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        農(nóng)村電網(wǎng)10kV線路導(dǎo)線截面和供電半徑選擇

        2012-04-29 16:00:30張全豈曉梅
        關(guān)鍵詞:經(jīng)濟(jì)性損耗導(dǎo)線

        張全 豈曉梅

        文章在滿足10KV線路末端電壓合格的條件下計(jì)算了幾種常用導(dǎo)線的最大供電半徑和單位負(fù)荷年費(fèi)用,為農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

        為了確定農(nóng)村地區(qū)10kV線路截面以及供電半徑,本次研究針對常用的10kV線路型號,以末端電壓滿足導(dǎo)則要求為條件,進(jìn)行不同型號線路最大供電半徑的計(jì)算,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析,為10kV線路截面選擇提供依據(jù)。

        分析思路

        最大供電半徑分析思路:根據(jù)10kV線路首端電壓和末端電壓,通過理論潮流計(jì)算得到滿足末端電壓情況下,各種中壓線路截面下的最大供電半徑。

        經(jīng)濟(jì)性分析思路:考慮10kV線路及其裝接配變投資及運(yùn)行費(fèi)用,計(jì)算得出各線路截面下的單位負(fù)荷年費(fèi)用,然后比較不同方案的投資大小。

        基本假設(shè)

        為了使研究更具有意義,在進(jìn)行分析之前需要確定一些邊界條件。

        10kV線路全部采用架空線供電,中壓架空線型號選擇LGJ-150、LGJ-185、LGJ-240,線路的負(fù)載率取50%。10kV配變選擇容量為315kVA。變電站10kV母線出口電壓取10.5kV,末端電壓取10kV,功率因數(shù)統(tǒng)一取為0.95。

        供電方案

        在進(jìn)行10kV電網(wǎng)方案的分析比較時(shí),架空線路按多分段手拉手接線模式考慮,具體供電方案如圖3-1所示,供電區(qū)域由1根10kV架空線、兩個10kV電源和相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備等所構(gòu)成,每段所帶負(fù)荷相同,并且正常時(shí)每段線路負(fù)載率控制在50%以下。

        四、最大供電半徑分析原理

        線路負(fù)荷計(jì)算。根據(jù)線路型號及其負(fù)載率,可以計(jì)算線路所帶負(fù)荷,公式如下:

        (4-1)

        其中,U:變電站中壓出線電壓(kV)

        :變電站出線長期允許最大載流量(A)

        :功率因數(shù)

        :線路負(fù)載率(%)

        最大供電半徑計(jì)算。根據(jù)10kV線路潮流計(jì)算公式,已知線路首端電壓、末端電壓及線路負(fù)荷,可以得到線路最大供電半徑R計(jì)算公式:

        (4-2)

        其中,U1:首端電壓(kV)

        :末端電壓(kV)

        :有功功率(kW)

        :無功功率(kvar)

        :線路單位電阻(%R)

        :線路單位電抗(%R)

        在上述計(jì)算中可以通過先得到線路負(fù)荷,接下來就可以利用求得的計(jì)算結(jié)果及末端電壓不低于10kV的臨界條件,從而求得不同導(dǎo)線截面下的最大供電半徑。

        經(jīng)濟(jì)性分析原理

        (一)基本方法

        配電方案經(jīng)濟(jì)性計(jì)算的基本方法是在供電半徑已知的情況下,確定不同導(dǎo)線截面下不同供電半徑的單位負(fù)荷年費(fèi)用,由此判定其經(jīng)濟(jì)性。

        在具體進(jìn)行計(jì)算時(shí),需對確定最大供電半徑的不同截面線路進(jìn)行投資費(fèi)用計(jì)算,計(jì)算時(shí)同時(shí)考慮線路損耗和配變損耗等運(yùn)行費(fèi)用,然后按“現(xiàn)值轉(zhuǎn)年值”法,轉(zhuǎn)化為年費(fèi)用值,然后除以相應(yīng)線路負(fù)荷就可以得到單位負(fù)荷年費(fèi)用值。

        (二)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)計(jì)算模型的建立

        網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資費(fèi)用。10kV線路建設(shè)投資費(fèi)用:對于10kV手拉手接線架空線路,其主干線長度取最大供電半徑R,其總投資為:

        (5-1)

