關于農村地區10 kV架空線路分段的優化研究

徐慶華，董 昕，賀春光，穆永保，楊智龍，陳 寧

(1.國網河北省電力公司邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056035；2.國網河北省電力公司，石家莊 050011；3.國網河北省電力公司經濟技術研究所，石家莊 053099)

關于農村地區10kV架空線路分段的優化研究

徐慶華1，董 昕2，賀春光3，穆永保1，楊智龍1，陳 寧1

(1.國網河北省電力公司邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056035；2.國網河北省電力公司，石家莊 050011；3.國網河北省電力公司經濟技術研究所，石家莊 053099)

10 kV架空線路分段數量影響到供電可靠性，在一定范圍內增加分段數量可提高供電可靠性，但分段數超過一定數量，供電可靠性不僅不增加，反而可能下降，浪費了投資。開展10 kV架空線路分段的優化研究，有利于通過優化分段提高可靠性。從變電站單條出線的總費用對10 kV架空線路分段的優化進行了分析，可為我國農村地區10 kV架空線路分段數量的選擇提供參考。

中壓配電網；10 kV；架空線路；線路分段

農村地區中壓配電網負荷分散，電氣元件多并且直接面向電力用戶，因此10 kV線路因某設備故障而發生停電的概率較大。而供電安全標準規定了不同電壓等級配電網單一元件故障停運后，允許損失負荷的大小及恢復供電的時間。對于停電范圍在2～12 MW的組負荷，其中不小于組負荷減2 MW的負荷應在3 h內恢復供電；余下的負荷允許故障修復后恢復供電，恢復供電的時間與故障修復時間相同[1-4]。因此,開展農村地區10 kV架空線路分段優化的研究，提出10 kV架空線路分段原則是非常必要的。

1 河北南網10 kV架空線路現狀

目前,河北南網農村地區10 kV架空網線路分段少，一旦線路停電，影響范圍較大，對供電可靠性指標影響較大。經濟性與可靠性這兩個因素總是相互矛盾的，從最優分段數的相關研究來看，要提高供電可靠性，使停電損失減小，就必須增加網絡建設的投資成本[5-7]。但是，如果提高可靠性使停電損失的降低小于用于提高可靠性所增加的投資，那么這種建設投資就沒有價值了。

2 10 kV架空線路分段優化分析

假設線路的總費用為C，則對應于分段數的增加，可以計算電網投資、運行維護費用、網損費用和停電損失費用。這些費用相加即可得到變電站單條出線的總費用系列值。

C=CI+CO+CL+CF

(1)

(1)CI代表單條出線的總投資年值，考慮時間因素，即按照折現方法，將不同時期發生的費用折算為現值。考慮到不同供電設施的經濟使用年限不同，可采用等年值法，將費用現值折算為使用年限內的年費用。

(2)

式中L——線路長度；C1——線路單位長度投資；n1——架空線路使用壽命；N2——負荷開關數量；Cf——負荷開關單價；n2——負荷開關使用壽命；N3——斷路器數量；Cb——斷路器單價；n3——斷路器使用壽命；r0——折現率。

線路總投資年值隨著可靠率的增加單調上升。

計算中架空線路的使用壽命為20年，斷路器使用壽命為20年，負荷開關的使用壽命為20年，折現率取10%。

架空線路的線型統一取為LGJ-240。10 kV典型設備綜合造價如表1所示。

表1 典型設備造價表

(2)C0代表單條出線的年檢修維護費用

C0=δ×(L×C1+N2×Cf+N3×Cb)

(3)

式中δ——年運行維護率取1.5%；L×C1+N2×Cf+N3×Cb——電網的一次投資總額。年檢修維護費用隨著一次投資的增加而單調上升，因而也隨著可靠率的增加單調上升。

(3)CL代表線路損耗費用。

CL=α×ΔP×τ

(4)

式中α——綜合售電價取0.52元/kWh；ΔP——線路最大負荷損耗；τ——最大負荷損耗小時數取3 200 h。

對相同的網絡結構來說，線路損耗費用基本保持不變。

(4)CF代表停電損失

CF=CLOSSe+CLOSSs

(5)

式中CLOSSe——停電造成的直接經濟損失；CLOSSs——代表停電造成的間接損失，通常用損失電量所能創造的經濟產值來描述。

停電損失隨著可靠率的提高單調下降，隨著供電可靠性的逐漸提高，線路的停電損失在逐漸減少。當可靠性提高到一定水平以后，再提高可靠性則停電損失的減小也會越來越不明顯了。

可靠性參數如表2所示。

(5)其他計算的前提條件。負載率均滿足N-1運行條件的理論負載率值，對于單輻射接線取100%(10 400 kW)，分段單聯絡取50%(5 200 kW)，10 kV線路功率因數統一取0.95。不考慮分支線的影響，并且負荷均勻分布。

通過計算可以發現，當供電半徑取值一定時，隨著分段數的遞增是一條下凹的曲線。曲線最低點所對應的分段數值就是該接線模式在此供電半徑下的最優分段數。同一種接線模式，隨著供電半徑的變化，其最優分段數會呈現規律性的變化。

表2 典型設備故障率表

通過計算可以得出,架空線兩種接線模式的最優分段數和供電半徑對應關系，具體見表3。

表3 架空線單輻射和單聯絡接線的供電半徑和最優分段數對應表

3 結語

綜合10 kV架空線路分段優化的研究內容，線路的最優分段數是和供電半徑密切相關的。隨著供電半徑的增長，最優分段數也在逐步增加；最優分段數越大，其對應的供電半徑也就越長。因此，在10 kV架空線路分段數量選擇時要根據10 kV線路接線型式和供電半徑合理選擇分段數量。

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Optimizationof10kVOverheadLineSectionalizinginRuralAreas

XU Qinghua1，DONG Xin2，HE Chunguang3，MU Yongbao1，YANG Zhilong1，CHEN Ning1

(1. Handan Power Supply Company, State Grid Hebei Electric Power Company, Handan 056035；2. State Grid Hebei Electric Power Company, Shijiazhuang 050011；3. Economic and Technology Research Institute, State Grid Hebei Electric Power Company, Shijiazhuang 053099)

The 10 kV overhead line section number affects the reliability of power supply. Increaasing the number of line sections to a certain range can improve the reliability of power supply, but if the number of sections exceeds a certain limit, the reliability of power supply can not be improved, but may decline, resulting in investment waste. Therefore, to carry out the optimization study on 10 kV overhead line sectionalizing is conducive to improving the reliability. This paper analyzed the optimization considering the total cost of the substation single outlet, providing reference for choosing 10 kV overhead line section number in China′s rural areas.

MV distribution network; 10 kV; overhead lines; line sectionalizing

10.11973/dlyny201705033

徐慶華(1983—)，男，工程師，從事電網規劃管理工作。

TM727

A

2095-1256(2017)05-0631-04

2017-07-14

(本文編輯：趙艷粉)