某工业城市电网电压序列优化的探讨

巩保峰， 赵艳华, 徐庆华， 刘 航

国网邯郸供电公司 河北邯郸 056035

某工业城市电网电压序列优化的探讨

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，从供电网现实情况入手分析，明确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，基于两方面因素及考虑35kV电网存在的必要性，提出近期及远期适合该市未来电网负荷发展需求、技术可行、经济合理的电压序列优化配置思路。

电网； 电压序列； 优化

合理配置并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及不同密度负荷的适应性，而且可以降低网络损耗，节省有限的空间资源，减少电网建设和运行成本[1-3]。笔者以北方某县级工业城市为例，结合该市电网现状，提出适合该市未来电网负荷发展需求、技术可行、经济合理的电压序列优化配置思路。

1 该市电网现状

电网规模、地区负荷密度等直接影响供电电压等级的选择和确定，不同的电网规模需要配置不同的电压等级，以实现最大的社会经济效益。通过对该市电网进行统计分析，以了解电网现状和存在的问题。

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其它兄弟县市，区域电网实现跨越式发展，“十二五”完成电网建设投资是“十一五”的5倍多，220kV和110kV电网供电能力分别为2005年的2.7倍和2.09倍。该市目前采用的电压等级主要为220kV、110kV、35kV、10kV和0.4kV。

1.1 电网概况

截至2015年底，该市拥有220kV变电站4座，总变电容量1620MVA；110kV公用变电站18座，变电容量2077.50MVA；110kV用户站3座，变电容量206MVA；35kV公用变电站40座，变电容量1239.85MVA；35kV用户站23座，变电容量636.65MVA。

1.1.1 220kV网架结构

目前，4座220kV变电站中，3座分布在该市市区周围，1座位于该市负荷中心，形成了单回的环式网络。

1.1.2 110kV网架结构

该市110kV电网以各220kV电源点为核心，在网络接线上形成了相对独立的四个供电分区。

110kV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110kV出线间隔和线路走廊，缩短线路，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，供电可靠性稍低。

18座110kV变电站中，13座实现双侧电源供电，占城区变电站总量的72%，供电可靠性高，不易发生整座变电站全停的事故；5座变电站的两路电源来自同一220kV变电站。

1.1.3 35kV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110kV变电站为中心、分区分片运行的35kV配电网络。

1.2 电网存在的主要问题

该市支柱产业为冶金、建材、煤炭业，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，由于110kV及以上电压等级电网项目建设周期长，因此为满足用户负荷需求，该市建设了偏多的35kV变电站。

由于目前该市220kV电源点缺乏，负荷较为分散，35kV用户较多，造成35kV电网存在重复降压情况。由110kV变电站供电的35kV变电站共计49座，容量1294.8MVA，占110kV公用变电容量的62.32%，重复降压负荷共计449.09MW，占110kV变电站总负荷的48.38%。由此可见，目前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 35kV网络优化思路

为了简化电压序列、避免重复降压，各地编制的电力中长期规划普遍将控制和逐步取消35kV供电网络作为重要原则，即110kV变电站逐步由三绕组变压器过渡到双绕组变压器，最终取消110kV变电站的35kV电压等级，使110kV逐步取代35kV成为配电网的主干网。这样做的主要目的是适应电网发展的需要，降低网络损耗，减少一级变损(110kV/35kV)，使35kV电压等级只保留在220kV变电站中。

针对该市电网的实际情况，从以下两方面考虑35kV电网的优化方案。

2.1 该市35kV用户现状

截至2015年底，该市共有35kV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636.65MVA。这23座变电站中，只有5座由220kV变电站供电，其余的18座由110kV变电站供电。

35kV公用变电站40座，变电容量1239.85MVA，其中大部分也是为工业用户供电。40座变电站中，只有9座由220kV变电站供电，其余31座均由110kV变电站供电。

2.2 35kV变电站接入情况

该市现有220kV变电站4座，其中一座电压序列为220kV、110kV、10kV，目前布点不均。

220kV变电站的35kV间隔资源非常有限，因此35kV变电站不可能全部都从220kV变电站出线。如果距离过远，线路投资也会很大，并且会抑制用户用电的积极性。由于此矛盾的存在，现有35kV变电站近期不可能全部改造为从220kV变电站出线，投资费用、通道等问题都不可能在短时间内解决。

从以上两方面考虑，认为该市35kV供电网络近期无法取消，且不能在短时间内全部改造为由220kV变电站供电，因此需要根据35kV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35kV电网存在的必要性

