淺究電網(wǎng)規(guī)劃中的電壓等級(jí)優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)分析

摘 要：城市電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)期間，要著重考慮電壓的等級(jí)并對(duì)電壓等級(jí)進(jìn)行合理地配置，而對(duì)電壓等級(jí)的考慮以及配置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較同樣必要且關(guān)鍵。論文主要依據(jù)常年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中電壓等級(jí)、序列優(yōu)化以及經(jīng)濟(jì)比較問(wèn)題進(jìn)行深入的探討與分析。

關(guān)鍵詞：城網(wǎng)規(guī)劃 電壓等級(jí) 優(yōu)化 合理配置 經(jīng)濟(jì)比較

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0122-01

1 電壓等級(jí)優(yōu)化

電網(wǎng)規(guī)劃的主要目的是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行和投入資金的削減，在低成本的情況下保證電網(wǎng)安全、平穩(wěn)、正常的運(yùn)行。假設(shè)是把電壓等級(jí)Un作為變量，其他的都是作為常量來(lái)處理的。為了簡(jiǎn)化分析，投資成本以線性函數(shù)的形式來(lái)表示：

C1=a1+bUn

式中，a、b為常數(shù)。假設(shè)負(fù)荷水平、輸電線路長(zhǎng)度以及最大負(fù)荷利用小，運(yùn)行成本與線路電壓的平方成反比。

2 “幾何均值”原則

在目標(biāo)函數(shù)簡(jiǎn)化式中可以清晰發(fā)現(xiàn)，與電壓等級(jí)相關(guān)的費(fèi)用不一定與電壓相關(guān)，與電壓無(wú)關(guān)的費(fèi)用用系數(shù)a表示，比如一些維修費(fèi)用便屬于這一部分；還要的與電壓成正比，這類主要包含初期的投資費(fèi)用、折舊費(fèi)用以及設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用等，以系數(shù)b來(lái)代表；其余還有的與電壓成反比，卻與線路損耗的關(guān)系緊密，這部分用系數(shù)c來(lái)表示。a、b、c則代表著與電網(wǎng)系數(shù)不同方面相關(guān)的數(shù)據(jù)，其關(guān)鍵依據(jù)于電網(wǎng)的負(fù)荷水平、供電半徑及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等。然而，根據(jù)電壓等級(jí)公示計(jì)算出的最佳電壓不能保證與現(xiàn)存的電壓標(biāo)準(zhǔn)相符，其通常狀況下在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓的范圍之間?？梢哉J(rèn)為2個(gè)相鄰的電壓等級(jí)也是經(jīng)濟(jì)的，而且認(rèn)為這3個(gè)電壓等級(jí)是等經(jīng)濟(jì)的，所以有：

得到：

當(dāng)假設(shè)運(yùn)行成本與電壓等級(jí)成反比、而不是與電壓等級(jí)的平方成反比時(shí)，有：

通過(guò)上面的公式說(shuō)明了幾何均值的原則，也就是說(shuō)每個(gè)電壓與相鄰的電壓之間都要滿足上面的兩個(gè)公式之一。

3 電壓等級(jí)序列優(yōu)化

在整個(gè)配電網(wǎng)內(nèi)部，通常有數(shù)個(gè)電壓等級(jí)存在，主要采用多等級(jí)的降壓機(jī)制，但是等級(jí)的數(shù)量以及分配問(wèn)題一直困擾著電力企業(yè)。合理地等級(jí)分配成為電壓等級(jí)規(guī)劃的主要研究與探索方向。配電網(wǎng)的運(yùn)行成本主要涵蓋線路應(yīng)用成本與變壓器相關(guān)的成本，假定電壓等級(jí)的運(yùn)行成本大致相同，則有：C2=b2N

式中，b2為常數(shù)，表示每一電壓等級(jí)的運(yùn)行成本；N為電壓等級(jí)數(shù)。隨著電壓等級(jí)數(shù)量的增加，運(yùn)行成本是成比例增加的。

