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基于城市发展初期的高适应性中压配电网网架结构

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：金光太

[导读] 摘要：通过研究城市发展初期中压配电网建设条件，制定配电网不同阶段网架结构建设策略。

        (上海昌泰求实电力新技术股份有限公司上海 200092)
        摘要：通过研究城市发展初期中压配电网建设条件，制定配电网不同阶段网架结构建设策略。通过分析城市发展定位，选择合适的中压配电网目标网架和接线方式，并由现有条件向目标网架过渡。最后，将研究成果应用于实际规划中，确定了杭州湾新区新兴核心区中压配电网目标网架，以及不同发展阶段目标网架的过渡方法，对同类城市接线方式优化具有很好的借鉴作用。
        关键词：配电网；高适应性；网架结构；接线方式
        1.前言
        中压配电网建设应随城市开发建设同步进行，城市开发所处阶段不同为中压配电网架建设提供了不同的边界条。在不同的边界条件下，制定经济、高效、可实施性强的配电网建设方案是中压配电网建设的重要任务。高适应性的中压配电网网架结构优化策略对规划全局起着决定性作用，其直接影响着系统的供电可靠性，采用合理有效的接线模式既可在很大程度上提高系统的供电质量，又能获得良好的社会与经济效益。
        本文将结合杭州湾新区城市新兴核心区开发建设计划，研究其中压配电网目标网网架接线。同时通过结合城市开发计划制定近中期网架建设策略，研究不同建设策略向目标网架过渡的技术路线，对同类城市接线方式优化具有很好的借鉴作用。
        2.中压配电网目标电网结构
        近年来，有关配电网接线方式的研究取得了一系列成果，文献[1-2]给出城市配电网规划建设改造的基本原则；文献[3-4]给出了配电网规划设计及中压配电电压等级优化的总体思路；文献[5-8]分析了负荷密度和多种中压配电网接线模式的关系，以及与经济性和可靠性的定量比较分析结果；文献[9]研究了网格化组网方式在复杂城市配电网规划中的应用及优化。
        总体来说，中压配电网网络结构分架空和电缆两类，电缆接线模式主要有单环模式、双环模式、三供一备等模式，共计六种典型方式，其中由于环网节点建设形式不同，单环模式分为单环式（节点为环网室（箱）或配电室）、变电站直供终端开关站模式、中心开关站供终端开关站模式。中压架空网典型接线方式主要有多分段单辐射、多分段单联络和多分段适度联络三种形式，对于中压配电网目标网架多分段适度联络接线方式中联络数量不超过3个。
        中压配电网接线方式的选择，主要是根据负荷密度与接线方式的匹配，按负荷密度对应供电区域的推荐表选择。不同供电区域类型中压配电网目标电网结构推荐如表1所示。
        表1 中压配电网目标电网结构推荐表

        根据杭州湾新区国家级经济技术开发区、国家级出口加工区、浙江省级海洋经济集聚区、浙江省级高新技术产业园区的发展定位及城市负荷密度，杭州湾新区城市核心区为A类供区。配电网应充分支持杭州湾新区城市的高水平发展需要，满足区域供电可靠性。通过双环网构建全区域实现“双电源”、“双线路”覆盖的基本要求，确保规划区内用户可以就近、有效、便捷的获取双路供电电源。
        从调研结果可以看出，杭州湾新区城市用户虽然均属于A类供电区，但用电性质差异较大。规划中根据用电负荷水平、可靠性需求、停电影响等因素，在用户接入方式、网架构建、供电资源分配过程中考虑一定差异性，本次规划中将区域用户分为三个类型，即住一般宅类用户、一般商业办公用户、大型商业办公体，其中：
        【一般住宅类用户】：以大型居住小区为主，这类用户对供电可靠性要求较高，同时这类用户通常报装容量较大，但实际负荷较小。例如杭州湾世纪城内观澜苑、江岚苑等居住小区报装容量均在10000kVA至20000kVA左右，但实际负荷较低，小区配变负载率仅15%，造成该区域内主供电源点110kV海星变出线已用完，但负载率仅为36.66%，轻载线路占公用线路的56%。本次规划对主供居小区类用户的双环网的接入容量建议根据实际的电流最大值进行控制，充分利用线路供电能力。对居住、教育类为主的双环网接入容量控制在60000kVA～80000kVA以内，充分发挥线路供电能力。
        【一般商业办公用户】：以密度较高的商业楼宇为主，主干环网按照双环标准建设，主环节点采用环网站方式，对于这类型用户上级电源选取考虑不在同一个高压链式接线中的110kV变电站。
        【商业办公综合体】：特征为建筑体量大、集聚度高，单体用户供电容量较大，主干环网仍选择双环接线，但在网架构建与供电资源分配上考虑差异化，首先接入时作为变电站出线的第一级节点，将小容量用户停电对大容量用户的扰动风险降到最低；其次在标准接线内接入用户选择上考虑错峰，根据负荷曲线峰值时段差异搭配，提高利用效率同时合理控制标准接线内负荷水平，有利于灵活运行与转供；第三是合理控制接线内节点的数量，避免同一个标准接线内接入两个以上大型商业体，确保在运行方式调整和负荷转移的时候具有更高的灵活性。
        根据上述条件得出最终目标网架组网要素控制标准条件如表2所示。
        表2 目标网架组网要素控制标准

