關(guān)于農(nóng)村地區(qū)10 kV架空線路分段的優(yōu)化研究

徐慶華，董 昕，賀春光，穆永保，楊智龍，陳 寧

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056035；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司，石家莊 050011；3.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，石家莊 053099)

關(guān)于農(nóng)村地區(qū)10kV架空線路分段的優(yōu)化研究

徐慶華1，董 昕2，賀春光3，穆永保1，楊智龍1，陳 寧1

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司邯鄲供電公司，河北 邯鄲 056035；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司，石家莊 050011；3.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，石家莊 053099)

10 kV架空線路分段數(shù)量影響到供電可靠性，在一定范圍內(nèi)增加分段數(shù)量可提高供電可靠性，但分段數(shù)超過(guò)一定數(shù)量，供電可靠性不僅不增加，反而可能下降，浪費(fèi)了投資。開(kāi)展10 kV架空線路分段的優(yōu)化研究，有利于通過(guò)優(yōu)化分段提高可靠性。從變電站單條出線的總費(fèi)用對(duì)10 kV架空線路分段的優(yōu)化進(jìn)行了分析，可為我國(guó)農(nóng)村地區(qū)10 kV架空線路分段數(shù)量的選擇提供參考。

中壓配電網(wǎng)；10 kV；架空線路；線路分段

農(nóng)村地區(qū)中壓配電網(wǎng)負(fù)荷分散，電氣元件多并且直接面向電力用戶(hù)，因此10 kV線路因某設(shè)備故障而發(fā)生停電的概率較大。而供電安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同電壓等級(jí)配電網(wǎng)單一元件故障停運(yùn)后，允許損失負(fù)荷的大小及恢復(fù)供電的時(shí)間。對(duì)于停電范圍在2～12 MW的組負(fù)荷，其中不小于組負(fù)荷減2 MW的負(fù)荷應(yīng)在3 h內(nèi)恢復(fù)供電；余下的負(fù)荷允許故障修復(fù)后恢復(fù)供電，恢復(fù)供電的時(shí)間與故障修復(fù)時(shí)間相同[1-4]。因此,開(kāi)展農(nóng)村地區(qū)10 kV架空線路分段優(yōu)化的研究，提出10 kV架空線路分段原則是非常必要的。

1 河北南網(wǎng)10 kV架空線路現(xiàn)狀

目前,河北南網(wǎng)農(nóng)村地區(qū)10 kV架空網(wǎng)線路分段少，一旦線路停電，影響范圍較大，對(duì)供電可靠性指標(biāo)影響較大。經(jīng)濟(jì)性與可靠性這兩個(gè)因素總是相互矛盾的，從最優(yōu)分段數(shù)的相關(guān)研究來(lái)看，要提高供電可靠性，使停電損失減小，就必須增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資成本[5-7]。但是，如果提高可靠性使停電損失的降低小于用于提高可靠性所增加的投資，那么這種建設(shè)投資就沒(méi)有價(jià)值了。

2 10 kV架空線路分段優(yōu)化分析

假設(shè)線路的總費(fèi)用為C，則對(duì)應(yīng)于分段數(shù)的增加，可以計(jì)算電網(wǎng)投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、網(wǎng)損費(fèi)用和停電損失費(fèi)用。這些費(fèi)用相加即可得到變電站單條出線的總費(fèi)用系列值。

C=CI+CO+CL+CF

(1)

(1)CI代表單條出線的總投資年值，考慮時(shí)間因素，即按照折現(xiàn)方法，將不同時(shí)期發(fā)生的費(fèi)用折算為現(xiàn)值。考慮到不同供電設(shè)施的經(jīng)濟(jì)使用年限不同，可采用等年值法，將費(fèi)用現(xiàn)值折算為使用年限內(nèi)的年費(fèi)用。

(2)

