新城区的配电网规划方法及实践

周星星 周 树 袁 园 杨轶雷 魏 波

（1. 重庆星能电气有限公司，重庆 400039；2. 国网重庆市电力公司綦南供电分公司，重庆 401420）

配电网作为电力系统的末端，与用户直接接触，其可靠性与用户有着密切的联系。我国配电网设备老化问题严重，同时网架结构不合理，导致系统可靠性较低。

随着城市经济的高速发展，用户对于配电网的供电能力有了更高的要求。现阶段，如何在经济高速发展的形势下发展配电网络，是非常迫切的。配网规划[1-8]方案的科学性、整体性和预见性，直接关系到配网结构是否合理可靠，进而影响配网线损和投资效益。

本文以重庆市某县城的新城区为例，在分析地区特色的基础上，开展新城区的配电网规划，以满足新城区经济发展的用电需求。

1 新城区配电网规划的概况

1.1 新城区配电网的定义

新城区配电网指的是向一个市（州、地区）、县（包括县级市、区）辖区域内的用户供电的 110kV及以下各级配电网。

1.2 新城区配电网规划[2-6]的特点

政府相关部门往往已经对新城区进行了较详细的用地规划，新城区的用地性质、建筑容积率等信息通常比较齐全，但是新城区范围内的历史负荷、电量发展数据通常没有，这使得新城区配电网规划与其他规划相比具有显著的特点。

1.3 新城区配电网规划存在的问题

1）部分新城区前期规划考虑过于粗糙，对于供电配套的前期考虑不足，致使后期供电问题不断，使得新城区规划尤为重要。目前的新城区规划前期，城市规划部门和供电部门各自规划，未能共同制定切实可行的电网规划方案，导致后期建设中矛盾突出，变电站站址、走廊通道等问题难以解决。

2）电网建设往往落后于城市建设，配电网建设滞后，供电能力不足，不能满足负荷增长的要求。

3）配电网结构不合理，供电可靠性差。我国长期对主网的规划较为重视，但对配电网缺乏统筹考虑，常常根据负荷增长情况，临时决定线路布置，导致配电网布置不合理，除了城市中的部分配电线路实现环网外，绝大部分配电线路都是树枝状分布，备用切换能力差，不满足“N-1”安全准则，供电的可靠性很差。

4）配网网损高，电压合格率低。由于配电线路布置不合理，线路迂回交叉，供电半径大，导线截面小，导致网损高，线路末端电压低。

2 新城区配电网规划

2.1 新城区配电网规划的流程

配电网规划是一项工作量大、难度高、涉及面广的工作，其工作流程为：①收集配电网规划的数据资料，确保准确详细；②分析配电网的现状，找出存在问题；③开展负荷预测及电力平衡分析；④规划高压变电站和配电网的网络结构；⑤投资估算及敏感性分析；⑥规划成效及对上级电网的建议。

图1 配电网规划流程

2.2 新城区配电网规划的内容

1）电网现状分析

根据收资数据，了解现状电网的概况，对新城区电网进行全面分析，得出现状电网存在的问题，为规划提供思路。

2）负荷预测

负荷预测[7]有很多方法，比如：大用户加自然增长法、人均用电量法、空间负荷预测法、趋势外推法、类比法等，对数据的处理有各自的特点。其中空间负荷预测法适用于中远期负荷预测，人均用电量法主要作为校核方法。

（1）空间负荷预测法[8]

空间负荷预测法，也称小区负荷预测法。具体来说，根据政府规划部门对城区的规划方案，通过搜集规划区的用地规划，与建筑部门用地规划的负荷分类相对应，然后用分类负荷现状和规划年的用地面积乘上相应规划年份的分类负荷密度得出分类负荷。

（2）人均用电量法

人均用电量法，也称综合用电水平法。根据地区人口和每个人平均年用电量来推算年用电量，城市生活用电按每户的平均用电量来推算，工业和非工业等分类用户的用电量按单位设备装接容量的平均用电量来推算。现状和历史年的用电水平可通过典型调查和资料分析获得；目标年的户数、设备装接容量的预测值，可通过城市规划部门的资料信息、外推法或参照国内外同类型城市的数据或用外推法。

