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        淺析20 k V電壓等級(jí)在山東配電網(wǎng)中的應(yīng)用

        2015-03-06 05:48:18張連升鐘洪霞鐘海濤
        機(jī)電信息 2015年33期
        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)變電站

        張連升 鐘洪霞 鐘海濤 王 寧

        (國(guó)網(wǎng)山東青州市供電公司,山東 濰坊 262500)

        1 山東省配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

        目前,山東省城市供電主要采用220 k V、110 k V、35 k V、10 k V、0.4 k V電壓等級(jí),隨著山東省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,用電負(fù)荷快速增長(zhǎng),10 k V配網(wǎng)供電的局限性越來(lái)越突出,因此提高配網(wǎng)的供電能力尤為重要。

        2 10 k V配網(wǎng)運(yùn)行的局限性

        2.1 負(fù)荷集中區(qū)域所需的變電站數(shù)量較多

        隨著負(fù)荷集中區(qū)域供電需求和負(fù)荷密度的快速增長(zhǎng),35/10 k V變電站容量和10 k V線路配電容量有限,造成負(fù)荷集中區(qū)域的變電站和10 k V線路供電能力不足,因此需要改造或者擴(kuò)建變電站。但征地民事工作成為了新的問(wèn)題,地區(qū)供電能力不能快速提高,制約了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

        2.2 配電線路數(shù)目巨大

        受10 k V線路供電能力制約,負(fù)荷集中區(qū)域需要建設(shè)10 k V線路數(shù)量較多,隨之設(shè)備數(shù)量增多,投資巨大,且線路走廊較多、占地面積大、配網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行和管理困難、線路損耗增多等問(wèn)題突出。

        2.3 配網(wǎng)損耗過(guò)高

        2.4 配電線路較長(zhǎng),電壓降低較多

        隨著城鄉(xiāng)結(jié)合部用電負(fù)荷不斷增大和用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求越來(lái)越高,10 k V線路逐漸暴露出其不合理性。由于大量10 k V架空線路供電半徑較長(zhǎng),線路末端電壓偏低,供電電壓質(zhì)量難以保障。

        3 20 k V配網(wǎng)試點(diǎn)的可行性分析

        隨著山東省經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,采用220/110/20/0.4 k V變壓層次供電將可在以下幾個(gè)方面有效解決上述矛盾:

        (1)110/20 k V變壓器容量更大,可以減少變電站數(shù)量,從而大量減少用地,為國(guó)家節(jié)省土地資源;

        (2)20 k V線路的配電容量是10 k V線路的2倍,可以減少配電線路數(shù)量,從而減少設(shè)備投資、線路走廊用地、運(yùn)行成本等;

        (3)在輸送容量相同時(shí),20 k V線路比10 k V線路負(fù)載電流小,電壓降低少、損耗低,可提高供電質(zhì)量、提高配網(wǎng)效益。

        4 20 k V與10 k V供電能力的比較

        4.1 配電容量的比較

        衡量一條線路供電能力的首要指標(biāo)是線路配電容量的大小,配電容量越大線路所能帶的負(fù)荷就越高,就能盡可能多地滿足電力用戶的需求。配電容量的數(shù)值可以通過(guò)以下公式計(jì)算:

        式中,UN為額定電壓;Ij為線路導(dǎo)線的持續(xù)載流量。

        當(dāng)采用20 k V電壓等級(jí)配電時(shí),假設(shè)導(dǎo)線直徑不變,則20 k V與10 k V的配電容量之比為:

        由上式可知,相同條件下20 k V線路配出的容量是10 k V線路的2倍,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

        4.2 配網(wǎng)電壓損失的比較

        配電線路一般都比較長(zhǎng),這樣就會(huì)造成線路末端電壓降低,電壓質(zhì)量難以保證,下面比較20 k V線路與10 k V線路電壓損失。

        電壓損失百分?jǐn)?shù)(%)為:

        式中,R、X為線路的參數(shù);P、Q為線路的有功、無(wú)功功率。20 k V與10 k V電壓損失比為:

        式中,S10為10 k V線路配出容量;S20為20 k V線路配出容量;cosφ1為10 k V線路功率因數(shù);cosφ2為20 k V線路功率因數(shù)。

        由以上分析可知,在供電半徑和導(dǎo)線線徑相同的條件下,負(fù)荷相同時(shí),20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1/4;負(fù)荷升高一倍時(shí),20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1/2。

        4.3 中壓配電網(wǎng)供電半徑的比較

        正是因?yàn)橹袎号潆娋€路存在電壓損失,所以配電線路的長(zhǎng)度不能超出其合理的供電范圍,否則就會(huì)影響用戶的電壓質(zhì)量,這一點(diǎn)由以下公式可以看出:

        式中,P、Q為配電線路輸送的有功、無(wú)功功率;r、x為配電線路單位長(zhǎng)度的電阻和電抗值。

        由上式可得供電半徑:

        通過(guò)計(jì)算可得出如圖1所示負(fù)荷半徑與負(fù)荷密度關(guān)系圖。

        圖1 允許負(fù)荷半徑與負(fù)荷密度的關(guān)系

        由圖和計(jì)算可知,20 k V電壓等級(jí)配電網(wǎng),一個(gè)變電站的供電面積為1 600 km2;而10 k V電壓等級(jí)配電網(wǎng),一個(gè)變電站的供電覆蓋面積僅為400 km2。

        4.4 降損比較

        近年來(lái),國(guó)家提倡節(jié)能降耗政策,降低線路功率損耗不但關(guān)系著企業(yè)的發(fā)展,也有利于促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。下面比較20 k V配電線路與10 k V線路的功率損耗。

        由以上分析可以知道,20 k V線路損耗是10 k V線路的1/4,線路損耗大約降低75%。在環(huán)境條件及線路導(dǎo)線持續(xù)載流量相同的情況下,20 k V線路配出的容量是10 k V線路的2倍;在供電半徑和導(dǎo)線線徑相同的條件下,負(fù)荷相同時(shí),20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1/4;負(fù)荷升高一倍時(shí),20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1/2。

        5 結(jié)語(yǔ)

        配電網(wǎng)采用20 k V電壓,能夠滿足城市電網(wǎng)發(fā)展及負(fù)荷增長(zhǎng)的需求,具有一定的必要性,其在提高中壓配電網(wǎng)的供電質(zhì)量、降低線路的電壓損失和損耗、增大供電半徑等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。但20 k V配電電壓等級(jí)的推廣會(huì)影響到整個(gè)地區(qū)配網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù),所以推廣前應(yīng)認(rèn)真調(diào)查、全面規(guī)劃,讓技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的20 k V配網(wǎng)在不影響社會(huì)發(fā)展的前提下發(fā)揮其內(nèi)在優(yōu)勢(shì)。

        [1]馬蘇龍.20 k V電壓等級(jí)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(19).

        [2]姜祥生.蘇州工業(yè)園區(qū)20 k V配電工程[J].電網(wǎng)技術(shù),1997,21(2).

        [3]孫科.寧波市東部新城采用20 k V配電電壓的探討[J].浙江電力,2007,26(5).

        [4]程浩忠,姜祥生.20 k V配電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

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