农村地区35kV变电站负荷转供对策研究与应用实践

聂仕军，易先松，廖华西，高立兵，詹 利，林 喆

（国网湖南长沙供电公司，湖南 长沙410000）

湖南农村地区以居民用电为主，部分地区有少量加工负荷，总体负荷密度低，夏冬季、春节等节假日阶段性用电特征突出。供电电源主要来自于110kV变电站和35kV变电站，而35kV变电站在山区应用较为广泛，其中部分变电站仅由一条35kV输电线路单电源供电，其10kV配电线路供电半径相对较长。负荷密度低导致山区变电站布点少，供电电源点分布较为稀疏，因此农村地区配电线路互联率、N-1率不高，负荷转供能力偏弱。自2020年以来，国网湖南供电公司启动“向配网开战”攻坚工程，全力提高供电可靠性，管理相对薄弱的35kV输变电设备得到前所未有的重视和关注，技改大修、租赁、基建等项目资金大量投入35kV输变电设备改造，35kV变电站计划检修周期由9年缩短至6年，35kV变电站整站、整段停电需求大，像10kV开关柜改造停电时间可能长达1个月[1]。因此，如何将35kV变电站负荷全部转出配合输电线路和变电站改造关系到项目实施和农村居民供电可靠性。

1 农村35kV变电站负荷特点

以湖南浏阳为例，东北部是典型的农村地区，特别是110kV紫薇变电站供电区，农村占绝对比例。因浏阳东北部位于连云山脉，大围山镇、张坊镇、达浒镇有较多小型水电站，丰水季节发电量大，35kV张坊变电站、东门变电站为纯负荷送出。因35kV张坊变电站、东门变电站、七宝山变电站有技改、租赁和基建项目需实施，又是典型的农村变电站，因此选择上述三者进行分析。

35kV张坊变电站由35kV紫张线单电源供电，站内主变2台，分别为10MW和5MW，站内两段10kV母线供带有7条配电线路，其中上洪线、金钟皂线、人溪线带有一定小水电负荷，白石桥线、人溪线与其他变电站线路互联，最大送入负荷3～4MW。

35kV东门变电站由35kV紫张线、官东线双电源供电，站内主变2台，分别为8MW和5MW，站内两段10kV母线供带有6条配电线路，其中大围线、源丰线、白沙线有较多小水电负荷，中岳线、公园线与其他变电站线路互联，最大送入负荷4～5MW。

35kV七宝山变电站由35kV永七Ⅰ、Ⅱ回供电，站内主变2台，分别为6.3MW和5MW，站内两段10kV母线供电有7条配电线路，其中农庄线、博隆Ⅰ、Ⅱ回为用户专线，蒋埠线中有一个大用户用电占比超过80%，石佳线、升平线与其他变电站线路互联，最大送入负荷4～5MW。

3个变电站因单电源和35或10kV单母线问题，施工中经常面临全站停电。上述3个变电站2020年各月负荷数据详如表1所示。

表1 张坊变电站、东门变电站、七宝山变电站2020年全年负荷 MW

35kV张坊变电站全站负荷较大主要发生在5—7月、11—12月，1—4月、8—10月负荷较低；35kV东门变电站全站负荷较大主要发生在5—6月、9—10月，1—4月、7—8月、11—12月负荷较低；35kV七宝山变电站全站负荷较大主要发生在2—3月，其余月负荷较低，该变电站约有5MW专变负荷。

受降雨量影响，小水电发电负荷不同年份可能存在差异，加之生产企业经营状况变化，可能会造成整站负荷不同年份相同月有一些差异。

2 负荷转供通道建立策略

短距离小成本配电线路互联。虽然农村线路单辐射较多，但村与村距离较近，给短距离互联创造了条件。虽然支线线径多为直径35～70mm2，但农村地区在春秋季检修时期负荷低至度夏度冬负荷的1/3，可以把支线互联作为计划检修的转供通道。为解决35kV张坊变电站配网负荷转供通道难题，2020年浏阳供电公司在35kV张坊变电站白石桥线中塘支线（线径直径70mm2）#30杆与35kV东门变电站公园线花门支线（线径直径50mm2）#65杆之间架设1.7km互联线路，如图1所示，线路采用JKLYJ-10-50钢芯绝缘导线，载流量200A，为单电源变电站——张坊变电站建立了第一条配网转供通道，张坊变电站配网负荷转供提供了可能。短距离小成本配电线路互联主要针对新架设线路长度小于1km的情况，以减少投资，合理利用运维资金。另外，相邻环网柜电缆互联、架空线利用电缆下火与临近环网柜互联两种类型成本较为低廉，可解决部分城镇地区线路互联难题。

图1 35kV张坊变电站白石桥线与公园线互联图

站外装设环网柜形成10kV“旁母”。35kV变电站典型设计每台主变配置4个10kV馈线间隔，即两台主变的35kV变电站最多可以有8回出线。常用的环网柜为“两进四出”，即6个间隔。因不同线路之间有一些联络通道，因此6个间隔环网柜基本满足35kV变电站整站负荷转供需要。联络方法是在变电站10kV架空出线#1杆安装隔离开关，使用电缆在#1杆隔离开关靠线路侧下火接入环网柜，即有6条线路接入环网柜，核相正确后即可进行合环转供，转供过程无需停电。通过上述方法，在变电站围墙外形成了10kV“旁母”，此模式与移动变电站[2]有一定相似。