4 電壓等級(jí)合理配置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

4.1 變電電壓與變壓器參數(shù)與價(jià)格的關(guān)系

經(jīng)過(guò)比較多種可能性的變電電壓等級(jí)組合下的變壓器參數(shù)與價(jià)格，能夠基本確定不同電壓等級(jí)配置效益性：對(duì)常規(guī)的35/0.4 kV與10/0.4 kV配電變壓器各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比較，Uk%幾乎相等，此時(shí)，參考價(jià)格與容量則成反比；常規(guī)110/35 kV與220/10 kV主變壓器各項(xiàng)參進(jìn)行比較，Uk%數(shù)據(jù)也基本相等，空載損耗與負(fù)載損耗也幾乎一樣，參考價(jià)格區(qū)別也相應(yīng)不大；而常規(guī)220/35 kV與220/10 kV主變壓器各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比較，Uk%基本相同，空載損耗與負(fù)載損耗基本相當(dāng)，參考價(jià)格也基本相同。

20/0.4 kV、110/20 kV、220/20 kV變壓器的各種參數(shù)與特征符合上述表述。

4.2 各種變電電壓下主變低壓側(cè)的短路電流

針對(duì)不同的變電電壓組合施行短路的電流研究與探討，能夠基本確定電壓等級(jí)配置的技術(shù)的合理可行性。

對(duì)于主變?nèi)萘康倪x擇方面，則選用系統(tǒng)常用的經(jīng)典容量，其高壓一側(cè)的短路電流一般會(huì)在1o1YGRZhfr5hzZvoLzH2kQg==0～30 kA的區(qū)間之內(nèi)，據(jù)此可以對(duì)變電電壓低壓側(cè)的短路電流的即時(shí)變化情況進(jìn)行分析與了解。

其短路電流計(jì)算結(jié)果如表1所示，二次側(cè)電壓為0.4 kV、Uk%=6.5時(shí)，二次側(cè)短路電流與電壓的關(guān)系如圖1所示，一次側(cè)短路電流為30 kA，Uk%=12.5，不同變電電壓下主變壓器二次側(cè)三相短路電流。

根據(jù)系統(tǒng)的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，在35 kV主變?nèi)萘靠刂圃?.4 MVA之下的情況下，0.4 kV一側(cè)的短路電流才能保證在規(guī)定的范圍之內(nèi)。同時(shí)要保證35 kV配電的電纜線的一定負(fù)荷能力，線路必須經(jīng)過(guò)數(shù)次的串連變壓到相對(duì)分散的低壓配電網(wǎng)。在公網(wǎng)的實(shí)際操作設(shè)計(jì)中，35 kV通常不會(huì)被直接減低到0.4 kV，中間需要完成一次到10 kV的降壓。

從表1可以發(fā)現(xiàn)，110/220變電電壓組合在高壓側(cè)短路電流只有110/10 kV變電電壓組合10 kV側(cè)短路電流的二分之一，如果將10 kV升高到20 kV，中壓電網(wǎng)的供電能力可以大幅度加強(qiáng)，其適應(yīng)能力也會(huì)相應(yīng)增強(qiáng)，同時(shí)其短路電流也能得到有效的控制，那樣就表明在其余條件既定的情況下，20 kV能夠選用較低遮斷容量的斷路器，這樣可以大幅度的降低資金消耗與空間的占用。

其次，結(jié)合表1可以輕而易舉的發(fā)現(xiàn)，在幾乎統(tǒng)一的條件與情況下，220/20 kV變電電壓組合20 kV側(cè)的短路電流只是220/10 kV變電電壓組合20 kV側(cè)的短路電流的50%，保證在20 kA以下極其簡(jiǎn)單、容易控制，所有單單從短路電流控制的立足點(diǎn)出發(fā)，能夠選擇220/20/0.4 kV電壓等級(jí)的配置，那樣110～35 kV電壓等級(jí)，這個(gè)不必要的階段與環(huán)節(jié)便可以省略掉，從而在成本和空間上都是一種有效的節(jié)省與控制。

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