關(guān)于某工業(yè)城市電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化探討

鞏保峰，趙艷華，徐慶華，劉　航

(國網(wǎng)邯鄲供電公司，河北 邯鄲　056035)

?

關(guān)于某工業(yè)城市電網(wǎng)電壓序列優(yōu)化探討

鞏保峰，趙艷華，徐慶華，劉航

(國網(wǎng)邯鄲供電公司，河北 邯鄲056035)

簡化電壓序列，避免重復降壓是城市電網(wǎng)電壓序列發(fā)展的總體趨勢。以北方某縣級工業(yè)城市為例，從該市供電網(wǎng)目前的現(xiàn)實情況進行分析, 揭示了當前電網(wǎng)存在的主要問題，闡述了電網(wǎng)優(yōu)化的必要性。在此基礎上，根據(jù)該市電網(wǎng)的特點，從兩方面因素以及考慮35 kV電網(wǎng)存在必要性的基礎上，提出了近期及遠期適合該市電網(wǎng)未來負荷發(fā)展需求的、技術(shù)可行的、經(jīng)濟合理的電壓序列優(yōu)化配置思路。

35 kV電網(wǎng)；電壓序列；電網(wǎng)建設

合理配置電壓序列、簡化電壓序列不僅可以提高城市電網(wǎng)的整體供電能力，擴大電網(wǎng)對不同性質(zhì)以及不同密度負荷的適應性，同時也可以降低網(wǎng)絡損耗，節(jié)省有限的空間資源，減少電網(wǎng)建設和運行成本。本文以北方某縣級工業(yè)城市為例，結(jié)合該市電網(wǎng)現(xiàn)狀，提出適合該市未來負荷發(fā)展需求的、技術(shù)可行的、經(jīng)濟合理的電壓序列優(yōu)化配置思路是非常必要的。

1　該市電網(wǎng)現(xiàn)狀

電網(wǎng)規(guī)模、地區(qū)負荷密度等直接影響了供電電壓等級的選擇和確定，不同的電網(wǎng)規(guī)模需要選擇不同的電壓等級配置，以實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。對該市電網(wǎng)進行統(tǒng)計分析來了解其現(xiàn)狀和存在問題。

該市為一座以工業(yè)為主、各行業(yè)全面發(fā)展的新興城市。冶金、建材、煤炭工業(yè)是該市的支柱產(chǎn)業(yè)。至2015年，全市共有鋼鐵企業(yè)21家，水泥企業(yè)33家，全市煤礦最多時達619個，后經(jīng)整頓治理，現(xiàn)有煤礦116個。該市用電負荷呈現(xiàn)快速增長的趨勢，“十二五”以來，電網(wǎng)建設投資規(guī)模和投產(chǎn)項目規(guī)模均遠超過該市所屬地級市的其他各縣，區(qū)域電網(wǎng)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，“十二五”期間完成電網(wǎng)建設投資是“十一五”期間的5倍多，220 kV和110 kV電網(wǎng)供電能力比2005年提高2.7倍和2.09倍。該市目前采用的電壓等級主要為220/110/35/10/0.4 kV。

1.1電網(wǎng)概述

截止2015年底，該市擁有220 kV變電站4座，總變電容量1 620 MVA；110 kV公用變電站18座，變電容量2 077.50 MVA；110 kV用戶站3座，變電容量206 MVA。35 kV變電站63座，其中，公用變電站40座，變電容量1 239.85 MVA；35 kV用戶站23座，變電容量636.65 MVA。

(1)220 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)目前，220 kV變電站有3座分布在該市區(qū)的周圍，1座變電站位于該市負荷中心，形成了單回的環(huán)式網(wǎng)絡。

(2)110 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)該市110 kV電網(wǎng)以各220 kV電源點為核心，在網(wǎng)絡接線上分別形成了相對獨立的四個供電分區(qū)。110 kV變電站接入系統(tǒng)方式有兩回直接接入、兩回T接、一回直接接入一回T接三種方式。采用T接方式接入系統(tǒng)，可以節(jié)約110 kV出線間隔和線路走廊、減少線路長度、節(jié)省資金。但是，當一回線路出現(xiàn)故障時，將導致多臺主變失電，供電可靠性較低。

18座110 kV變電站中13座實現(xiàn)雙側(cè)電源供電，供電可靠性高，不易發(fā)生整座變電站全停，占城區(qū)變電站比例的72%；5座變電站兩路電源來自同一220 kV變電站。

(3)35 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)35kV公用電網(wǎng)主要采用同電源不同母線輻射接線、雙側(cè)電源輻射接線和T接模式，形成了以110 kV變電站為中心、分區(qū)分片運行的35 kV配電網(wǎng)絡。