上述用配网互联解决变电站整站负荷转供的方式，投资小，成效好，有利于在主网投资有限情况下显著提高配网供电可靠性[3-4]。

2 转供可行性分析与负荷调节方法

通过配网方式转供35kV整站负荷，往往面临一条线路供电2～3条甚至更多的情况，配电网运行风险较大，因此避免在雷暴雨天气下进行。除运行风险外，配网转供因供电线路增长造成末端用户存在低电压，用电质量下降。为了保障供电可靠性与供电质量，在配网网架水平允许的条件下，尽量避免每条线路供带的用户过多。但因农村地区10kV配电线路互联少，转供通道缺乏，因此在广大农村地区特别是山区在主网检修时配电线路“一带多”难以避免。控制用电负荷小于“转供送入+内部发电”负荷是整站负荷转供的必要条件，因此制定转供对策前首要是分析整站用电负荷与转供送入负荷的大小，其次是采用小水电、中压发电车等手段在10∶00—12∶00、16∶00—20∶00进行顶峰发电，再者是通过控制专变用户错峰、避峰生产，避免与普通居民用户“抢电”[5]。下面以张坊变电站2021年9月3日停电为例进行负荷分析，如图2、表2所示。

表2 张坊变电站9月3日负荷预测与转供分析 MW

图2 35kV张坊变电站线路互联与负荷转供图

停电前，国网湖南长沙供电公司根据天气、近期降雨量、专变生产情况对张坊变电站负荷进行预测，预计最高负荷出现在午高峰或晚高峰，最大负荷5.4MW左右。其中可控制的专变负荷约0.8MW，可组织顶峰的小水电负荷约0.6MW，在两个配电互联通道送入3.5MW的情况下，预计负荷缺口0.5MW，因此，需要启动10kV中压发电车在午高峰、晚高峰进行发电顶峰。目前长沙供电公司装备有1000kW中压发电车2台，可通过带电作业的方式进行搭头[6]，实现不停电并网发电顶峰。

在非高峰用电时间，在控制专变生产负荷的情况下，转供送入负荷满足使用张坊变电站供电区使用需要，无需组织发电。

3 应用案例

3.1 35kV东门变电站整站负荷转出

因35kV东门变电站站内10kV出线柱上开关和隔离开关需技术改造，需对每段10kV母线停电3～4天施工，其中10kV母联3001刀闸改造需对两段母线同时停电1天。为解决此问题，2019年通过农网改造项目将35kV东门变电站10kV中岳线与110kV紫薇变电站10kV达镇线互联，形成关键转供通道。两站距离约30km，供电半径虽大，但在小水电密集区并不罕见[7]。

东门变电站辖区小水电丰富，负荷低谷期需外送发电负荷；负荷高峰时段，通过组织小水电站集中发电顶峰，外送通道可满足负荷送入要求。为保障末端电压，将110kV紫薇变电站10kV母线电压调整至10.5～10.7kV，同时将35kV东门变电站电容器保持在投入状态，转供期间东门变电站电压处于10.1～10.7kV之间，可以满足居民用电要求。2020年9月3日东门变电站站内停电，所有东门变电站负荷转移至环网柜供电，整个工程改造期间减少停电11000h·户以上如图3、表3所示。

图3 35kV东门变电站线路互联与负荷转供图

表3 东门变电站9月3日负荷预测与转供分析 MW

3.2 35kV七宝山变电站整站负荷转出

因35kV七宝山变电站需进行整站综自改造和10kV开关柜整体更换，涉及配电室电缆沟重做施工周期45天，整站停电2～3次，负荷转供不可避免。35kV七宝山变电站10kV石佳线与110kV永镇线互联，35kV七宝山变电站10kV升平线与35kV张坊变电站10kV人溪线互联，最大送入负荷4～5MW。第一次停电安排在2021年9月24日，因此公司利用退役旧环网柜及电缆完成站外互联，建立站外“旁母”通道。环网柜301间隔用于博隆矿业专线—博隆I回供电，仅用于变电站停电期间矿井内抽水、井梯等保安用电。

因该站位于矿区，用电大户为两家矿产开发企业，因此停电期间组织两家企业停产，仅使用保安用电，预计可压降负荷5MW。该站居民负荷2.5MW转供通道可以满足使用要求。9月24日七宝山变电站进行停电电缆过渡施工，该站所有居民负荷全部通过站外环网柜（石佳线供电）、人溪线转供，减少停电3200h·户以上，如图4、表4所示。

表4 七宝山变电站9月24日负荷预测与转供分析 MW

图4 35kV七宝山变电站线路互联与负荷转供图

4 结束语

农村地区因负荷密度小，变电站布点相对较少，输配线路供电半径长，加之历年来35kV变电站运维及技改投资相对不足、配电线路运维环境不良，造成农村地区供电可靠性较城市地区有较大差距。近年来大量改造项目的投入，造成35kV变电站及供电线路面临长时间、多次停电，为了解决此问题，本文提出利用短距离小成本配网互联、站外装设环网柜“旁母”的方式解决35kV变电站转供手段欠缺的困境，并按居民负荷、专变生产负荷、小水电负荷3种类型分析用电负荷特性，综合运用负荷转供送入、生产企业停电“让电”、小水电站和中压发电车顶峰等手段，实现35kV变电站停电期间的负荷全转出，减少居民用户停电时长和次数。上述方法在长沙供电公司张坊变电站、东门变电站、七宝山变电站3个农村变电站得到实际应用并发挥预期效果，大幅度减少或避免了主网改造停电对配电网的影响，较大幅度提高农村地区供电可靠性。此方法将配电线路互联与负荷调节控制有机结合运用，在广东、湖南、福建、四川、贵州等南方小水电密集且负荷密度低的农村地区可广泛推广使用，减少计划停电对社会经济造成的损失。