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

3.1 35kV可满足负荷密度小的地区需要

首先，该市各地地理环境、人口密度分布和经济发展水平差异很大，存在一些人口密度稀疏、经济发展慢的农村地区。这些地区工业较少，经济以农业和养殖业为主，负荷密度小，且分布不均匀，用户无功补偿容量不足，电压水平低。依据35kV线路的允许供电半径(表1)，采用35kV可满足负荷密度小的地区供电需求，并可改善当地电网结构。

表1 35kV线路的允许供电半径

输送功率/MW允许供电半径/kmcosφ=0.9cosφ=0.8cosφ=0.7249.852.650.6346.146.644.9540.038.034.7735.432.028.0931.827.723.91030.225.921.11227.523.019.4注:cosφ为功率因数

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

3.2 建设35kV电网具有一定优势

相对于110kV输变电工程，35kV输变电工程具有投资小、占地少、建设时间短的优势。考虑该市电网110kV和35kV输变电工程的平均造价，每个110kV输变电首期工程的平均总投资约为3800万元，每个35kV输变电首期工程的平均总投资约为990万元，这说明一个35kV输变电首期工程总投资只是一个110kV输变电首期工程总投资的1/4，因此根据实际情况酌情建设35kV电网具有明显的经济优势。

然而，考虑到35kV变电站在远期升压改造为110kV变电站的问题，应避免重复建设。

综上所述，使用基于双绕组变压器的110kV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220kV变电站相对较远的地区，可保留35kV电压等级。另外，离220kV变电站较近的负荷中心，适宜建造35kV电压等级的变电站，这样可节约投资成本。从该市35kV变电站的地理分布看，35kV变电站相对集中于郊区和农村，且从将来的发展看，35kV变电站选址都将远离城区，因此，在当前220kV变电站布点不足的情况下，离城区和220kV变电站相对较远的 110kV 变电站中的35kV电压等级不应过早取消，待220kV 变电站网络完善以后再考虑逐步取消。

4 结束语

为使该市电网拥有技术可行、经济合理的网络结构和电压序列优化配置方案，应深入电力市场进行细致调查研究，并紧紧依托市场需求。与此同时，还应以政府制定的城市总体发展规划为基础编制电网规划[4-5]。

建议该市近期结合新建220kV电源点，将35kV 变电站逐步改切至220kV变电站供电，新建35kV变电站均由220kV变电站提供电源，逐步减少重复降压，减小110kV变电站的负荷压力，降低线损。按照此方案，参考该市“十二五”高压电网规划成果，由110kV变电站提供电源的35kV公用变电站共31座，占35kV公用变电站总数的77.50%，若规划改切至220kV变电站供电的35kV 公用变电站有15座，且新建35kV变电站电源均来自于220kV变电站，那么由220kV变电站提供电源的35kV变电站将占35kV公用变电站总数的65.22%，可以减少降压层次。由于部分35kV变电站距离220kV电源点较远，考虑经济性可暂时不进行改造，今后随着电源点的建设再逐步进行改造。规划后35kV及以上综合线损可较现状降低0.26个百分点，进而提高电力企业的投入产出效益。

远期建议简化变压层次，避免重复降压，保证高一级电压电网的供电容量能可靠地传输至低一级电压电网，具有合理的容载比，与此同时，低一级电压电网应能支撑高一级电压网络。

[1] 何春庚，钟清.广东35kV电压等级电网的发展现状与趋势[J].广东电力，2005，18(5)： 21-25.

[2] 萧国泉，徐绳均.电力规划[M].北京： 水利电力出版社，1993.

[3] 丁毓山，杨勇.农村电网规划与改造[M].北京： 中国电力出版社，2001.

[4] 董振亚.对当前城市电网建设和改造中若干技术热点问题的思考[J].电网技术，1999，23(3)： 66-70.

[5] 姜祥生.城网配电电压等级研究[J].电网技术，1999,23(2)： 31-33，45.

Simplifying voltage sequence and avoiding repeated reduction of voltage is the overall trend in development of voltage sequence of urban power grid. Took a northern industrial city of county level as the sample to start an analysis on the realities of the power supply grid in order to define the main problems currently exist in the grid and explaine the necessity of grid optimization. On this basis and in view of the characteristics of the city’s power grid as well as the consideration of two factors and the necessity of the presence of 35kV power grid, proposed an approach for optimal allocation of the voltage sequence that should be feasible in technology and reasonable in economy while being able to satisfy the future requirement of the city’s grid load both in the near future and in long term development.

Power Grid； Voltage Sequence； Optimization

2016年1月

巩保峰(1979— )，男，硕士，工程师，主要从事电网规划管理工作， E-mail： non98@sohu.com

TM727

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1674-540X(2016)03-009-03