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      高負荷密度配電網220kV直配20kV電壓層級簡化供電模式研究

      2018-10-26 11:38:58陳時飛李飛
      科技資訊 2018年11期
      關鍵詞:高負荷網架電纜

      陳時飛 李飛

      摘 要:220/20kV供電模式在法國巴黎、新加波等國際化大都市核心區(qū)得到廣泛應用,并在供電可靠性和技術經濟性指標上表現優(yōu)異。我國蘇州工業(yè)園區(qū)和遼寧本溪供電公司采用20kV作為中壓配電電壓以來已有相當多的運行經驗。前者是負荷集中、密度高的發(fā)達工業(yè)區(qū),采用全電纜線路;后者是負荷分散、密度低、供電半徑大的農村地區(qū),采用全架空線路,是兩個具有典型意義的案例。但對于電網技術經濟比選中電壓等級“強—簡—強”配合的精髓尚未完全采用。

      關鍵詞:配電網 220直配20 供電模式

      中圖分類號:TM73 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2018)04(b)-0039-02

      1 國內外應用實例

      1.1 新加坡電網

      新加坡配變站原以230/66及66/22kV兩級變壓為主,近年來大量采用230/22kV變電站。其中22kV為中壓配電網,采用以變電站為中心的花瓣形網架、合環(huán)運行模式;400V低壓配電網采用環(huán)網連接、開環(huán)運行模式,每個環(huán)網的兩路或三路電源來自不同的22kV上級電源點。

      1.2 巴黎電網

      其中巴黎主城區(qū)范圍106km2,2015年尖峰負荷3600MW,采用225kV電網采用輻射型結構供電,由36座225/20kV變電站分布在3個同心圓上,20kV主干電網依托這3個同心圓形成手拉手環(huán)網結構。

      1.3 珠海電網

      我國南網公司中珠海電網已采用該供電模式,目前如珠海橫琴自貿片區(qū)內已全部退出原有110kV及10kV電壓等級,共建設3座220/20kV變電站,主變配置規(guī)模均為2×100MVA;220kV采用環(huán)網供電,20kV采用單環(huán)網供電,并逐步過渡至雙環(huán)網接線形式。

      2 高負荷密度區(qū)示例

      對浙江省某規(guī)劃新區(qū)進行研究,對象屬于高負荷密度區(qū)。

      2.1 規(guī)劃邊界條件

      根據初步建模分析,在試點區(qū)域實施220/20kV供電模式在節(jié)約投資、減少資源占用等方面均有較大優(yōu)勢。

      為了優(yōu)化分析,模型按以下約定構建:(1)負荷均勻分布。同一負荷密度下,各種電壓序列所用的配電變壓器容量相同;(2)改變中壓及以上電壓序列不影響低壓網絡,故不計及低壓網絡;(3)除500kV電源點外,變電站按全部新建考慮,不考慮變電站改造因素;(4)遠景飽和年,220kV網架采用典型的“口”字型、“日”字型雙環(huán)網結構,110kV網架采用典型的“四線六變”結構,20kV網架采用“環(huán)式”結構;(5)采用220/110/20kV供電序列,單座220kV變電站最終規(guī)模按3×240MVA考慮,單座110kV變電站最終規(guī)模按3×80MVA考慮;采用220/20kV供電序列,單座220kV變電站最終規(guī)模按3×120MVA考慮。負載率按50%控制。

      根據邊界條件,優(yōu)化模型中區(qū)塊總面積為72km2,飽和負荷為2880MW。

      2.2 相關數據推算

      原110kV線路和變電站全部退出運行,同時220kV變電站數量增加1倍,變電站整體數量由原32座建設為16座,推算20kV供電半徑為原來的2倍。

      假定使用的20kV線路數量一致,則按原方案容載比2.0考慮,220/110/20kV供電序列單座110kV變電站20kV出線間隔30個,220/20kV供電序列變電站出線間隔數應為48個。

      2.3 經濟技術比選

      采用220/110/20kV供電序列,220kV、110 kV、20kV變(配)電站數量分別為8座、24座和360座;220kV、110 kV、20kV線路長度分別為110.4km、129.5km、749.1km。采用220/20kV供電序列,220kV、20kV變(配)電站數量分別為16座和360座;220kV、20kV線路長度分別為119.3km、876.3km。

      參考國家電網公司輸變電工程通用造價,采用220/20kV供電序列和220/110/20kV供電序列的最終規(guī)模造價分別為70.68億元和78.76億元。

      假定隨著區(qū)塊負荷的增長,電網建設按2020、2030、2040年三個階段等額投資,并綜合考慮折舊維護、能損費用的因素,采用220/20kV供電序列和220/110/20kV的年費用分別為47885萬元和54634萬元,優(yōu)化電壓序列后,年費用將降低12%。

      2.4 資源占用情況

      從變電站占地面積看,220/110/20kV變電站占地面積按0.6653hm2考慮(參考國網典設220-A2-3方案);110/20kV變電站占地面積按0.24hm2考慮(參考國網典設110-A3-3方案);220/20kV變電站占地面積按0.53hm2(112.25m×47m)考慮(參考國網典設220/35kV的220-A2-6方案)。

      采用220/20kV供電序列和220/110/20kV供電序列的變電站占地面積分別為8.48hm2和11.08hm2,優(yōu)化電壓序列后,將減少變電站用地面積2.60hm2,節(jié)省約23.5%的土地。

      從廊道占用看,優(yōu)化電壓序列后,500kV變電站220kV一級送出線路按隧道方式敷設,路徑長度將減少2.9km;其余220kV線路路徑長度比將增加7.4km;減少110kV電纜長度129.5km,110kV路徑可結合220kV電纜路徑敷設,會影響220kV電纜隧道或電纜溝管孔規(guī)模;20kV電纜,暫按同一廊道敷設12回20kV電纜考慮,約增加電纜廊道10.6km。

      3 下一步工作

      優(yōu)化確定電網網架結構,變電站主接線形式和主變規(guī)模。初步考慮220kV電網繼續(xù)沿用“口”字型、“日”字型雙環(huán)網典型結構,20kV網架結合供電可靠性分析,在現有雙環(huán)網基礎上做進一步優(yōu)化;變電站220kV側采用雙母線接線方式,20kV側采用單母六分段環(huán)形接線,主變采用國網典型設備,主變規(guī)模為3×120MVA。

      深化220/20kV變電站設計方案,修訂世紀城規(guī)劃方案,并就方案可批性向上級公司作匯報溝通。

      結合區(qū)域控規(guī)修編和土地性質調整契機,打包完成項目用地面積新增和土地性質調整。

      參考文獻

      [1] 黃磊,程浩忠,歐陽武,等.城市高負荷密度地區(qū)220/20kV供電方案研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2009,37(20):1-6.

      [2] 祝艷芳,宗志剛,商淑芳,等.天津市區(qū)建設220/35/10kV和220/35kV變電站的技術經濟分析[J].電力勘測設計,2007(4):67-70.

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