        3.高适应性的中压配电网网架结构过渡方案制定
        中压配电网结构的过渡方式应确保电网建设的可实施性，并与目标网架能够有效衔接。在配网项目实施中应保障经济合理，减少迂回供电、重复建设等现象，提升配电网规划的经济性。在安排配电网项目时，第一是针对城市建设开发的实际特点，重点考虑不同开发阶段的适应性，满足近期建设开发需求的同时也考虑目标网架设计。第二是综合考虑道路建设、用户开发、电源送出等因素的时间窗口，作为项目提出与排序的依据，第三是结合时间窗口及建设发展需求对相关项目进行整合，考虑一个工程施工沿线相关需求与问题一同解决，实现过渡方案一项多能。

                  图1 过渡工程适应性分析
        1）项目可实施性分析
        在过渡方案确定过程中首先考虑用户建设发展情况，能够满足电网近期发展需要；其次考虑道路建设、电源点投产能够合理安排建设时间。为进一步考虑解决存量配电网中的薄弱环节，加强电网可靠性。在过渡工程方案中应充分考虑开发区域内所涉及线路与工程沿线存量电网所存在的问题，在解决区域开发建设用电需求的同时解决现状配电网问题，最后结合时间窗口对相关项目进行整合，实现过渡方案一项多能。
        2）不同条件下的过渡网架
        城市开发建设初期，该阶段以区域道路、用地开发等基础设施开发为主，区域内变电站较少。该阶段城市开发区域零星分布，造成负荷较为分散，用户较少。网架建设首先考虑覆盖新建城市主干道路，建议在主干道路交界处布置环网室或开关站，主干道路沿线的用户直接接入主干网架。其过渡方式主要如图2所示，结合目标网架优先先构建主干环网，实现主干环网贯通，再考虑用户逐步挂接。

                          图2 主干优先过渡方式
        近期开发阶段，区域内用电地块逐步成熟，区域内变电站尚未全部落实。该阶段用户用电大量接入，但由于负荷发展处于初期阶段，用电需求不大，可采用T接双环、长链供电的模式，实现全区覆盖，有效利用配网存量资产，提高变电站、线路、环网室的利用效率，同时节省建设成本。逐步结合配电站投产及其他有利因素，将长链、分支线改建为标准双环网，确保供电线路覆盖全区，网架坚实可靠。变电站出线间隔资源不足，负荷较轻时，过渡接线采用T接方式，具体情况见图3。从运行经济性角度出发，在运行条件允许情况用户结合目标网架就近挂接，后续进行主干环切割，长链变短链，具体情况见图4；

                              图3 T接过渡方式

                               图4 长链过渡方式
        3）过渡工程时间安排合理
        结合区域开发顺序，同时分析110kV变电站投产顺序对工程方案的时间影响。针对不同的区域开发顺序，提出最为合适的变电站建设时序及相应过渡方案。通过多种过渡方案确保规划合理适应多种发展需要，做到有的放矢地快速应对市场变化，指导滨海新城配电网科学有序发展。通过市政建设的时间窗，研究电力通道对电网建设的时间影响。
        4）过渡工程安排一项多能
        在过渡方案确定过程中首先考虑用户建设发展情况，能够满足电网近期发展需要；其次考虑道路建设、电源点投产能够合理安排建设时间。为进一步考虑解决存量配电网中的薄弱环节，加强电网可靠性。在过渡工程方案中应充分考虑开发区域内所涉及线路与工程沿线存量电网所存在的问题，在解决区域开发建设用电需求的同时解决现状配电网问题，最后结合时间窗口对相关项目进行整合，实现过渡方案一项多能。
        4.结束语
        本文通过对中压配电网典型结构的总结，分析建设区域用户特性制定目标网架建设标准。在城市发展的初期阶段考虑城市电力通道建设、用户开发需求、变电站供电能力、用电负荷分散性等多方面的条件，因地制宜地规划、设计与社会发展相适应的配电网过渡方式，保证配电网建设规范化、标准化，使配电网网架坚强、供电可靠高、投资经济性最优。
        参考文献:
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        作者简介：
        金光太（1993.1-），男，主要从事电网规划、配电自动化、新能源等相关研究工作。