1、<p>　　城市電網(wǎng)規(guī)劃中20kV配電網(wǎng)接線模式研究</p><p>　　摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，負(fù)荷密度的增大，中壓配電網(wǎng)采用 10kV 電壓等級難于滿足現(xiàn)在供電的要求。本文主要就城市電網(wǎng)規(guī)劃中20kV配電網(wǎng)接線模式進行研究，同時也探討了 10kV 升壓改造技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:城市電網(wǎng)規(guī)劃；20 kV電壓等級；10kV電壓等級 </p>

2、<p>　　中圖分類號：TU984 文獻標(biāo)識碼：A </p><p>　　近年來，隨著社會的不斷進步，城市的不斷發(fā)展，我國一些城市的負(fù)荷增長十分迅速，城市電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的外部環(huán)境發(fā)生了較大變化，快速發(fā)展的城市電網(wǎng)在規(guī)劃、建設(shè)環(huán)節(jié)也出現(xiàn)不少新的問題。再加上由于城網(wǎng)負(fù)荷密度及用電量的快速增長，如何提升現(xiàn)有城市電網(wǎng)的供電能力已是當(dāng)務(wù)之急。而提高配電網(wǎng)電壓等級是提升城市電網(wǎng)供電能力的最有效途徑。而并且原有 1

3、0kV 配電網(wǎng)的局限性逐步顯現(xiàn)，比如說不能滿足密度較低的農(nóng)村地區(qū)長距離送電的電壓質(zhì)量問題等。因此，20kV 電壓必然是中壓配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，因為20kV 電壓無論是高負(fù)荷密度地區(qū)還是低負(fù)荷密度地區(qū)，中壓配電網(wǎng)采用 20kV 電壓適應(yīng)性較強。 </p><p>　　1、20kV 電壓等級的發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p>　　我國中壓電網(wǎng)目前仍然以10kV為主，基本上還能滿足我國大部分地區(qū)地供電要

4、求。但是隨著我國經(jīng)濟社會和電力行業(yè)的快速發(fā)展，負(fù)荷密度不斷增大，10kV中壓配電網(wǎng)供電能力明顯顯示出不足，10kV中壓配電網(wǎng)也越來越難于滿足現(xiàn)在的供電要求。而在一些發(fā)達(dá)國家，逐漸以20kV電壓等級為主作為中壓配電網(wǎng)。但是這些國家的20kV電壓等級發(fā)展也大多經(jīng)歷了一個較漫長的升壓改造過程。比如法國，法國 EDF 是應(yīng)用20kV的先驅(qū)，在20世紀(jì)70時年代，巴黎地區(qū)就開始應(yīng)用了20kV電壓等級，而且成功運行了幾十年，這個系統(tǒng)成功應(yīng)用被認(rèn)為是

5、具有遠(yuǎn)見地選擇。而在我國，自上世紀(jì) 80 年代以來，國內(nèi)電力系統(tǒng)的許多專家學(xué)者一直致力于 20kV 電壓等級的相關(guān)理論研究和論證工作。20kV 列入國家標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了一系列發(fā)展過程（見表一 ） </p><p>　　表1我國20kV列入國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過程 （注：1984~2007為例） </p><p>　　國外越來越多的國家和地區(qū)不采用 10kV 以下作為中壓配電電壓，逐漸從 10～15kV

6、 向 20～25kV 升壓，并以 20kV 作為中壓配電網(wǎng)電壓。而針對我國，局部升壓就比較簡單，而全面實施升壓就相對比較困難。如果要進行大規(guī)模升壓則要選擇最佳時機，否則就難于進行升壓改造。就目前我國提升中壓配電電壓是電網(wǎng)發(fā)展總體趨勢，而政府支持和電價政策是重要推動力，在此過程，要注意充分利用現(xiàn)狀資產(chǎn)，避免重復(fù)建設(shè)的同時，還要遵循兩種典型升壓方式，即全部新建和以點及面，逐步擴張，逐步蠶食的方式。 </p><p>

