城市20kV中壓配電網(wǎng)的優(yōu)化研究

文/ 姚春印　深圳市前海開發(fā)投資控股有限公司　廣東深圳　518054

城市20kV中壓配電網(wǎng)的優(yōu)化研究

文/ 姚春印深圳市前海開發(fā)投資控股有限公司廣東深圳518054

城市配電網(wǎng)作為連接城市終端用戶及電力發(fā)輸電系統(tǒng)的橋梁，起著分配電能的作用，直接關(guān)系到用戶的用電質(zhì)量，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系人民生活質(zhì)量及城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，其優(yōu)化規(guī)劃關(guān)系重大。基于此，文章就新形勢(shì)下20kV中壓配電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望提供一個(gè)有效的借鑒，從而更好的促進(jìn)電網(wǎng)的發(fā)展。

新形勢(shì)；20kV電網(wǎng)；設(shè)計(jì)

1、城市20kV中壓配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃概述

配電網(wǎng)規(guī)劃是指在統(tǒng)計(jì)歷史負(fù)荷增長(zhǎng)并進(jìn)行未來(lái)負(fù)荷預(yù)計(jì)増長(zhǎng)的前提下，基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及負(fù)荷分布情況，構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)連接方式及設(shè)備配置方案，滿足一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。也就是在確定所在區(qū)域當(dāng)前配電網(wǎng)架、電源和負(fù)荷分布及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)前提下，規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)滿足各類約束性條件的配電網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使得其對(duì)應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)。其中技術(shù)性指標(biāo)包括電能質(zhì)量、供電可靠性等。

2、20kV配網(wǎng)的規(guī)劃特征

2.1由于配電線路的送電能力提高，導(dǎo)致配電線路數(shù)量減少。

按照城網(wǎng)規(guī)劃的原則，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。相同導(dǎo)線，供電半相等，電壓由10kV 提升至 20kV，送電能力提高1倍，減少了中壓配電線路的數(shù)量和線路通道用地。

2.2增大中壓線路的供電半徑

假設(shè)配電線路的供電范圍為夾角的扇形，配電線路的電壓降百分?jǐn)?shù)如下式所示：

導(dǎo)線阻抗（R、X）、供電范圍夾角及負(fù)荷密度不變，供電半徑和電壓的關(guān)系：

可見，電壓由 10kV 提升至 20kV，供電半徑大 1.587倍，供電面積擴(kuò)大 2.5 倍，也就是擴(kuò)大 220kV的供電范圍。

2.3降低電能損耗

節(jié)能降損效益可觀，以采用相同導(dǎo)線輸送相同功率的電能為例，20千伏線路比10千伏線路的電能損耗可降低75%，明顯改善用戶端的電壓質(zhì)量。

2.4配網(wǎng)組網(wǎng)形式要求為開關(guān)站提供預(yù)留的建設(shè)空間

由于20kV配電電纜比以前10kV電纜的傳輸容量大，而單個(gè)的用戶容量有限，為保證電纜的充分利用，將在干線配電電纜末端配置開關(guān)站，這樣的配網(wǎng)組網(wǎng)形式就要求為開關(guān)站提供預(yù)留的建設(shè)空間。

2.520千伏開關(guān)站應(yīng)規(guī)劃在區(qū)域負(fù)荷中心

20千伏開關(guān)站應(yīng)規(guī)劃在區(qū)域負(fù)荷的中心為多個(gè)建筑提供電源，并注意與市政電力線路的連接及進(jìn)出線方便。

2.620千伏開關(guān)站轉(zhuǎn)供容量宜為20～30MVA

20千伏開關(guān)站的出線回路數(shù)和轉(zhuǎn)供容量應(yīng)滿足配電分區(qū)的負(fù)荷要求，其轉(zhuǎn)供容量宜為20～30MVA。

3、規(guī)劃實(shí)例

以深圳市前海深港合作區(qū)為例，前海的高開發(fā)強(qiáng)度帶來(lái)較高的負(fù)荷密度，而在高負(fù)荷密度地區(qū)采用20千伏供電，能夠較好的解決10千伏配電電壓較低而導(dǎo)致的輸送容量小、供電半徑小、線路通道擁擠、線損大等供電能力不足的問題，從而形成較為穩(wěn)定、充裕的供電系統(tǒng)。

3.1規(guī)劃要點(diǎn)

