关于某工业城市电网电压序列优化探讨

巩保峰，赵艳华，徐庆华，刘　航

(国网邯郸供电公司，河北 邯郸　056035)



关于某工业城市电网电压序列优化探讨

巩保峰，赵艳华，徐庆华，刘航

(国网邯郸供电公司，河北 邯郸056035)

简化电压序列，避免重复降压是城市电网电压序列发展的总体趋势。以北方某县级工业城市为例，从该市供电网目前的现实情况进行分析, 揭示了当前电网存在的主要问题，阐述了电网优化的必要性。在此基础上，根据该市电网的特点，从两方面因素以及考虑35 kV电网存在必要性的基础上，提出了近期及远期适合该市电网未来负荷发展需求的、技术可行的、经济合理的电压序列优化配置思路。

35 kV电网；电压序列；电网建设

合理配置电压序列、简化电压序列不仅可以提高城市电网的整体供电能力，扩大电网对不同性质以及不同密度负荷的适应性，同时也可以降低网络损耗，节省有限的空间资源，减少电网建设和运行成本。本文以北方某县级工业城市为例，结合该市电网现状，提出适合该市未来负荷发展需求的、技术可行的、经济合理的电压序列优化配置思路是非常必要的。

1　该市电网现状

电网规模、地区负荷密度等直接影响了供电电压等级的选择和确定，不同的电网规模需要选择不同的电压等级配置，以实现最大的经济效益。对该市电网进行统计分析来了解其现状和存在问题。

该市为一座以工业为主、各行业全面发展的新兴城市。冶金、建材、煤炭工业是该市的支柱产业。至2015年，全市共有钢铁企业21家，水泥企业33家，全市煤矿最多时达619个，后经整顿治理，现有煤矿116个。该市用电负荷呈现快速增长的趋势，“十二五”以来，电网建设投资规模和投产项目规模均远超过该市所属地级市的其他各县，区域电网实现跨越式发展，“十二五”期间完成电网建设投资是“十一五”期间的5倍多，220 kV和110 kV电网供电能力比2005年提高2.7倍和2.09倍。该市目前采用的电压等级主要为220/110/35/10/0.4 kV。

1.1电网概述

截止2015年底，该市拥有220 kV变电站4座，总变电容量1 620 MVA；110 kV公用变电站18座，变电容量2 077.50 MVA；110 kV用户站3座，变电容量206 MVA。35 kV变电站63座，其中，公用变电站40座，变电容量1 239.85 MVA；35 kV用户站23座，变电容量636.65 MVA。

(1)220 kV网架结构目前，220 kV变电站有3座分布在该市区的周围，1座变电站位于该市负荷中心，形成了单回的环式网络。

(2)110 kV网架结构该市110 kV电网以各220 kV电源点为核心，在网络接线上分别形成了相对独立的四个供电分区。110 kV变电站接入系统方式有两回直接接入、两回T接、一回直接接入一回T接三种方式。采用T接方式接入系统，可以节约110 kV出线间隔和线路走廊、减少线路长度、节省资金。但是，当一回线路出现故障时，将导致多台主变失电，供电可靠性较低。

18座110 kV变电站中13座实现双侧电源供电，供电可靠性高，不易发生整座变电站全停，占城区变电站比例的72%；5座变电站两路电源来自同一220 kV变电站。

(3)35 kV网架结构35kV公用电网主要采用同电源不同母线辐射接线、双侧电源辐射接线和T接模式，形成了以110 kV变电站为中心、分区分片运行的35 kV配电网络。

1.2电网存在的主要问题

该市电网结构的形成及发展有其自身的历史原因和条件。由于该市支柱产业为冶金、建材、煤炭工业等，具有项目建设周期短、负荷需求大的特点，特别是民营企业，项目建设完全依据市场情况，缺乏计划性。而110 kV及以上电压等级电网项目建设周期长，为满足用户负荷需求，该市电网35 kV变电站明显偏多。

由于目前该市220 kV电源点较为缺乏、负荷较为分散、35 kV用户较多，造成35 kV电网存在重复降压情况。由110 kV变电站供电的35 kV变电站共计49座，容量1 294.8 MVA，占110 kV公用变电容量的62.32%，重复降压负荷共计449.09 MW，占到110 kV变电站总负荷的48.38%。因此，该市重复降压情况较为严重，电网网络损耗较大，有必要进一步调整网架结构和优化电压序列。

2　35 kV网络优化思路

为了简化电压序列、避免重复降压，在各地编制的电力中、长期规划中普遍将控制和逐步取消35 kV供电网络作为电网规划的重要原则，即110 kV变电站逐步由三绕组变压器过渡到双绕组变压器，最终将取消110 kV变电站的35 kV电压等级，使110 kV逐步取代35 kV成为配电网的主干网。主要目的是为了适应电网形势发展的需要，同时可降低网络损耗，减少一级变损(110/35 kV)，使35 kV电压等级只保留在220 kV变电站。

针对该市电网的实际情况，从以下两方面因素考虑35 kV电网的优化方案。

(1)截止2015年底，该市共有35 kV专用变电站23座。涉及钢铁、化工、煤矿等行业，合计总变电容量636.65 MVA。这23座变电站中，只有5座由220 kV变电站供电，其余的18座由110 kV变电站供电。35 kV公用变电站40座，变电容量1 239.85 MVA。其中大部分为工业用户供电。这40座变电站中，只有9座由220 kV变电站供电，其余的31座均由110 kV变电站供电。

