某市10 kV電網(wǎng)線路規(guī)劃設(shè)計(jì)及其改造工程估算

宮建鋒，靳盤龍，吳國(guó)峰，郭 寧

(國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，寧夏 銀川 750002)

0 引言

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)許多城市都不斷采用更加復(fù)雜的配電網(wǎng)系統(tǒng)，如果繼續(xù)采用之前的電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案則不能滿足這類配電網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展需求，由此便可能導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行故障[1-3]。為了更加精確分析配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)先對(duì)其負(fù)荷情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，考慮到當(dāng)前獲得廣泛使用的網(wǎng)格法負(fù)荷預(yù)測(cè)方法必須對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，同時(shí)還需綜合分析多種影響因素，將其應(yīng)用于不同領(lǐng)域時(shí)需滿足特定的條件，使預(yù)測(cè)效率顯著降低并阻礙了配電網(wǎng)的配置過程[4-8]。

進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的過程是利用前期電力負(fù)荷數(shù)據(jù)來推斷負(fù)荷的后續(xù)變化規(guī)律及其可能出現(xiàn)的各類情況。對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)已經(jīng)成為規(guī)劃電網(wǎng)系統(tǒng)的重要依據(jù)，是否能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的目標(biāo)將直接影響到電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，這就要求必須提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的科學(xué)性[9-12]。到目前為止主要形成了兩種電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)方法。第一種是以回歸分析方法并結(jié)合前期用電數(shù)據(jù)實(shí)施預(yù)測(cè)。第二種是負(fù)荷密度分析方法，是利用負(fù)荷密度來完成預(yù)測(cè)的過程。根據(jù)以上分析，本文在分析10 kV電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)原則的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了電站規(guī)劃方案以及線路規(guī)劃。

1 10 kV電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)原則

10 kV中壓配電網(wǎng)遵循“電網(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰合理、配電線路設(shè)備選型合規(guī)”的規(guī)劃技術(shù)原則，根據(jù)負(fù)荷分布采用多種接線模式和配電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電可靠性的多元化需求。隨著分布式能源的快速發(fā)展，10 kV中壓配電網(wǎng)作為分布式能源的重要接入途徑，其功率分布存在很大不確定性，更需制定清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

某市區(qū)中壓配電網(wǎng)電纜網(wǎng)宜選用單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，架空網(wǎng)宜選用單聯(lián)絡(luò)、多分段適度聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)。某市各類供電區(qū)域中壓配電網(wǎng)主干網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接線方式如表1所示。

表1 中壓配電網(wǎng)主干網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接線方式推薦表

(1)架空網(wǎng)典型接線

單聯(lián)絡(luò)接線如圖1所示。這種接線模式由兩條饋線通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)或開關(guān)站構(gòu)成，包括同一變電站不同母線間的站內(nèi)聯(lián)絡(luò)和不同變電站間的聯(lián)絡(luò)，此種接線方式應(yīng)用于城郊地區(qū)、縣城區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。

圖1 架空單聯(lián)絡(luò)接線模式

多分段適度聯(lián)絡(luò)接線如圖2所示。此種接線方式應(yīng)用于中小工業(yè)開發(fā)區(qū)或農(nóng)村地區(qū)。

圖2 架空多分段適度聯(lián)絡(luò)接線模式

(2)電纜網(wǎng)典型接線

電纜單環(huán)網(wǎng)接線如圖3所示。單環(huán)網(wǎng)接線形式為城市10kV配電網(wǎng)目標(biāo)年的基本接線形式。

圖3 電纜單環(huán)網(wǎng)接線模式

電纜兩環(huán)網(wǎng)接線如圖4所示。此種接線形式應(yīng)用于負(fù)荷密集和重要用戶集中的地區(qū)，其他地區(qū)可在條件成熟時(shí)將兩個(gè)單環(huán)網(wǎng)構(gòu)成此種多分段兩聯(lián)絡(luò)的雙環(huán)網(wǎng)形式，以進(jìn)一步提高供電可靠性。

圖4 電纜兩環(huán)網(wǎng)接線模式

1.2 線路

(1)10 kV配電線路導(dǎo)線截面選擇應(yīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，同一類型供電區(qū)內(nèi)主干線截面宜一致，應(yīng)按遠(yuǎn)期規(guī)劃一次選定。規(guī)劃聯(lián)絡(luò)線和分支線時(shí)，如果其可能發(fā)展為主干線，則應(yīng)按主干線截面進(jìn)行規(guī)劃。某市區(qū)10kV線路導(dǎo)線截面宜參照推薦表進(jìn)行選取。

表2 10 kV線路導(dǎo)線截面推薦表

(2)中壓線路供電半徑滿足末端電壓質(zhì)量要求。原則上B(城)類供電區(qū)域供電半徑不宜超過3 km；C(農(nóng))類不宜超過5 km；D類不宜超過15 km。

(3)為提高供電可靠性和安全性，在C類及以上10 kV架空線路盡量采用架空絕緣線。

2 10 kV變電站規(guī)劃方案

2.1 10 kV變電量需求

結(jié)合網(wǎng)供負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果及現(xiàn)狀電網(wǎng)建設(shè)情況，按照容載比2.2計(jì)算主變?nèi)萘啃枨笊舷?，再結(jié)合各分區(qū)現(xiàn)有變電站容量情況，計(jì)算規(guī)劃年所需新增容量。