1.2電網(wǎng)存在的主要問題

該市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的形成及發(fā)展有其自身的歷史原因和條件。由于該市支柱產(chǎn)業(yè)為冶金、建材、煤炭工業(yè)等，具有項目建設周期短、負荷需求大的特點，特別是民營企業(yè)，項目建設完全依據(jù)市場情況，缺乏計劃性。而110 kV及以上電壓等級電網(wǎng)項目建設周期長，為滿足用戶負荷需求，該市電網(wǎng)35 kV變電站明顯偏多。

由于目前該市220 kV電源點較為缺乏、負荷較為分散、35 kV用戶較多，造成35 kV電網(wǎng)存在重復降壓情況。由110 kV變電站供電的35 kV變電站共計49座，容量1 294.8 MVA，占110 kV公用變電容量的62.32%，重復降壓負荷共計449.09 MW，占到110 kV變電站總負荷的48.38%。因此，該市重復降壓情況較為嚴重，電網(wǎng)網(wǎng)絡損耗較大，有必要進一步調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和優(yōu)化電壓序列。

2　35 kV網(wǎng)絡優(yōu)化思路

為了簡化電壓序列、避免重復降壓，在各地編制的電力中、長期規(guī)劃中普遍將控制和逐步取消35 kV供電網(wǎng)絡作為電網(wǎng)規(guī)劃的重要原則，即110 kV變電站逐步由三繞組變壓器過渡到雙繞組變壓器，最終將取消110 kV變電站的35 kV電壓等級，使110 kV逐步取代35 kV成為配電網(wǎng)的主干網(wǎng)。主要目的是為了適應電網(wǎng)形勢發(fā)展的需要，同時可降低網(wǎng)絡損耗，減少一級變損(110/35 kV)，使35 kV電壓等級只保留在220 kV變電站。

針對該市電網(wǎng)的實際情況，從以下兩方面因素考慮35 kV電網(wǎng)的優(yōu)化方案。

(1)截止2015年底，該市共有35 kV專用變電站23座。涉及鋼鐵、化工、煤礦等行業(yè)，合計總變電容量636.65 MVA。這23座變電站中，只有5座由220 kV變電站供電，其余的18座由110 kV變電站供電。35 kV公用變電站40座，變電容量1 239.85 MVA。其中大部分為工業(yè)用戶供電。這40座變電站中，只有9座由220 kV變電站供電，其余的31座均由110 kV變電站供電。

(2)該市現(xiàn)有220 kV變電站4座，并且其中一座電壓序列為220/110/10 kV，目前布點也不均勻。由于220 kV變電站數(shù)量有限，其35 kV間隔資源也非常有限。因此，35 kV變電站不可能全部都從220 kV變電站出線。如果距離過遠，線路投資也會很大。對于用戶來說，這抑制了用戶用電的積極性。由于此矛盾的存在，所以現(xiàn)有35 kV變電站近期也不可能全部改造為從220 kV變電站出線，投資費用、通道等問題都不可能很快解決。

從這兩方面因素考慮，認為該市35 kV供電網(wǎng)絡近期無法取消，且不能很快全部改造為由220 kV變電站供電。而應根據(jù)35 kV變電站發(fā)展的實際情況對網(wǎng)架進行完善。遠期可逐步簡化變壓層次，避免重復降壓。

3　近期35 kV電網(wǎng)存在的必要性

由于該市冶金、建材、煤炭企業(yè)發(fā)展的不確定性，受變電站建設時間等因素制約，在短時期內(nèi)無法取消35 kV電壓等級。35 kV作為一級標準電壓等級，有其特點和經(jīng)濟優(yōu)勢。

(1)35 kV電壓可滿足負荷密度小的地區(qū)需要

首先，該市的地理環(huán)境、人口密度分布和經(jīng)濟發(fā)展水平各地差異很大，存在一些人口密度稀疏、經(jīng)濟發(fā)展慢的農(nóng)村地區(qū)，如位于西北部山區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)工業(yè)較少，經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為主。負荷密度小、負荷分布不均勻，用戶無功補償容量不足，電壓水平低。依據(jù)35 kV線路的允許供電半徑(見表1)，采用35 kV電壓可滿足負荷密度小地區(qū)的供電需求，并可改善當?shù)仉娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)。

其次，相對于10 kV電壓等級，采用35 kV電壓等級具有輸送容量大及距離長的優(yōu)勢，供電可靠性也較高。

表1　35 kV線路的允許供電半徑

(2)建設35 kV電網(wǎng)具有一定的優(yōu)勢

相對于110 kV輸變電工程，35 kV輸變電工程具有投資少、占地少、建設時間短的優(yōu)勢。

結(jié)合該市電網(wǎng)110 kV和35 kV輸變電工程的平均造價情況，每個110 kV輸變電首期工程的平均總投資約為3 800萬元，每個35 kV輸變電首期工程的平均總投資約為990萬元。這說明一個35 kV輸變電首期工程總投資只是一個110 kV輸變電首期工程總投資的1/4左右。因此，根據(jù)實際情況酌情建設35 kV電網(wǎng)具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