(2)该市现有220 kV变电站4座，并且其中一座电压序列为220/110/10 kV，目前布点也不均匀。由于220 kV变电站数量有限，其35 kV间隔资源也非常有限。因此，35 kV变电站不可能全部都从220 kV变电站出线。如果距离过远，线路投资也会很大。对于用户来说，这抑制了用户用电的积极性。由于此矛盾的存在，所以现有35 kV变电站近期也不可能全部改造为从220 kV变电站出线，投资费用、通道等问题都不可能很快解决。

从这两方面因素考虑，认为该市35 kV供电网络近期无法取消，且不能很快全部改造为由220 kV变电站供电。而应根据35 kV变电站发展的实际情况对网架进行完善。远期可逐步简化变压层次，避免重复降压。

3　近期35 kV电网存在的必要性

由于该市冶金、建材、煤炭企业发展的不确定性，受变电站建设时间等因素制约，在短时期内无法取消35 kV电压等级。35 kV作为一级标准电压等级，有其特点和经济优势。

(1)35 kV电压可满足负荷密度小的地区需要

首先，该市的地理环境、人口密度分布和经济发展水平各地差异很大，存在一些人口密度稀疏、经济发展慢的农村地区，如位于西北部山区的乡镇，这些地区工业较少，经济以农业和养殖业为主。负荷密度小、负荷分布不均匀，用户无功补偿容量不足，电压水平低。依据35 kV线路的允许供电半径(见表1)，采用35 kV电压可满足负荷密度小地区的供电需求，并可改善当地电网结构。

其次，相对于10 kV电压等级，采用35 kV电压等级具有输送容量大及距离长的优势，供电可靠性也较高。

表1　35 kV线路的允许供电半径

(2)建设35 kV电网具有一定的优势

相对于110 kV输变电工程，35 kV输变电工程具有投资少、占地少、建设时间短的优势。

结合该市电网110 kV和35 kV输变电工程的平均造价情况，每个110 kV输变电首期工程的平均总投资约为3 800万元，每个35 kV输变电首期工程的平均总投资约为990万元。这说明一个35 kV输变电首期工程总投资只是一个110 kV输变电首期工程总投资的1/4左右。因此，根据实际情况酌情建设35 kV电网具有明显的经济优势。

然而，应考虑到35 kV变电站在远期升压改造为110 kV变电站，因此规划建设35 kV变电站时应进行充分的考虑，避免重复建设。

综上所述，使用双绕组变压器的110 kV变电站，适宜建设在负荷密度较大区域或周边地区；负荷密度较小和距220 kV变电站相对较远的地区，应保留35 kV电压等级。另外，离220 kV变较近的负荷中心，适宜建造35 kV电压等级的变电站，可节约投资成本。从该市35 kV变电站的地理分布来看，35 kV变电站相对集中于郊区和农村，并且从将来的发展形势看，35 kV变电站选址都将在远离城区的地方。因此，在当前220 kV变电站布点不足的情况下，离城市和220 kV变电站相对较远的110 kV变电站的35 kV电压等级不应过早取消，待220 kV变电站网络完善以后再考虑逐步取消。

4　结语

为使该市电网拥有技术可行、经济合理的电压序列优化配置方案和网络结构，电网规划中电压序列的选取需按市场经济规律衡量其有效性，应深入电力市场进行细致的调查研究后，紧紧依托市场需求制定、调整并执行。同时，应以政府制定的城市总体发展规划为基础编制电网规划。

该市电网近期应结合新建的220 kV电源点，将35 kV变电站逐步改切到220 kV变电站供电，新建的35 kV变电站均由220 kV变电站提供电源，逐步减少重复降压，减小110 kV变电站的负荷压力，降低线损。按照此方案，参考该市“十二五”期间高压电网规划成果，由110 kV变电站提供电源的35公用kV变电站共31座，占35 kV公用变电站总数的77.50%，切改到220 kV变电站供电的35 kV公用变电站15座，新建的35 kV变电站电源均来自于220 kV变电站，2015年由220 kV变电站提供电源的35 kV变电站占35 kV公用变电站总数的65.22%，减少了降压层次。由于部分35 kV变电站距离220 kV电源点较远，考虑经济性未对其进行改造，今后将随着电源点的建设逐步进行改造。规划后35 kV及以上综合线损较现状降低了0.26%，提高了电力企业的投入产出效益。

远期应简化变压层次，避免重复降压；保证了高一级电压电网的供电容量能可靠地传输给低一级电压电网，具有合理的容载比；低一级电压电网应能支持高一级电压网络。

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JIANG Xiang-sheng. An investigation on voltage class for urban distribution network[J].电网技术，1999,23(2)：31-33，45.

(本文编辑：赵艳粉)

Discussion about A Surname Sequence Optimization of Grid Voltage

GONG Bao-feng，ZHAO Yan-hua，XU Qing-hua，LIU Hang

(Handan Power Supply Company，Handan 056035，China)

Simplified sequence of voltages, avoiding duplicate buck is overall trends in the development of urban power network voltage sequences，This article a case of a county in northern industrial cities, from the power supply network is currently in an analysis of the reality, revealing the main problems in the current power grid, expounding the necessity of transmission network optimization. And on this basis, according to the characteristics of the power grid of the city, from two factors and consider 35kV network on the basis of need, raise short-term and long-term future for the city power grid load, technical feasibility, economic development needs a reasonable sequence of voltage optimization ideas.

35 kV network；Voltage series；Power grid construction

10.11973/dlyny201604006

巩保峰(1979)，男，硕士，工程师，从事电网规划管理工作。

TM715

A

2095-1256(2016)04-0435-03

2016-03-04