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        35kV電壓層級選擇及變電站建設(shè)形式研究

        2016-12-31 00:00:00劉馮剛
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年11期

        摘 要:針對D類供區(qū)是否繼續(xù)保留35kV電壓等級問題,如果保留采用何種建設(shè)形式,文章通過供電電壓層級選擇,提出35kV電壓層級應(yīng)用范圍。通過35kV常規(guī)站、配電站技術(shù)特點、可靠性的對比分析,探討35kV變電站建設(shè)形式。通過以上兩個因素的研究,指導(dǎo)D類供區(qū)35kV電網(wǎng)的發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:供電電壓層級;35kV變電站;35kV配電化站

        前言

        在C類以上負(fù)荷密度較高的城鎮(zhèn)供電區(qū)域,由于35kV電網(wǎng)相比110kV電網(wǎng)供電能力差,單位投資增供電負(fù)荷低等弱勢因素,不再發(fā)展或限制發(fā)展的理念已經(jīng)廣為大家接受。但是在農(nóng)村、山區(qū)等負(fù)荷密度不高的區(qū)域,如何發(fā)展35kV電網(wǎng)則爭議不斷。

        2011年,國家電網(wǎng)公司提出了適用于農(nóng)村電網(wǎng)的35kV配電化建設(shè)模式。2012年8月,國家電網(wǎng)公司下發(fā)了《國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)35kV配電化建設(shè)模式的通知》(農(nóng)技〔2012〕43號)。在同步開展35kV配電化關(guān)鍵技術(shù)研究與試點工程建設(shè)的基礎(chǔ)上,2014年3月,發(fā)布了《農(nóng)網(wǎng)35kV配電化技術(shù)導(dǎo)則》(Q/GDW11109-2013),為35kV電網(wǎng)的發(fā)展方式提供了新方向。

        基于以上情況,文章從電壓層級選擇、35kV常規(guī)站、配電化站對比分析來研究鄉(xiāng)村區(qū)域是否還需要發(fā)展35kV電網(wǎng),35kV常規(guī)變電站與35kV配電化變電站如何選擇。

        1 供電電壓層級選擇

        1.1 研究思路

        以電壓降限值為約束條件計算10kV供電方案的最大供電半徑,以此作為10kV與110kV、35kV供電的分界值。通過供電方案比選,計算分析35kV、110kV電壓層級的選擇。流程圖如圖1所示。

        1.2 10kV電壓層級選擇

        以10kV線路最大電壓損失ΔU為約束條件,計算不同功率因數(shù)、不同導(dǎo)線截面、不同負(fù)荷大小下的線路輸送距離。

        目前D類供區(qū)10kV線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),10kV主干線路導(dǎo)線截面為150mm2,分支線為120、70mm2,本次10kV線路最大供電半徑計算導(dǎo)線截面選擇150mm2。功率因數(shù)取0.95、電壓降為5%。根據(jù)10kV最大供電半徑計算模型計算10kV線路最大輸送距離。計算結(jié)果如表1所示。

        從負(fù)荷距角度來看,在10kV線路導(dǎo)線截面為150mm2的情況下,負(fù)荷距均為24.2MW·km。當(dāng)負(fù)荷距小于24.2MW·km時選用10kV供電方案;如果負(fù)荷距大于24.2MW·km,則需新建站點解決存在的問題。

        對于D類供區(qū)10kV線路平均負(fù)荷約為1.2MW左右,在10kV線路導(dǎo)線截面為150mm2的情況下,供電距離約為20.1km。所以建議選取10kV線路最大供電半徑為20km。

        1.3 35kV、110kV電壓層級選擇

        當(dāng)供電半徑大于10kV線路供電極限時,采用最小費用法對35kV和110kV供電方案進行技術(shù)經(jīng)濟比選。

        1.3.1 費用說明

        一般情況下,各項費用內(nèi)容分別為初始投資費用、運維費用、線損費用以及可靠性損失費用??紤]到D類供區(qū)負(fù)荷密度較小,停電損失也較小,且精確計算難度又很大,可以忽略。所以本次比選僅考慮初始投資費用、運維費用、線損費用。

        計算項目投資費用時,采用年費用法。其中初始投資為現(xiàn)值,需轉(zhuǎn)換為年值;運維費用、線損費用均為年值,不需轉(zhuǎn)換。

        (2)運維費用。

        為簡單計算,35kV常規(guī)站及線路、110kV變電站及線路年運維費用均取初始投資的6%。

        (3)線損費用。

        線路損耗費用=線路耗電量×售電價

        1.3.2 方案比選結(jié)果

        根據(jù)35kV主變?nèi)萘恳约白冸娬咀鶖?shù),考慮2.0的容載比,選取典型負(fù)荷值,分別為3.15MW、6.3MW、10MW、12.6MW、15MW、20MW。供電距離為相應(yīng)負(fù)荷下35kV最大供電范圍。(如表2所示)