到2020年，某市區(qū)10 kV變電量需求為1 302 MVA，無需新增變電量；B類供電分區(qū)10 kV變電量需求為226 MVA，無需新增變電量；到2020年，C類供電分區(qū)10 kV變電量需求為205 MVA，無需新增變電量；到2020年，D類供電分區(qū)1 010 kV變電量需求為871 MVA，無需新增變電量。

表3 某市區(qū)10 kV分區(qū)變電量需求分析

2.2 供電區(qū)容載比校核

綜合某市區(qū)10 kV變電量需求預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)規(guī)劃期內(nèi)的10 kV容載比進(jìn)行校核。表4給出了某市區(qū)10 kV變電容載比校核表。2018年某市區(qū)10 kV網(wǎng)供負(fù)荷為547 MW，10 kV容載比為3.6。某市地區(qū)以發(fā)展旅游業(yè)為主，目前正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)時(shí)期，引入較多高精尖產(chǎn)業(yè)，用戶對(duì)供電可靠性要求較高，且需雙電源供電保障，用戶將處于快速發(fā)展階段，電網(wǎng)需要超前謀劃，提前布局，適度超前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，需新建10 kV變電站提高電網(wǎng)供電裕度。規(guī)劃期間，新增變電量合計(jì)明顯增加，且隨著用戶的發(fā)展容載比將逐步降低至合理區(qū)間。

表4 某市區(qū)10 kV變電容載比校核表

3 10 kV電網(wǎng)線路規(guī)劃

按照配電室、箱式變以及柱上變等分類提出典型臺(tái)區(qū)低壓側(cè)配套工程的設(shè)計(jì)方案，城市中心區(qū)(B類供電區(qū))；縣城城區(qū)、工業(yè)園區(qū)(C類供電區(qū))可適當(dāng)擴(kuò)大，但應(yīng)控制在400 m以內(nèi)，農(nóng)村地區(qū)(D類供電區(qū))負(fù)荷點(diǎn)較為分散，根據(jù)D類供電區(qū)的點(diǎn)負(fù)荷分布情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，D類供電區(qū)供電半徑調(diào)整為不大于500 m。

10 kV電網(wǎng)應(yīng)滿足分布式電源的接入要求，電源容量在8 kW及以下，并網(wǎng)電壓等級(jí)為220 V；電源容量在8～400 kW，并網(wǎng)電壓等級(jí)為380 V。在分布式電源接入前，應(yīng)對(duì)接入的線路載流量、變壓器容量進(jìn)行校核，并對(duì)接入的線路、開關(guān)等進(jìn)行短路電流和熱穩(wěn)定校核，如有必要也可進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性校核。

配電室典型方案：一般配置雙路電源、兩臺(tái)變壓器，單臺(tái)容量不超過800 kVA，中壓側(cè)一般采用環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)，低壓為單母線分段帶聯(lián)絡(luò)。中壓側(cè)2回進(jìn)線，低壓側(cè)4～24回出線；箱式變典型方案：盡量安裝于負(fù)荷中心，容量不大于630 kVA，線路采用電纜敷設(shè)，供電半徑不超過250 m；柱上變典型方案：柱上變壓器安裝采用雙桿架設(shè)，容量不超過400 kVA，低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)配電總表箱，供電半徑不超過500 m，接戶線材用35 mm2絕緣線自桿上引下，安裝配電箱。干線長(zhǎng)度推薦B類地區(qū)干線長(zhǎng)度200 m，C類地區(qū)干線長(zhǎng)度300 m，D類地區(qū)干線長(zhǎng)度400 m。

配電變壓器應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分布情況盡可能布置在負(fù)荷中心，根據(jù)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)負(fù)荷情況優(yōu)化配變?nèi)萘?，縮短低壓供電半徑。2019～2020年間，新建低壓架空線路389.38 km，低壓電纜線路3.5 km；無改造工程?！笆奈濉逼陂g，新建低壓架空線路638.31 km，低壓電纜線路45.5 km；無改造工程。

表5 某市區(qū)10 kV電網(wǎng)線路新建及改造工程量估算

4 結(jié)論

為規(guī)范某市高質(zhì)量配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)，落實(shí)本地化、差異化的配電網(wǎng)規(guī)劃理念，在《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》的基礎(chǔ)上，明確了高質(zhì)量配電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(1)某市正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)時(shí)期，引入較多高精尖產(chǎn)業(yè)用戶將處于快速發(fā)展階段，電網(wǎng)需要超前謀劃，提前布局，適度超前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，需新建10 kV變電站提高電網(wǎng)供電裕度。

(2)配電變壓器應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分布情況盡可能布置在負(fù)荷中心，根據(jù)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)負(fù)荷情況優(yōu)化配變?nèi)萘?，縮短低壓供電半徑。2019～2020年間，新建低壓架空線路389.38 km，低壓電纜線路3.5 km；無改造工程。

(3)某市區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)符合《高質(zhì)量配電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)咨詢》成果要求，還應(yīng)符合國(guó)家、行業(yè)及國(guó)網(wǎng)公司現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。