（1） 主變并列，環(huán)網(wǎng)接線

采用同一變電站不同變壓器之間的環(huán)網(wǎng)接線模式，20千伏配電線路從變電站一臺(tái)主變的低壓側(cè)母線配出，經(jīng)過(guò)若干用戶后，環(huán)回本變電站另一臺(tái)主變的低壓側(cè)母線，一進(jìn)一出，按2路配網(wǎng)出線算。

圖1　主變并列運(yùn)行配網(wǎng)典型接線圖

（2）電源點(diǎn)的20千伏供電半徑按1.5～2.5公里規(guī)劃，20千伏主干線路長(zhǎng)度控制在2.5～3.0公里內(nèi)。

（3）配網(wǎng)應(yīng)依據(jù)電源點(diǎn)的位置和負(fù)荷分布，按地理情況分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立又能互供的分區(qū)，各配網(wǎng)分區(qū)應(yīng)有大致明確的供電范圍，供電范圍互不交叉，一般以主要道路或其他自然環(huán)境劃界，不交錯(cuò)重疊。各配網(wǎng)分區(qū)范圍應(yīng)隨電源點(diǎn)的增加及負(fù)荷的增長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)合理規(guī)劃，避免重復(fù)建設(shè)。

（4）前海區(qū)道路是配網(wǎng)建設(shè)的依托。每個(gè)街坊周邊的道路上應(yīng)留有電纜的走廊和過(guò)路管通道。電纜通道及過(guò)路管應(yīng)根據(jù)規(guī)劃結(jié)合道路建設(shè)盡量一次建成，建設(shè)電纜通道時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮主網(wǎng)規(guī)劃中的220千伏電纜通道和配電自動(dòng)化所需的通訊線路的建設(shè)。

（5）由于市政管線規(guī)模較大，在前海地區(qū)的部分道路上規(guī)劃有市政共同溝。中壓電纜通道在共同溝有條件的條件下，考慮進(jìn)溝敷設(shè)。在沒有條件的路段，則根據(jù)單元開發(fā)的特點(diǎn)，及前海地區(qū)道路人行道較窄的實(shí)際條件為每個(gè)單元預(yù)留至少一個(gè)市政配電系統(tǒng)接入點(diǎn)。

3.2注意事項(xiàng)

（1）據(jù)其他國(guó)家和城市20千伏系統(tǒng)升級(jí)改造的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于配電20千伏的電壓等級(jí)的接線形式采用雙環(huán)網(wǎng)或單環(huán)網(wǎng)，而由于主環(huán)上不可能設(shè)置過(guò)多的用戶分散接入點(diǎn)，只能采用局部集中接入的形式，建議供電部門結(jié)合20千伏配網(wǎng)設(shè)計(jì)對(duì)集中接入所用的開關(guān)站的設(shè)置等相關(guān)問題進(jìn)行考慮，以解決集中接入問題。

（2）建議配網(wǎng)主環(huán)網(wǎng)由供電局進(jìn)行建設(shè)，便于統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一維護(hù)，提高配網(wǎng)的可靠性。

（3）在推廣應(yīng)用20kV電壓等級(jí)的過(guò)程中，無(wú)論是新建20kV中壓配電網(wǎng)或在10kV配電網(wǎng)基礎(chǔ)上改造，一些基礎(chǔ)性的技術(shù)政策應(yīng)認(rèn)真對(duì)待，如中性點(diǎn)運(yùn)行方式、配電變壓器的接線方式、配電體制、開關(guān)站的配置等。

結(jié)語(yǔ)：

電力系統(tǒng)作為生產(chǎn)建設(shè)和居民生活的核心產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)也是國(guó)家發(fā)展的重要支柱，所以電力設(shè)施的規(guī)劃及建設(shè)要有一定的預(yù)見性，作為電網(wǎng)規(guī)劃人員，我們必須明確城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本思路、需要遵循的原則以及任務(wù)和目標(biāo)等，分析城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，為城市電網(wǎng)規(guī)劃提供可靠的依據(jù)。

［1］張蕾.20kV中壓配電網(wǎng)項(xiàng)目規(guī)劃方案設(shè)計(jì)及綜合評(píng)價(jià)研究［D］.華北電力大學(xué)，2014.

［2］石帥.中壓配電網(wǎng)采用20kV電壓等級(jí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究［D］.天津大學(xué)，2009.

［3］陳暉.20kV中壓配電網(wǎng)建設(shè)與改造在客戶側(cè)的思考［J］.中華民居，2011，08：102-104.

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