高負荷密度配電網220kV直配20kV電壓層級簡化供電模式研究

陳時飛 李飛

摘 要：220/20kV供電模式在法國巴黎、新加波等國際化大都市核心區得到廣泛應用，并在供電可靠性和技術經濟性指標上表現優異。我國蘇州工業園區和遼寧本溪供電公司采用20kV作為中壓配電電壓以來已有相當多的運行經驗。前者是負荷集中、密度高的發達工業區，采用全電纜線路；后者是負荷分散、密度低、供電半徑大的農村地區，采用全架空線路，是兩個具有典型意義的案例。但對于電網技術經濟比選中電壓等級“強—簡—強”配合的精髓尚未完全采用。

關鍵詞：配電網 220直配20 供電模式

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（b）-0039-02

1 國內外應用實例

1.1 新加坡電網

新加坡配變站原以230/66及66/22kV兩級變壓為主，近年來大量采用230/22kV變電站。其中22kV為中壓配電網，采用以變電站為中心的花瓣形網架、合環運行模式；400V低壓配電網采用環網連接、開環運行模式，每個環網的兩路或三路電源來自不同的22kV上級電源點。

1.2 巴黎電網

其中巴黎主城區范圍106km2，2015年尖峰負荷3600MW，采用225kV電網采用輻射型結構供電，由36座225/20kV變電站分布在3個同心圓上，20kV主干電網依托這3個同心圓形成手拉手環網結構。

1.3 珠海電網

我國南網公司中珠海電網已采用該供電模式，目前如珠海橫琴自貿片區內已全部退出原有110kV及10kV電壓等級，共建設3座220/20kV變電站，主變配置規模均為2×100MVA；220kV采用環網供電，20kV采用單環網供電，并逐步過渡至雙環網接線形式。

2 高負荷密度區示例

對浙江省某規劃新區進行研究，對象屬于高負荷密度區。

2.1 規劃邊界條件

根據初步建模分析，在試點區域實施220/20kV供電模式在節約投資、減少資源占用等方面均有較大優勢。

為了優化分析，模型按以下約定構建：（1）負荷均勻分布。同一負荷密度下，各種電壓序列所用的配電變壓器容量相同；（2）改變中壓及以上電壓序列不影響低壓網絡，故不計及低壓網絡；（3）除500kV電源點外，變電站按全部新建考慮，不考慮變電站改造因素；（4）遠景飽和年，220kV網架采用典型的“口”字型、“日”字型雙環網結構，110kV網架采用典型的“四線六變”結構，20kV網架采用“環式”結構；（5）采用220/110/20kV供電序列，單座220kV變電站最終規模按3×240MVA考慮，單座110kV變電站最終規模按3×80MVA考慮；采用220/20kV供電序列，單座220kV變電站最終規模按3×120MVA考慮。負載率按50%控制。

根據邊界條件，優化模型中區塊總面積為72km2，飽和負荷為2880MW。

2.2 相關數據推算

原110kV線路和變電站全部退出運行，同時220kV變電站數量增加1倍，變電站整體數量由原32座建設為16座，推算20kV供電半徑為原來的2倍。

假定使用的20kV線路數量一致，則按原方案容載比2.0考慮，220/110/20kV供電序列單座110kV變電站20kV出線間隔30個，220/20kV供電序列變電站出線間隔數應為48個。

2.3 經濟技術比選

采用220/110/20kV供電序列，220kV、110 kV、20kV變（配）電站數量分別為8座、24座和360座；220kV、110 kV、20kV線路長度分別為110.4km、129.5km、749.1km。采用220/20kV供電序列，220kV、20kV變（配）電站數量分別為16座和360座；220kV、20kV線路長度分別為119.3km、876.3km。

參考國家電網公司輸變電工程通用造價，采用220/20kV供電序列和220/110/20kV供電序列的最終規模造價分別為70.68億元和78.76億元。

假定隨著區塊負荷的增長，電網建設按2020、2030、2040年三個階段等額投資，并綜合考慮折舊維護、能損費用的因素，采用220/20kV供電序列和220/110/20kV的年費用分別為47885萬元和54634萬元，優化電壓序列后，年費用將降低12%。

2.4 資源占用情況

從變電站占地面積看，220/110/20kV變電站占地面積按0.6653hm2考慮（參考國網典設220-A2-3方案）；110/20kV變電站占地面積按0.24hm2考慮（參考國網典設110-A3-3方案）；220/20kV變電站占地面積按0.53hm2（112.25m×47m）考慮（參考國網典設220/35kV的220-A2-6方案）。

采用220/20kV供電序列和220/110/20kV供電序列的變電站占地面積分別為8.48hm2和11.08hm2，優化電壓序列后，將減少變電站用地面積2.60hm2，節省約23.5%的土地。

從廊道占用看，優化電壓序列后，500kV變電站220kV一級送出線路按隧道方式敷設，路徑長度將減少2.9km；其余220kV線路路徑長度比將增加7.4km；減少110kV電纜長度129.5km，110kV路徑可結合220kV電纜路徑敷設，會影響220kV電纜隧道或電纜溝管孔規模；20kV電纜，暫按同一廊道敷設12回20kV電纜考慮，約增加電纜廊道10.6km。

3 下一步工作

優化確定電網網架結構，變電站主接線形式和主變規模。初步考慮220kV電網繼續沿用“口”字型、“日”字型雙環網典型結構，20kV網架結合供電可靠性分析，在現有雙環網基礎上做進一步優化；變電站220kV側采用雙母線接線方式，20kV側采用單母六分段環形接線，主變采用國網典型設備，主變規模為3×120MVA。

深化220/20kV變電站設計方案，修訂世紀城規劃方案，并就方案可批性向上級公司作匯報溝通。

結合區域控規修編和土地性質調整契機，打包完成項目用地面積新增和土地性質調整。

參考文獻

[1] 黃磊，程浩忠，歐陽武，等.城市高負荷密度地區220/20kV供電方案研究[J].電力系統保護與控制，2009，37（20）：1-6.

[2] 祝艷芳，宗志剛，商淑芳，等.天津市區建設220/35/10kV和220/35kV變電站的技術經濟分析[J].電力勘測設計，2007（4）：67-70.