关于农村地区10 kV架空线路分段的优化研究

徐庆华，董 昕，贺春光，穆永保，杨智龙，陈 宁

(1.国网河北省电力公司邯郸供电公司，河北 邯郸 056035；2.国网河北省电力公司，石家庄 050011；3.国网河北省电力公司经济技术研究所，石家庄 053099)

关于农村地区10kV架空线路分段的优化研究

徐庆华1，董 昕2，贺春光3，穆永保1，杨智龙1，陈 宁1

(1.国网河北省电力公司邯郸供电公司，河北 邯郸 056035；2.国网河北省电力公司，石家庄 050011；3.国网河北省电力公司经济技术研究所，石家庄 053099)

10 kV架空线路分段数量影响到供电可靠性，在一定范围内增加分段数量可提高供电可靠性，但分段数超过一定数量，供电可靠性不仅不增加，反而可能下降，浪费了投资。开展10 kV架空线路分段的优化研究，有利于通过优化分段提高可靠性。从变电站单条出线的总费用对10 kV架空线路分段的优化进行了分析，可为我国农村地区10 kV架空线路分段数量的选择提供参考。

中压配电网；10 kV；架空线路；线路分段

农村地区中压配电网负荷分散，电气元件多并且直接面向电力用户，因此10 kV线路因某设备故障而发生停电的概率较大。而供电安全标准规定了不同电压等级配电网单一元件故障停运后，允许损失负荷的大小及恢复供电的时间。对于停电范围在2～12 MW的组负荷，其中不小于组负荷减2 MW的负荷应在3 h内恢复供电；余下的负荷允许故障修复后恢复供电，恢复供电的时间与故障修复时间相同[1-4]。因此,开展农村地区10 kV架空线路分段优化的研究，提出10 kV架空线路分段原则是非常必要的。

1 河北南网10 kV架空线路现状

目前,河北南网农村地区10 kV架空网线路分段少，一旦线路停电，影响范围较大，对供电可靠性指标影响较大。经济性与可靠性这两个因素总是相互矛盾的，从最优分段数的相关研究来看，要提高供电可靠性，使停电损失减小，就必须增加网络建设的投资成本[5-7]。但是，如果提高可靠性使停电损失的降低小于用于提高可靠性所增加的投资，那么这种建设投资就没有价值了。

2 10 kV架空线路分段优化分析

假设线路的总费用为C，则对应于分段数的增加，可以计算电网投资、运行维护费用、网损费用和停电损失费用。这些费用相加即可得到变电站单条出线的总费用系列值。

C=CI+CO+CL+CF

(1)

(1)CI代表单条出线的总投资年值，考虑时间因素，即按照折现方法，将不同时期发生的费用折算为现值。考虑到不同供电设施的经济使用年限不同，可采用等年值法，将费用现值折算为使用年限内的年费用。

(2)

式中L——线路长度；C1——线路单位长度投资；n1——架空线路使用寿命；N2——负荷开关数量；Cf——负荷开关单价；n2——负荷开关使用寿命；N3——断路器数量；Cb——断路器单价；n3——断路器使用寿命；r0——折现率。

线路总投资年值随着可靠率的增加单调上升。

计算中架空线路的使用寿命为20年，断路器使用寿命为20年，负荷开关的使用寿命为20年，折现率取10%。

架空线路的线型统一取为LGJ-240。10 kV典型设备综合造价如表1所示。

表1 典型设备造价表

(2)C0代表单条出线的年检修维护费用

C0=δ×(L×C1+N2×Cf+N3×Cb)

(3)

式中δ——年运行维护率取1.5%；L×C1+N2×Cf+N3×Cb——电网的一次投资总额。年检修维护费用随着一次投资的增加而单调上升，因而也随着可靠率的增加单调上升。

(3)CL代表线路损耗费用。

CL=α×ΔP×τ

(4)

式中α——综合售电价取0.52元/kWh；ΔP——线路最大负荷损耗；τ——最大负荷损耗小时数取3 200 h。

对相同的网络结构来说，线路损耗费用基本保持不变。

(4)CF代表停电损失

CF=CLOSSe+CLOSSs

(5)

式中CLOSSe——停电造成的直接经济损失；CLOSSs——代表停电造成的间接损失，通常用损失电量所能创造的经济产值来描述。

停电损失随着可靠率的提高单调下降，随着供电可靠性的逐渐提高，线路的停电损失在逐渐减少。当可靠性提高到一定水平以后，再提高可靠性则停电损失的减小也会越来越不明显了。

可靠性参数如表2所示。

(5)其他计算的前提条件。负载率均满足N-1运行条件的理论负载率值，对于单辐射接线取100%(10 400 kW)，分段单联络取50%(5 200 kW)，10 kV线路功率因数统一取0.95。不考虑分支线的影响，并且负荷均匀分布。

通过计算可以发现，当供电半径取值一定时，随着分段数的递增是一条下凹的曲线。曲线最低点所对应的分段数值就是该接线模式在此供电半径下的最优分段数。同一种接线模式，随着供电半径的变化，其最优分段数会呈现规律性的变化。

表2 典型设备故障率表

通过计算可以得出,架空线两种接线模式的最优分段数和供电半径对应关系，具体见表3。

表3 架空线单辐射和单联络接线的供电半径和最优分段数对应表

3 结语

综合10 kV架空线路分段优化的研究内容，线路的最优分段数是和供电半径密切相关的。随着供电半径的增长，最优分段数也在逐步增加；最优分段数越大，其对应的供电半径也就越长。因此，在10 kV架空线路分段数量选择时要根据10 kV线路接线型式和供电半径合理选择分段数量。

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Optimizationof10kVOverheadLineSectionalizinginRuralAreas

XU Qinghua1，DONG Xin2，HE Chunguang3，MU Yongbao1，YANG Zhilong1，CHEN Ning1

(1. Handan Power Supply Company, State Grid Hebei Electric Power Company, Handan 056035；2. State Grid Hebei Electric Power Company, Shijiazhuang 050011；3. Economic and Technology Research Institute, State Grid Hebei Electric Power Company, Shijiazhuang 053099)

The 10 kV overhead line section number affects the reliability of power supply. Increaasing the number of line sections to a certain range can improve the reliability of power supply, but if the number of sections exceeds a certain limit, the reliability of power supply can not be improved, but may decline, resulting in investment waste. Therefore, to carry out the optimization study on 10 kV overhead line sectionalizing is conducive to improving the reliability. This paper analyzed the optimization considering the total cost of the substation single outlet, providing reference for choosing 10 kV overhead line section number in China′s rural areas.

MV distribution network; 10 kV; overhead lines; line sectionalizing

10.11973/dlyny201705033

徐庆华(1983—)，男，工程师，从事电网规划管理工作。

TM727

A

2095-1256(2017)05-0631-04

2017-07-14

(本文编辑：赵艳粉)