7、　　我國研究與采用 20kV 作為中壓配電網(wǎng)的時間較短，理論知識和運行經(jīng)驗也少，采用20kV 電壓時，還有相關(guān)技術(shù)沒有充分得到解決，比如20kV配電網(wǎng)接線模式問題。而配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中是直接或降壓后將電能送到用戶環(huán)節(jié)的，配電網(wǎng)在整個電力系統(tǒng)中的定界如圖1。因此，為了實現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行，并達(dá)到接線模式的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化要求，有必要對配電網(wǎng)規(guī)劃時目標(biāo)年網(wǎng)架所采用的接線模式進行分析，尤其是20kV配電網(wǎng)接線模式可靠性分析。 </p&

8、gt;<p>　　2、20kV配電網(wǎng)接線模式可靠性分析 </p><p>　　2.1、配網(wǎng)接線模式選擇 </p><p>　　目前，在國外配網(wǎng)接線模式較多，但是可以直接借鑒的并不多。這是因為這些配網(wǎng)接線模式是依據(jù)20kV的特點，結(jié)合本國國情及當(dāng)?shù)氐娜丝诜植紒聿贾玫?。比如：美國針對?fù)荷密度相對均勻而采用4*6接線模式，而新加坡和法國配網(wǎng)接線模式，前者比較適合閉環(huán)運行的地區(qū)，后者

9、比較適合高負(fù)荷密度的地區(qū)。而我國，所面對的國情與國策，都與西方國家有較大差別。因此，針對我國的配網(wǎng)接線模式選擇，既要實現(xiàn)該地區(qū)的短期目標(biāo)的實現(xiàn)，同時還要滿足長遠(yuǎn)戰(zhàn)略發(fā)展的需求。為了能更好的探討20kV配電網(wǎng)接線模式，結(jié)合我國目前的戰(zhàn)略，現(xiàn)就以某縣顯著的農(nóng)網(wǎng)特點為例。該縣以農(nóng)村架空方式為主，負(fù)荷以農(nóng)村居民的分散用戶和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的企業(yè)點負(fù)荷為主，這也是我國目前最主要的人口分布狀況，而針對這一狀況，所以選擇類似于日本的配電網(wǎng)接線模式，即多分段多聯(lián)

10、絡(luò)方式（東京電網(wǎng)3分段4連接接線模式見圖1）： </p><p>　　為了解決在分支線上的故障隔離，該縣20kV配電網(wǎng)接線模式通過配電自動化實現(xiàn)故障隔離，從而提高主干網(wǎng)的供電可靠性，遠(yuǎn)景電網(wǎng)對大分支線實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)。20 kV接線模式見圖3。圖中K1—K8為分段開關(guān)(包含重合器)；D1—D6。為跌落式熔斷器；R1—R4為聯(lián)絡(luò)開關(guān)(常開)；P1—P6為負(fù)荷點。 </p><p>　　圖320kV接

11、線模式 </p><p>　　在配網(wǎng)接線模式選擇中，還要注重對低壓開關(guān)站數(shù)量的計算、高壓變電站數(shù)量的計算及變電站供電半徑估算。 </p><p>　　2.1.1、估算低壓開關(guān)站數(shù)量方法： </p><p>　　根據(jù)該縣在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)負(fù)荷分配比例、接線方式以及進線型號已知的情況下，可求得開關(guān)站的數(shù)量，計算公式如下所示： </p><p><

12、b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　注：式中 S 為變電站經(jīng)濟容量，α為區(qū)域負(fù)荷分配比例，Sk為單個開關(guān)站的總?cè)萘?，β為利用率?</p><p>　　2.1.2、估算高壓變電站數(shù)量方法 </p><p>　　該縣在配網(wǎng)規(guī)劃中，預(yù)測得出區(qū)域的負(fù)荷，區(qū)域所需的 110kV 變個數(shù)為 Ns ，計算公式如下： </p><

13、p><b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　注：S 表示單座變電站的總?cè)萘浚籧eil{}為向上取整；L 表示區(qū)域負(fù)荷預(yù)測值；β 表示容載比。由式2可知，該縣在其他條件不變的情況下，配電網(wǎng)采用 20kV 電壓時，新建的變電站采用的變壓器容量更大，這樣 110kV 變電站的數(shù)量將減少，可以在多出來的規(guī)劃站址新建 20kV 中壓開閉所，這樣中壓配電網(wǎng) 20kV 出線間隔更加充足，