综上，考虑到新城区为新规划建设地区，且区域用地规划成熟、数据齐全，故采用空间负荷预测方法（小区负荷密度法）进行负荷预测，并采用人均用电量法校验。

3）电力平衡

负荷预测之后需要进行电力平衡，根据规划期的逐年负荷预测、各大用户的接入方案、各发电厂的接入系统方案等，得到逐年的电力平衡结果，为网架规划奠定基础。

电力平衡计算时，步骤如下：已知由负荷预测得到的110kV公用最大负荷和35kV及以下小水电、自备电厂的装机容量，前者减去后者得出计算负荷，乘以容载比后就是所需容量，所需容量减去电网实际容量就是需新增容量。35kV的电力平衡计算类似。

表1 110kV电网规划年电力平衡表

参考国家电网《配电网规划设计技术导则》中对110kV容载比取值范围的界定，考虑该新城区电网发展的特点，最终选取110kV容载比指标：2.0～2.2。

4）高压配网规划

主网近期规划衔接于高压中远期规划。一般来讲，主网在每个大区域都已经规划了高压变电站布点，对于主网的规划结果我们一般可以直接引用，但是配网规划具体工作中应该向主网及时提出建议。在对新城区的中、远期高压配电网进行规划时，必须以空间负荷预测结果为基础，参考电力平衡结果，结合规划区域区块建设方向及时序来布点。布点的选择还得考虑220kV及以上主网的影响，以保证110kV及35kV变电站的接入。

110kV电网网架应简化，一般采用内桥、线变组等接线方式。电网应满足“双电源”供电的要求。110kV网络根据现有网络和规划的220kV变电站情况，因地制宜采用“链式”和放射型相结合的供电方式。每台主变低压侧宜按10回出线配置，最多不超过12回。

变电容量的容载比应按《城市电力网规划设计导则》规定进行规划，110kV系统容载比取2～2.2。

5）中压配网规划

中压配电网规划的整体原则如下：中压配电网规划设计应以建设坚强可靠、运行灵活的网络为目标。注重主干网架的优化以及各变电站之间的联络，为上级电网提供有力的转供支持。在上级电压已保证足够供电可靠性的前提下，中压配电压的结构可相对简化；若上级电压达不到供电可靠性的要求时，应通过加强中压配电网结构来保证达到各供电区要求的供电可靠性。

新城区中压网架的组网很大程度取决于高压变电站的多少及布点位置，中压线路规模按照负荷大小来计算，线路路径选择主要依据道路网规划，每个区块的负荷决定了各路径线路条数。在规划中压网架时必须考虑规划区域的近期入住企业的供电，对于重要用户的双电源也应该有所考虑。

中压配电网的规划思路如下：

（1）基础网架构建

以基础年网架为基础，参考该年续建项目构建基础网架。

（2）目标年出线规模计算

根据新城区目标年负荷水平为基础，结合各分区类型、接线模式、设备选型标准及原则以及各变电站实际情况，计及发展储备系数和负荷不均衡系数，每回出线按照3.5～4MW的负荷水平进行理论出线计算。

（3）负荷转供方式及能力确定

新城区的中压配网一般常用电缆“双环网”、电缆“双射式”几种典型网络接线。其中，电缆“双射”作为“双环网”过渡接线模式；在采用电缆“双环网”接线方式时，应首先构建主干网双线路，近期负荷密度较高时可一次性建设。中压配网线路联络率达到100%。110kV变电站之间通过中压配网转带负荷比例不低于80%。

