基于某地級(jí)市配電網(wǎng)35kV發(fā)展方式的探究

孫彬

摘 要：我國(guó)主要的高壓配電電壓等級(jí)有110kV、66kV、35kV，針對(duì)35kV高壓配電網(wǎng)的供電作用正逐步縮小，文章首先分析了國(guó)內(nèi)35kV電網(wǎng)現(xiàn)狀，然后建立了高壓配電網(wǎng)需求分析模型，并進(jìn)行實(shí)例分析，最后得出結(jié)論：某市B類供電區(qū)域2020年9-13個(gè)110kV高壓布點(diǎn)最合適，35kV布點(diǎn)建議退出。

關(guān)鍵詞：高壓配電網(wǎng)；35kV；布點(diǎn)需求；規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）30-0046-02

Abstract： The main voltage grades of high voltage distribution in our country are 110kV， 66kV， 35kV. In view of the fact that the power supply function of 35kV high voltage distribution network is gradually shrinking， this paper first analyzes the present situation of domestic 35kV power network， and then establishes the demand analysis model of high voltage distribution network. Finally， the conclusion is drawn that 9-13 110kV high-voltage distribution points in a class B power supply area in 2020 are the most suitable， and 35kV distribution points are suggested to withdraw.

Keywords： high voltage distribution network； 35kV； distribution demand； planning

1 概述

電壓等級(jí)不僅影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和布局，而且影響電器設(shè)備、電力設(shè)施的設(shè)計(jì)與制造及電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理，直接影響各類用電項(xiàng)目的電力投資和電費(fèi)支出。簡(jiǎn)化電壓序列，避免重復(fù)降壓是城市電網(wǎng)電壓序列發(fā)展的總體趨勢(shì)[1]。如表1所示，世界發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)采用五級(jí)電壓系列，一些高負(fù)荷密度城市采用四級(jí)電壓系列[2]。

我國(guó)電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB156-2007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》規(guī)定我國(guó)電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓為1000、750、500、330、220、110、66、35、20、10、6、0.4kV。

除西北、東北和少數(shù)城市，大部分地區(qū)城市電壓等級(jí)為4-5級(jí)，主要電壓等級(jí)序列為500/220/110/10/0.4kV，農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)電壓等級(jí)為5-6級(jí)，電壓序列以（500）/220/110/35/10/0.4kV為主[3]。

近年來(lái)，20kV電壓等級(jí)得到廣泛研究[4-6]，其具有提高供電能力、降低損耗的優(yōu)點(diǎn)，很多大城市已經(jīng)開(kāi)始采用20kV電壓等級(jí)。國(guó)網(wǎng)公司明確要求各地在城市電網(wǎng)中推廣采用20kV電壓等級(jí)。但20kV僅作為中壓配電電壓使用。

目前，我國(guó)主要的高壓配電電壓等級(jí)有110kV、66kV、35kV，其中66kV只在東北等地使用。絕大多數(shù)城市電網(wǎng)的高壓配電電壓為110kV，35kV仍廣泛存在于農(nóng)村地區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，針對(duì)35kV電壓等級(jí)的存廢存在較大爭(zhēng)議。近年經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，110kV已延伸到鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)成為其高壓配電電壓，而35kV正逐漸萎縮，只在更偏遠(yuǎn)的農(nóng)村或山區(qū)繼續(xù)存在。未來(lái)35kV電網(wǎng)如何處理，與上下級(jí)電網(wǎng)之間關(guān)系如何協(xié)調(diào)與發(fā)展成為電網(wǎng)建設(shè)工作的重要課題。

在以上文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，本文分析了國(guó)內(nèi)35kV電網(wǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際情況，建立了高壓配電網(wǎng)需求分析模型，并以某地市為例進(jìn)行B、C、D三類供區(qū)35kV和110kV規(guī)劃布點(diǎn)需求分析，對(duì)于地市高壓配電網(wǎng)規(guī)劃具有較實(shí)際的指導(dǎo)意義。

2 供電主干線和電壓降計(jì)算模型

2.1 供電主干線長(zhǎng)度計(jì)算

根據(jù)負(fù)荷密度，對(duì)區(qū)域內(nèi)變電站布點(diǎn)的供電主干線長(zhǎng)度、電壓降進(jìn)行分析測(cè)算。區(qū)域相關(guān)假設(shè)條件包括：

（1）區(qū)域形狀為圓形。

（2）區(qū)域負(fù)荷分布均勻。

（3）考慮變電站布點(diǎn)與供區(qū)圓心存在偏移，取變電站最遠(yuǎn)供電半徑R為圓形供區(qū)半徑r的1.3倍。

（4）B類、C類多為城區(qū)、工業(yè)園，線路曲折系數(shù)k取1.2；D類區(qū)域多為山區(qū)，線路曲折系數(shù)k取1.3。

在上述條件下，已知區(qū)域負(fù)荷密度σ，容載比取η，一個(gè)高壓配電站布點(diǎn)的容量為S，功率因素cosφ，則該變電站的供區(qū)面積為：