14、網(wǎng)絡(luò)接線得到了優(yōu)化。 </p><p>　　2.2.3、變電站供電半徑估算方法 </p><p>　　根據(jù)圖2可知，變電站的供電區(qū)域為圓形，變電站置于圓心，可根據(jù)以下公式計算平均供電半徑R。 </p><p>　　（式3）；（式4） </p><p>　　由式3、式4可知： </p><p><b>　　（式

15、5） </b></p><p>　　注：Nb為供電區(qū)上變電站的平均個數(shù)；A為供電區(qū)面積；S為變電站的供電容量；KC為區(qū)域容載比；nb為單位供電面積上變電站的個數(shù)；σ為平均負(fù)荷密度即單位供電面積內(nèi)有功計算負(fù)荷；A為供電區(qū)面積。 </p><p>　　2.2、可靠性計算方法 </p><p>　　目前，評估該縣配電網(wǎng)供電可靠性的主要指標(biāo)有：用戶停電頻率、每次

16、停電持續(xù)時間、用戶平均年停運時間及供電可靠率等。配電自動化投運后，將縮短停電持續(xù)時間、用戶平均年停運時間，從而提高供電可靠率。 </p><p>　　2.2.1、系統(tǒng)供電可靠率 </p><p>　　供電可靠率是指在統(tǒng)計期間內(nèi)，對用戶有效供電時間總小時數(shù)與統(tǒng)計期間小時數(shù)的比值，記為：Rx： </p><p>　　2.2.2、系統(tǒng)平均停運率 </p>&

17、lt;p>　　設(shè)系統(tǒng)元件i設(shè)備故障停運率為( 次l年) ，設(shè)備檢修停運率為 ( 次 l 年) ，系統(tǒng)平均停運率為；即 </p><p><b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　2.2.3、系統(tǒng)平均年停運時間 </p><p><b>　?。ㄊ?） </b></p><p>　　式中

18、，和——元件i的平均故障修復(fù)時間（h/次）及平均檢修持續(xù)時間（h/次） </p><p>　　中壓配電網(wǎng)接線模式分析 </p><p>　　一般情況下，城市的配電網(wǎng)由架空線和電纜線混合組成。但考慮到網(wǎng)架發(fā)展的總體趨勢是輻射向環(huán)網(wǎng)接線過渡，架空向電纜線路過渡。中壓配電網(wǎng)架空線接線模式，建設(shè)方便，投資比較小，主要應(yīng)用于經(jīng)濟發(fā)展水平一般、負(fù)荷密度比較低的城區(qū)以及城郊。這種模式在我國應(yīng)用比較廣泛，

19、在一般的城市以及廣大農(nóng)村地區(qū)均采用架空線路。而中壓配電網(wǎng)電纜接線模式，在經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)%、負(fù)荷密度較大、供電可靠性要求較高的區(qū)域，考慮到架空線對市容的影響以及供電能力不足等因素，在經(jīng)濟條件允許的情況下，一般采用電纜供電。相比之下，電纜的可靠性要比架空線高。因此，針對不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況，采用不同的中壓配電網(wǎng)接線模式，要因地制宜，不能盲目的去采用電網(wǎng)接線模式。另外，在做城市電網(wǎng)規(guī)劃時，中壓網(wǎng)架建設(shè)初期就應(yīng)參照目標(biāo)年網(wǎng)架一次建設(shè)完畢，避免以

20、后的重復(fù)建設(shè)。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　當(dāng)前，城市電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中出現(xiàn)了許多新的問題，這些問題在發(fā)展迅速的城市中更加突出。在充分結(jié)合城市的發(fā)展與規(guī)劃，將變電站與輸電線路規(guī)劃統(tǒng)一考慮、統(tǒng)籌規(guī)劃。同時加快20kV配電網(wǎng)的建設(shè)，并且加大對20kV配電網(wǎng)接線模式的研究，從而確保電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更合理，滿足城市電網(wǎng)規(guī)劃的可持續(xù)性發(fā)展。 &

21、lt;/p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]孫立峰.城市電網(wǎng)規(guī)劃中10kV配電網(wǎng)接線模式研究[J].電力科學(xué)與工程,2009,12:69-72. </p><p>　　[2]劉麗偉.20kV配電網(wǎng)的規(guī)劃及其在大連長興島地區(qū)的應(yīng)用[D].大連理工大學(xué),2013. </p><p>　　[3]