        通過模型計算可知,在負(fù)荷小于等于10MW時,供電半徑小于等于35kV線路最大供電距離,選用35kV常規(guī)站供電方案;供電半徑大于35kV線路最大供電距離,選用110kV常規(guī)站供電方案。在負(fù)荷大于10MW時,選用110kV變電站供電方案。具體內(nèi)容如表3所示。

        1.4 電壓層級選擇原則

        結(jié)合10kV最大供電半徑計算以及110kV、35kV電網(wǎng)比選分析的結(jié)果,總結(jié)10kV、35kV以及110kV電壓層級的一般性選用原則。(如圖3所示)。

        (1)在供電半徑小于20km時,選用10kV供電。

        (2)在半徑大于20km、負(fù)荷小于10MW時,供電半徑在35kV最大供電距離內(nèi),選用35kV電壓供電,超出35kV最大供電距離則選擇110kV電壓供電。

        (3)在半徑大于20km、負(fù)荷大于10MW時,選用110kV電壓供電。

        2 35kV配電化站與常規(guī)站對比

        從35kV常規(guī)站、配電站從技術(shù)、經(jīng)濟、可靠性等方面進行比較。

        2.1 技術(shù)、經(jīng)濟比較

        35kV常規(guī)站、配電站重要指標(biāo)如表4所示。

        由此可知,35kV配電站配置簡單,占地面積?。煌顿Y成本低,建設(shè)周期短。

        2.2 可靠性比較

        可靠性通過戶均停電時間指標(biāo)來衡量,計算公式如下所示[3]:

        戶均停電時間=

        導(dǎo)則中常規(guī)站主變?nèi)萘恳话闳?.15、6.3、10MVA,配電站主變?nèi)萘坎怀^4MVA。為了便于對比,常規(guī)站、配電站主變?nèi)萘烤x擇3.15MVA。因此,選取區(qū)域容量為3.15MVA、6.3MVA對應(yīng)的變電站、配電站規(guī)模進行可靠性分析。戶均停電時間計算結(jié)果如表5所示。

        由此可知,常規(guī)站戶均停電時間較配電化站約縮短一半,縮短時間約為10分鐘。相對于鄉(xiāng)村戶均停電時間目標(biāo)24個小時[4]提升并不明顯,投資效益不大;配電站經(jīng)濟性好,而且對于可靠性影響并不大。

        從經(jīng)濟性、可靠性角度建議未來重點發(fā)展35kV配電站。但受配電化站進出線間隔所限,配電化站主要以終端模式為主,在滿足負(fù)荷需求的同時,兼顧電源支撐及網(wǎng)架完善作用的變電站建議采用常規(guī)站,總結(jié)建議采用35kV常規(guī)站的幾種情況:

        (1)區(qū)域負(fù)荷容量超過一座35kV配電站供電能力,采用常規(guī)站建設(shè),為滿足“負(fù)荷需求”。

        (2)除滿足負(fù)荷需求外,起“電源支撐”作用的新建35kV站,采用常規(guī)站。新建常規(guī)站為新建配電站提供電源支撐。

        (3)除滿足負(fù)荷需求外,起“完善網(wǎng)架”作用的新建35kV站,采用常規(guī)站。包括如下情況:

        通過新建站點可以將原單輻射變電站形成環(huán)網(wǎng)等加強35kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

        新出10kV線路較多,超過一座35kV配電站最多出2回10kV線路情況,可以通過新建常規(guī)站加強中壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

        3 算例

        某一農(nóng)村供電區(qū)域負(fù)荷約為1.5MW,由一條10kV線路供電。該線路全長51.1km,導(dǎo)線截面為LGJ-35,供電半徑達(dá)44km。10kV電壓質(zhì)量差,導(dǎo)致所屬臺區(qū)供電可靠性無法滿足該地區(qū)供電需求。

        3.1 供電電壓層級選擇

        10kV供電半徑44km,超過20km,10kV供電方案不能滿足供電質(zhì)量要求;此區(qū)域未來負(fù)荷預(yù)測為2MW,可采用35kV供電。

        3.2 變電站建設(shè)模式

        負(fù)荷在1座35kV配電站主變?nèi)萘抗╇娔芰?nèi),且其供電范圍為偏遠(yuǎn)農(nóng)村,建議采用35kV配電站供電。

        4 結(jié)束語

        文章形成了電壓層級選擇、35kV變電站建設(shè)形式選擇的一般性流程和原則。為D類供區(qū)35kV電網(wǎng)的發(fā)展提供了一定的參考依據(jù)。

        (1)在半徑大于20km、負(fù)荷小于10MW時,供電半徑在35kV最大供電距離內(nèi),選用35kV電壓等級供電。

        (2)選用35kV電壓等級供電,除滿足負(fù)荷需求、起電源支撐和完善網(wǎng)架作用選用35kV常規(guī)站外,重點建議采用35kV配電化站。

        作者簡介:劉馮剛(1965-),男,江蘇江陰,助理工程師,從事電力規(guī)劃、前期管理工作。

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