圓形供區(qū)的半徑和供電半徑分別為：

已知線路供電半徑，則B類、C類線路的主干線長(zhǎng)度計(jì)算得：

同理，D類線路的主干線長(zhǎng)度計(jì)算得：

2.2 電壓降計(jì)算

根據(jù)計(jì)算的線路主干線長(zhǎng)度，計(jì)算電壓降。其中，10kV線路的負(fù)荷中心點(diǎn)取線路主干線長(zhǎng)度的60%處：

參數(shù)r和x分別為線路單位電阻和單位電抗。結(jié)合實(shí)際情況，下述計(jì)算中采用兩種導(dǎo)線型號(hào)及參數(shù)如下表1所示。

表1 導(dǎo)線參數(shù)表

3 B類供電區(qū)域35kV與110kV電網(wǎng)發(fā)展需求分析

3.1 B類供電區(qū)域的供需情況

根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則，B類區(qū)域的供區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)是地市級(jí)市中心區(qū)或負(fù)荷密度在6≤σ<15（MW/平方公里）之間的供電區(qū)域。

B類供區(qū)主要供需問(wèn)題在于區(qū)域內(nèi)地價(jià)昂貴，可利用的空間有限，電網(wǎng)最終規(guī)模和可用規(guī)劃站址基本都已確定。因此，B類供電區(qū)域重點(diǎn)需要考察現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的供電容量充裕性，尤其需要考察是否存在某種潛力來(lái)增加供電容量、提高現(xiàn)有送電通道的充裕性。

3.2 B類供電區(qū)域規(guī)劃供電半徑和電壓降分析

以某地市電網(wǎng)為例，B類供電區(qū)域的面積為86.5平方公里，預(yù)計(jì)2020年負(fù)荷密度為7.2MW/平方公里，容載比取2.0，功率因數(shù)取0.95。供電線路各參數(shù)取值如下：

（1）線路計(jì)算電壓等級(jí)取10kV，線路首端電壓U=10.5kV。

（2）考慮故障檢修時(shí)轉(zhuǎn)供相鄰線路負(fù)荷，因此線路總長(zhǎng)度L取上表中供電線路主干線長(zhǎng)度的2倍，負(fù)荷中心點(diǎn)取在0.6L處。

（3）B類供電區(qū)域廊道資源緊張，10kV線路平均負(fù)荷取值5MW，同時(shí)考慮故障檢修時(shí)轉(zhuǎn)供相鄰線路負(fù)荷，有功功率P取單條線路負(fù)荷的2倍。

計(jì)算單個(gè)高壓布點(diǎn)供電線路主干線長(zhǎng)度、所需布點(diǎn)數(shù)量和電壓降情況如下表2所示。

可知，單個(gè)高壓布點(diǎn)的容量越小，則所需的布點(diǎn)數(shù)量越多。由于35千伏變電站單個(gè)布點(diǎn)供電面積過(guò)小，以其為主供方式，所需布點(diǎn)數(shù)量過(guò)多，不適應(yīng)B類供電區(qū)域發(fā)展需求。負(fù)荷密度為7.2MW/平方公里時(shí)，B類供電區(qū)單個(gè)110kV布點(diǎn)總?cè)萘吭?00MVA-150MVA的高壓布點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生電壓降超標(biāo)問(wèn)題。

綜合考慮，2020年9-13個(gè)110kV高壓布點(diǎn)最適合該B類供電區(qū)域?qū)嶋H情況。110kV變電站建設(shè)近期應(yīng)以布點(diǎn)為主，主變總?cè)萘坎灰诉x擇一次性選擇過(guò)大，在負(fù)荷密度上升后，再擴(kuò)建變電站。35kV布點(diǎn)已經(jīng)不能適應(yīng)區(qū)域發(fā)展需求，建議選擇退出。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了國(guó)內(nèi)外電壓等級(jí)配置現(xiàn)狀及35kV電網(wǎng)現(xiàn)狀，建立了高壓配電網(wǎng)需求分析模型，并針對(duì)某市B類供區(qū)進(jìn)行規(guī)劃需求分析，得出結(jié)論：B類地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)以110kV為主，35kV電網(wǎng)將逐步退出。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉令富.電網(wǎng)電壓等級(jí)序列研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2009.

[2]范宏，高亮，周利俊，等.城市電網(wǎng)不同電壓等級(jí)系列的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[J].華東電力，2013，03：491-496.

[3]陳楊，王現(xiàn)法，楊麗徙，等.我國(guó)電壓等級(jí)演變及配網(wǎng)電壓等級(jí)提升的必要性[J].河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，03：41-45.

[4]肖白，張屹，穆鋼，等.配電網(wǎng)電壓等級(jí)的合理配置[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，02：5-11.

[5]吳濤.配電網(wǎng)中壓電壓層級(jí)適用范圍研究[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2013.

[6]殷紅旭，張建華.我國(guó)20kV配電電壓等級(jí)的歷史沿革及應(yīng)用綜述[J].電氣技術(shù)，2010（06）：1-4.