕緣變壓器，使變壓器的空載有功損耗率由0.2%降低到0.05%。按目前的用戶變壓器總裝機容量32720kVA計算，每年僅節(jié)省變壓器空載損耗42.99萬kW·h，折合電費約21.5萬元。

3）降低電壓損失，提升遠(yuǎn)端用戶的供電質(zhì)量

配電網(wǎng)電壓等級由6kV提升至10kV運行，根據(jù)計算：

ΔU%= （PR+QX）/U2×100%,升壓后，在設(shè)備不變的條件下, 線路電壓損失率ΔU%與線路電壓平方U2成反比。從降低網(wǎng)損和提高供電可靠性的角度出發(fā)，10kV配電線路的長度應(yīng)控制在10km以內(nèi)，目前全國城網(wǎng)10kV配電線平均長度約6km左右。鐵東片區(qū)最遠(yuǎn)端用戶國宏公司的10kV電源線約4.6km，低于國家10kV配電線路平均長度，在相同電壓損失限值的情況下，輸送同等容量的用電負(fù)荷，可有效降低輸電線路線徑，節(jié)省大量投資。

4 結(jié)論

總之，把配電網(wǎng)6kV電壓提升至10kV電壓能夠滿足兗礦駐地城區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展需求。升壓后，在提高電網(wǎng)的容量，降低線路上的電壓損失，增大配電網(wǎng)的供電半徑，促進(jìn)節(jié)能降損等方面都具有顯著優(yōu)勢。因此，城區(qū)配電網(wǎng)升壓改造應(yīng)根據(jù)具體懷況以及不同的范圍因地制宜地制訂實施規(guī)劃和方案。

[1]張磊.對城鎮(zhèn)配電風(fēng)采用20kv電壓等級的探討[J].農(nóng)村電氣化，2004(2)：18-19.

[2]董振亞.對我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中若干技術(shù)問題的建議[J].電力設(shè)備，2000，1(3-4)：77-18.