式中L——線路長(zhǎng)度；C1——線路單位長(zhǎng)度投資；n1——架空線路使用壽命；N2——負(fù)荷開(kāi)關(guān)數(shù)量；Cf——負(fù)荷開(kāi)關(guān)單價(jià)；n2——負(fù)荷開(kāi)關(guān)使用壽命；N3——斷路器數(shù)量；Cb——斷路器單價(jià)；n3——斷路器使用壽命；r0——折現(xiàn)率。

線路總投資年值隨著可靠率的增加單調(diào)上升。

計(jì)算中架空線路的使用壽命為20年，斷路器使用壽命為20年，負(fù)荷開(kāi)關(guān)的使用壽命為20年，折現(xiàn)率取10%。

架空線路的線型統(tǒng)一取為L(zhǎng)GJ-240。10 kV典型設(shè)備綜合造價(jià)如表1所示。

表1 典型設(shè)備造價(jià)表

(2)C0代表單條出線的年檢修維護(hù)費(fèi)用

C0=δ×(L×C1+N2×Cf+N3×Cb)

(3)

式中δ——年運(yùn)行維護(hù)率取1.5%；L×C1+N2×Cf+N3×Cb——電網(wǎng)的一次投資總額。年檢修維護(hù)費(fèi)用隨著一次投資的增加而單調(diào)上升，因而也隨著可靠率的增加單調(diào)上升。

(3)CL代表線路損耗費(fèi)用。

CL=α×ΔP×τ

(4)

式中α——綜合售電價(jià)取0.52元/kWh；ΔP——線路最大負(fù)荷損耗；τ——最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)取3 200 h。

對(duì)相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，線路損耗費(fèi)用基本保持不變。

(4)CF代表停電損失

CF=CLOSSe+CLOSSs

(5)

式中CLOSSe——停電造成的直接經(jīng)濟(jì)損失；CLOSSs——代表停電造成的間接損失，通常用損失電量所能創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值來(lái)描述。

停電損失隨著可靠率的提高單調(diào)下降，隨著供電可靠性的逐漸提高，線路的停電損失在逐漸減少。當(dāng)可靠性提高到一定水平以后，再提高可靠性則停電損失的減小也會(huì)越來(lái)越不明顯了。

可靠性參數(shù)如表2所示。

(5)其他計(jì)算的前提條件。負(fù)載率均滿足N-1運(yùn)行條件的理論負(fù)載率值，對(duì)于單輻射接線取100%(10 400 kW)，分段單聯(lián)絡(luò)取50%(5 200 kW)，10 kV線路功率因數(shù)統(tǒng)一取0.95。不考慮分支線的影響，并且負(fù)荷均勻分布。

通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)供電半徑取值一定時(shí)，隨著分段數(shù)的遞增是一條下凹的曲線。曲線最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的分段數(shù)值就是該接線模式在此供電半徑下的最優(yōu)分段數(shù)。同一種接線模式，隨著供電半徑的變化，其最優(yōu)分段數(shù)會(huì)呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。

表2 典型設(shè)備故障率表

通過(guò)計(jì)算可以得出,架空線兩種接線模式的最優(yōu)分段數(shù)和供電半徑對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體見(jiàn)表3。

表3 架空線單輻射和單聯(lián)絡(luò)接線的供電半徑和最優(yōu)分段數(shù)對(duì)應(yīng)表

3 結(jié)語(yǔ)

綜合10 kV架空線路分段優(yōu)化的研究?jī)?nèi)容，線路的最優(yōu)分段數(shù)是和供電半徑密切相關(guān)的。隨著供電半徑的增長(zhǎng)，最優(yōu)分段數(shù)也在逐步增加；最優(yōu)分段數(shù)越大，其對(duì)應(yīng)的供電半徑也就越長(zhǎng)。因此，在10 kV架空線路分段數(shù)量選擇時(shí)要根據(jù)10 kV線路接線型式和供電半徑合理選擇分段數(shù)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

徐慶華(1983—)，男，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作。

TM727

A

2095-1256(2017)05-0631-04

2017-07-14

(本文編輯：趙艷粉)