提高10kV開關站輸送能力探討

余志軍 周華健

摘 要：隨著國民經濟持續發展，電力負荷需求不斷增長，原先規劃建設的10kV開關站絕大部分存在滿載、過載運行現象。如果采用新增開關站布點或者變電站，可以徹底解決上述問題，但一次性投資大，建設周期長，往往會錯過經濟發展良機。為了盡快解決電力供需矛盾，提高現有10kV開關站輸送能力，保障電網安全、經濟、可靠運行，通過對10kV開關站進行改革后能及時化解以上問題。

關鍵詞：10kV開關站輸送能力;供需矛盾;安全風險;社會效率

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）08-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.011

1 10kV開關站建設因素及利與弊

1.1 10kV開關站建設因素

建設一座35kV及以上的變電站，需占用較大土地面積和巨額的設備投資成本，還要考慮電力廊道、運行成本、經濟效益等諸多問題。所以，電力部門一般會選擇在距離變電站較遠，負荷相對集中的地段，新建一個或者二個中小型10kV開關站來緩解以上突出問題。

1.2 利與弊

其大大減少了投資成本，建設周期短，快速解決了距離變電站較遠的負荷正常接入用電問題，相對提高了電壓質量及安全供電可靠性。

由于電力負荷需求不斷增長，開關站投入運行短短幾年時間就達到瓶頸，無法滿足用戶用電需求。新增負荷無法接入，成本增加，滿載、過載運行導致安全隱患、不穩故障頻發。如果新建變電站，建設周期長、成本高、征地難、電力廊道等一系列問題實施起來相當困難，會嚴重影響經濟正常發展。

2 10kV開關站滿載、過載運行使新增負荷無法接入

10kV開關站一般建在負荷密集及經濟有較大發展空間的地段，由于供電區域的擴大和供電負荷的增加，絕大多數開關站已無法滿足新增負荷需求。電力系統一般采用以下解決方案：

增大原主供線路導線截面，目前電力通用最大240型（線路載流量受限），改造后不能達到預期效果。

新建一條10kV線路進入開關站，對城市街道來說，新開辟一條線路通道困難重重。新建線路及改造開關站進線間隔投入成本大大增加，開關站高壓室的本來空間有限，改造相當困難。

中型開關站一般采用兩條10kV進線，高壓柜采用Ⅰ段Ⅱ段供電方式，更換大截面導線仍然滿足不了負荷快速增長需求，只能暫時緩解電力供需壓力。

大多開關站出線采用環網方式，線路負荷都較重，只能臨時轉移小部分負荷，問題的根本所在，滿載、過載運行、新負荷接入等還是難以及時解決。

針對用電大戶負荷接入問題，要求從變電站架設專線來緩解開關站壓力。用戶接入避近就遠，額外增加了投入成本及安全風險，對變電站間隔不足等也帶來了一系列問題。

新增變電站布點，一次投資大，建設周期長，無法及時解決供需矛盾，影響當前經濟發展[1]。

3 10kV鐵湖開關站基本情況

10kV鐵湖開關站主供電源情況：

10kV鐵湖開關站主供電源為余鐵聯一線（供I段母線）、余鐵聯二線（供II段母線）。

10kV余鐵聯一線基本情況。余鐵聯一線（余55-鐵55）線路，正常情況下供10kV鐵湖開關站I段母線負荷，余鐵聯一線電纜及導線型號YJV22-3*240+JKLYJ-240，最大允許電流（按YJV22-3*240線徑取）為435A。

10kV余鐵聯二線基本情況。余鐵聯二線（余75-鐵75）線路，正常情況下供10kV鐵湖開關站II段母線負荷，余鐵聯二線電纜及導線型號YJV22-3*400+JKLYJ-240+YJV22-3*300，最大允許電流（按YJV22-3*300線徑取）為495A。

10kV鐵湖開關站主供電源（余鐵聯一線、余鐵聯二線）最大允許電流為：435A+495A=930A。

10kV鐵湖開關站主供電源往年負荷情況如表1所示。

分析一：從統計表可以看出，線路重載、過載運行基本上在6/7/8月天氣較熱時段。

分析二：10kV余鐵聯一線過載比較嚴重，最高達線路正常運行值的1.3倍;如果長期運行，電纜必然發熱，可能導致燒壞、短路等重大安全事故。

分析三：10kV余鐵聯二線重載較嚴重，造成II段母線線路上新增負荷無法接入。

4 確定要因

10kV鐵湖開關站主供電源輸送能力分析：

開關站主供電源電纜及架空線路載流量不匹配導致輸送能力下降。

主供電源余鐵聯一線，導線型號YJV22-3*240+JKLYJ-240，最大允許電流（按YJV22-3*240線徑取）為435A，JKLYJ-240為573A不匹配。

主供電源余鐵聯二線，導線型號YJV22-3*400+JKLYJ-240+YJV22-3*300，最大允許電流（按YJV22-3*300線徑取）為495A，JKLYJ-240為573A不匹配。

兩路主供電源載流量受限，即使改造后電纜及架空線路載流量匹配，也無法滿足現有用戶用電需求。

5 制定對策

第一步：增大10kV鐵湖開關站主供電源載流能力（保持原桿塔不變，采用雙分裂架空導線雙回架設），滿足開關站所需載流能力[2]。

第二步：更換鐵湖開關站部分不匹配的10kV進線電纜，提高其載流量，確保電纜和架空線路載流能力相互匹配，如表2所示。

6 效果檢查

10kV鐵湖開關站主供電源載流量檢查：

余鐵聯一線通過技術改造后，最大允許電流由原來的435A提升到1 146A，增加了711A。

余鐵聯二線技術改造后，最大允許電流由原來的495A提升到1 146A，增加了651A。

10kV鐵湖開關站主供電源技術改造后，載流量由原來總的930A增加到2 292A，提升了1 362A，為原來載流量的2.5倍。

7 取得效益

鐵湖開關站通過技術改革后，載流量在原來基礎上提升了2.5倍，相當于又新建了1.5個開關站。

開關站負載能力增加了幾倍，及時解決了部分用電戶接入問題，化解了供需矛盾，減少了電力用戶額外投資成本。合理利用了有限資源，大大降低了電力部門投資成本[3]。

利用原線路通道，桿塔不變，開關站高壓柜（高壓進線柜開關4 000A）不變，只更換高壓進線柜CT，桿塔橫擔，更換兩路主供進線電纜，新增兩路導線，采用雙分裂導線架設方式，設備材料預計總投入93萬元。變電站至10kV鐵湖開關站線路及設備投資統計表如表3所示。

與鐵湖開關站線路環網的部分負荷，可以調整到鐵湖開關站供電，降低了其他環網線路重載、過載運行安全風險，提高了電壓質量及電網供電可靠性，減少新增變電站建設周期壓力，提高了社會經濟效益。

8 結語

以上10kV開關站改革，改造工期短（幾天完成全部改造），經濟適用（投入資金不到100萬），安全可靠（改造風險小），載流能力成倍增加（相當于新建了1.5個10kV開關站），解決開關站及公用線路供電卡口問題立竿見影，節約資源，提高了社會經濟效益。

參考文獻

[1] 王福菊.10kV開關站改造效費評估模型研究[J].電力與能源，2020，41（6）：732-733，752.

[2] 梁健發.淺談10kV線路自動化開關站電氣設計[J].中國新技術新產品，2020（17）：83-84.

[3] 俊仁，張志華，呂鵬，等.10kV開關站智能監控系統分析與實現[J].微型機與應用，2015，34（4）：8-10.