（4）开关设备布置

10kV电缆单回线路挂接环网柜宜控制在 3～5座，应按环网接入网络。

（5）通道走廊规划

电缆通道以排管为主，应与城市道路网规划协调，单通道（除变电站出口外）主干电缆回数不宜超过排管孔数的50%，埋深不小于70cm，在建设过程中宜按照环网构建。

6）投资估算

投资估算参照2012年《国网公司输变电工程典型造价指标》，根据目前实际设备价格情况，进行投资估算，并做敏感性分析。

7）规划成效及对上级电网的建议

对网架进行效果分析，对现状电网存在问题的解决情况给予评估、供电能力评估、配电网技术指标改善情况、转供能力评估等。

同时，对于大用户建设时序变化以及区域结构调整所带来的负荷突变，应对上级电网提出布点时序调整或新增布点等建议，使规划网架具有较强的适应性。

3 算例

针对高压电网，新城区辖区内无公用变电站；220kV线路共计5回，110kV线路共计7回，35kV线路1回。

针对中压配网，新城区10kV线路有3回，其中：2回线路重载；2回主干线路偏长，主干线长分别为：10.32km、7.45km。

本次规划采用美国加州WLSL星能电气有限公司和重庆星能电气有限公司开发的《CEES供电网计算分析辅助决策软件-空间负荷预测子系统》（www.ceesinc.cn），对新城区进行了负荷预测。

计算得出2015年负荷为54.32MW；2017年负荷为97.57MW；2030年饱和负荷为181.17MW。具体如下：

表2 新城区最大负荷预测结果 （单位：MW）

图2 2017年新城区负荷分布图

图3 远景年新城区负荷分布图

通过电力平衡分析得出，新城区2013年110kV缺额容量为56.02～61.62MVA；2017年110kV缺额容量为195.14～214.65MVA。

分析得出新城区的高压变电站布址及建设时序情况。其中，2013年新建110kV通惠变2×50MVA。2017年新建110kV玉龙变2×50MVA。至2030年，辖区内共3座变电站，主变8台，容量共计400MVA，间隔96个。

表3 新城区110kV主变容载比计算表

至2017年，新城区的容载比为2.05；至2030年，新城区的容载比为2.2，均满足《导则》要求。

图4 2017年中压网架示意图

2013—2017年期间，新出10kV线路26回，新建主干电缆线路99.89km，新建开闭所16座，环网箱78座。

2013—2017年新城区配电网规划共需投资2.45亿元，其中，一次设备投资1.8亿元，土建投资6503万元。

图5 远景年中压地理接线示意图

至远景年，共有3座110kV公用变电站向该新城区供电，共形成13组双环网；每个变电站与周边1～2个变电站形成联络，保证用户的用电可靠性。

供电能力评估：至2017年，重要区域实现双环网；大部分区域实现双环网接线模式，小部分区域使用双射接线模式。2017年电网规模有较大增强，综合供电能力有显著提升，实际供电能力提高了10倍。

投资效益评估：根据负荷预测结果，2012到2017年增加电量 4.65亿 kW·h，建成后每年可增加销售收入14944.82万元，按照平均电价为320.98元/千kW·h，预计10年可以回收成本。

根据新城区的配网规划，对上级电网的建议如下：①建议拓宽电网建设融资渠道，保障中低压电网建设。争取政府、用户等共同出资，推动政府出台相关政策，多渠道、多方面筹措资金，保障电网建设的顺利进行；②城市和绿化带道路旁边电力杆线入地工程由城建部门统一组织实施。电缆与架空线差价原则上由政府出资，对需入地的路段提前开展地下管网规划，与道路建设同步进行。

4 结论

综上所述，新城区的配电网规划，需要深入调查分析电网现状，科学合理地预测电力负荷需求，根据新城区功能定位及相关技术原则，规划新城区的配网结构，并对电网提出建设意见，最终完成详尽的电网规划工作。新城区的配电网规划使得基建、技改、业扩报装等工作充分结合，提高了配网建设工作的整体效率，有效地避免了重复投资。

[1]城市电力规划规范. 国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布GB/50293—1999.

[2]姜在兴, 曹辉, 谷哲飞. 怀柔新城区核心区中压配网规划研究[J]. 中国电力教育, 2008(S3).

[3]戴雯霞, 黄健光. 江门城区配电网络规划实践和探索[J]. 继电器, 2006(11).

[4]袁媛, 李博. 配网规划 如何适应城市发展需要[N].国家电网报, 2013(11).

[5]林润均. 关于新城区市中心区配网及其配电自动化规划[D]. 华南理工大学, 2010.

[6]陈光英. 县城电网规划浅议[J]. 农村电工, 2003(3).

[7]甘德辉. 浅谈配网规划中负荷预测的几种办法[J].农村电气化, 2001(11).

[8]乐欢, 王主丁, 肖栋柱, 等. 基于空区推论的空间负荷预测分类分区实用法[J]. 电力系统自动化,2009(7).