        式中為10kV線路投資中與導(dǎo)線截面無關(guān)的每公里投資,為10kV線路投資中與導(dǎo)線截面有關(guān)的每公里投資。

        10kV配變網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資費(fèi)用:為了簡化計(jì)算,根據(jù)區(qū)域負(fù)荷及所選取的配變?nèi)萘浚膳渥儐蝺r(jià)可以計(jì)算配變總投資。

        網(wǎng)絡(luò)年運(yùn)行費(fèi)用。10kV線路年網(wǎng)損費(fèi)用:設(shè)單位電能損耗折價(jià)系數(shù)為,線路年損耗小時(shí)數(shù)為,則線路的年網(wǎng)損費(fèi)用為:

        (5-2)

        令變電站出線網(wǎng)損折算系數(shù),則線路lij的年網(wǎng)損費(fèi)用可以表示為:

        (5-3)

        (5-4)

        式中為變電站10kV線路的電壓,Cos為功率因數(shù)。

        10kV配變年網(wǎng)損費(fèi)用:配變年運(yùn)行損耗由鐵損與銅損兩部分組成,鐵損為不變損耗,即為的空載損耗,銅損與運(yùn)行電流和繞組的直流電阻有關(guān),可以通過計(jì)算得到。

        設(shè)單位電能損耗折價(jià)系數(shù)為,線路年損耗小時(shí)數(shù)為,全年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為,則年網(wǎng)損費(fèi)用為:

        (5-5)

        經(jīng)濟(jì)性原則?;谪泿诺慕?jīng)濟(jì)價(jià)值是隨時(shí)間而改變的,各種費(fèi)用的支付時(shí)間不同,發(fā)揮的效益也不同。因此在經(jīng)濟(jì)性分析中,一切費(fèi)用(包括投資和運(yùn)行費(fèi)用)都應(yīng)考慮時(shí)間因素,即按照貼現(xiàn)的方法,將不同時(shí)期發(fā)生的費(fèi)用折算為現(xiàn)值??紤]到不同供電設(shè)施的經(jīng)濟(jì)使用年限不同,可采用等年值法,將費(fèi)用現(xiàn)值折算為使用年限內(nèi)的年費(fèi)用。

        最小年費(fèi)用模型。優(yōu)化問題可以描述為:在供電半徑已知的情況下,以10kV線路近似最小的投資和年運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù),確定最優(yōu)的方案。因此,該優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

        (5-6)

        其中,

        (5-7)

        (5-8)

        :為貼現(xiàn)率;

        :為10kV線路的折舊年限。

        :為配變的折舊年限。

        為使方案具有可比性,采用最小單位負(fù)荷年費(fèi)用法進(jìn)行配電方案的經(jīng)濟(jì)性比較,即:

        計(jì)算結(jié)果

        原始數(shù)據(jù)。方案比較中涉及的線路、配變的造價(jià)選取情況如表1所示。此外,電價(jià)取0.52元/kWh;10kV線路折舊年限取30年,10kV配變折舊年限取20年,貼現(xiàn)率r0取10%。

        根據(jù)上述技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析原理,針對不同型號10kV線路進(jìn)行最大供電半徑計(jì)算,同時(shí)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析,結(jié)果如表2所示,整體變化趨勢如圖1所示。

        供電半徑分析。隨著導(dǎo)線截面的增大,供電半徑逐漸減小,由此可知,供電半徑與導(dǎo)線截面大致成反比關(guān)系。

        線損率分析。隨著導(dǎo)線截面的增大,線損率逐漸減小,由此可知,線損率與導(dǎo)線截面成反比關(guān)系。

        單位負(fù)荷年費(fèi)用分析。隨著導(dǎo)線截面的增大,單位負(fù)荷年費(fèi)用逐漸減少,由此可知,單位負(fù)荷年費(fèi)用與導(dǎo)線截面成反比關(guān)系。

        通過綜合比較可以得出如下結(jié)論:當(dāng)負(fù)荷密度較大時(shí),導(dǎo)線型號宜選擇為LGJ-240,此時(shí)在滿足末端電壓為10kV時(shí)的最大供電半徑選擇在5km左右;當(dāng)負(fù)荷密度較小時(shí),導(dǎo)線型號宜選擇為LGJ-150和LGJ-185,此時(shí)在滿足末端電壓為10kV時(shí)的最大供電半徑選擇在7km左右。

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