然而，應考慮到35 kV變電站在遠期升壓改造為110 kV變電站，因此規(guī)劃建設35 kV變電站時應進行充分的考慮，避免重復建設。

綜上所述，使用雙繞組變壓器的110 kV變電站，適宜建設在負荷密度較大區(qū)域或周邊地區(qū)；負荷密度較小和距220 kV變電站相對較遠的地區(qū)，應保留35 kV電壓等級。另外，離220 kV變較近的負荷中心，適宜建造35 kV電壓等級的變電站，可節(jié)約投資成本。從該市35 kV變電站的地理分布來看，35 kV變電站相對集中于郊區(qū)和農(nóng)村，并且從將來的發(fā)展形勢看，35 kV變電站選址都將在遠離城區(qū)的地方。因此，在當前220 kV變電站布點不足的情況下，離城市和220 kV變電站相對較遠的110 kV變電站的35 kV電壓等級不應過早取消，待220 kV變電站網(wǎng)絡完善以后再考慮逐步取消。

4　結(jié)語

為使該市電網(wǎng)擁有技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的電壓序列優(yōu)化配置方案和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，電網(wǎng)規(guī)劃中電壓序列的選取需按市場經(jīng)濟規(guī)律衡量其有效性，應深入電力市場進行細致的調(diào)查研究后，緊緊依托市場需求制定、調(diào)整并執(zhí)行。同時，應以政府制定的城市總體發(fā)展規(guī)劃為基礎編制電網(wǎng)規(guī)劃。

該市電網(wǎng)近期應結(jié)合新建的220 kV電源點，將35 kV變電站逐步改切到220 kV變電站供電，新建的35 kV變電站均由220 kV變電站提供電源，逐步減少重復降壓，減小110 kV變電站的負荷壓力，降低線損。按照此方案，參考該市“十二五”期間高壓電網(wǎng)規(guī)劃成果，由110 kV變電站提供電源的35公用kV變電站共31座，占35 kV公用變電站總數(shù)的77.50%，切改到220 kV變電站供電的35 kV公用變電站15座，新建的35 kV變電站電源均來自于220 kV變電站，2015年由220 kV變電站提供電源的35 kV變電站占35 kV公用變電站總數(shù)的65.22%，減少了降壓層次。由于部分35 kV變電站距離220 kV電源點較遠，考慮經(jīng)濟性未對其進行改造，今后將隨著電源點的建設逐步進行改造。規(guī)劃后35 kV及以上綜合線損較現(xiàn)狀降低了0.26%，提高了電力企業(yè)的投入產(chǎn)出效益。

遠期應簡化變壓層次，避免重復降壓；保證了高一級電壓電網(wǎng)的供電容量能可靠地傳輸給低一級電壓電網(wǎng)，具有合理的容載比；低一級電壓電網(wǎng)應能支持高一級電壓網(wǎng)絡。

[1]何春庚，鐘清.廣東35 kV電壓等級電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].廣東電力，2005，21-25.

[2]蕭國泉，徐繩均.電力規(guī)劃[M].北京：水利電力出版社，1993.

[3]丁毓山，楊勇.農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M].北京：中國電力出版社，2001.

[4]董振亞.對當前城市電網(wǎng)建設和改造中若干技術(shù)熱點問題的思考[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，23(3)：66-70.

DONG Zhen-ya.Consideration of some technical problems in construction and renovation of urban power network)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，23(3)：66-70.

[5]姜祥生.城網(wǎng)配電電壓等級研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999,23(2)：31-33，45.

JIANG Xiang-sheng. An investigation on voltage class for urban distribution network[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999,23(2)：31-33，45.

(本文編輯：趙艷粉)

Discussion about A Surname Sequence Optimization of Grid Voltage

GONG Bao-feng，ZHAO Yan-hua，XU Qing-hua，LIU Hang

(Handan Power Supply Company，Handan 056035，China)

Simplified sequence of voltages, avoiding duplicate buck is overall trends in the development of urban power network voltage sequences，This article a case of a county in northern industrial cities, from the power supply network is currently in an analysis of the reality, revealing the main problems in the current power grid, expounding the necessity of transmission network optimization. And on this basis, according to the characteristics of the power grid of the city, from two factors and consider 35kV network on the basis of need, raise short-term and long-term future for the city power grid load, technical feasibility, economic development needs a reasonable sequence of voltage optimization ideas.

35 kV network；Voltage series；Power grid construction

10.11973/dlyny201604006

鞏保峰(1979)，男，碩士，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作。

TM715

A

2095-1256(2016)04-0435-03

2016-03-04