城区配电网升压改造

李学民

华聚能源供电管理中心，山东邹城 273500

1 升压意义

兖矿驻地城区配电网是随矿井建设陆续形成的，系统效率低，电能损耗高，据统计，近几年城区驻地6kV～35kV电网的综合网损为8.3%左右，其中6kV配电网损耗占总损耗的75%以上，节能降耗压力非常大。实践证明，电容优化补偿是一种降低网损的办法，但最根本、最直接、最经济的办法就是提高电压等级。针对城区电网，其往往是负荷密度大，6kV配电网络容载比较低，这将严重影响该地区的供电可靠性，必须增加新的电源点。从早到晚因为这些区域所处位置、站点路径和上级电源的选取都非常困难。在这样的的情况下，电压由6kV升至10kV，是解决中压配电容量不足，提高供电可靠性，是满足用户需求的最好方法。另外，电压由6kV升至10kV，按同等负荷密度计算，网损可降低64%左右，其效益投资比非常可观。且6kV配电电压等级低，供电半径小。对现有的的配电网进行改造，是一项适应我国社会经济发展需要，是提高配电网供电能力、节省占地资源、节能降损的战略决策。

有关国家规范和城市规划设计导则已建议不使用6kV电压等级。早在1996年实施的GB 50052-95《供配电系统设计规范》明文指出：“当供电电压为35 kV及以上时，用电单位的一级配电电压应采用10kV”；煤矿企业过去均选用6kV配电电压，属历史原因。对现有的的配电网进行改造，是一项适应我国社会经济发展需要，是提高配电网供电能力、节省占地资源、节能降损的战略决策。

2 改造实施

2.1 无功补偿装置的选择

采用自动分段投切无功补偿装置。根据近三年运行统计，在不投无功补偿装置的情况下，变电所最低功率因数为0.85，《供电营业规则》第四章第四十一条规定“100千伏安及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上”，按补偿后变电所功率因数为0.95计算

无功补偿容量QC=PC(tgφ1- tgφ2)= PC*qckvar

tgφ1——补偿前功率因数正切值，tgφ2——补偿后功率因数正切值，

qc——无功功率补偿率，kvar/kW,

功率因数从0.85补偿到0.95时，qc=0.292

线网最大有功负荷为9768.48*0.95=9280kW，则无功补偿容量为：

QC= = PC*qc=9280*0.292=2709.76kvar，所以无功补偿容量选取2800kvar。

2.2 线路选型

以北库线为例，北库线最大历史电流为267A，改为10kV线路运行后，线路电流I=300/1.732=173.21A，有功功率P=1.732*173.21*10*0.95=2850kW，根据经济电流密度选取架空线导线截面S=I/j=173.21/1.65=104.97mm2，选取架空导线型号JKLYJ-120，长度1750m。

根据载流量选取电缆YJV22-3*50/8.7/10kV，长度50m。

1）温升校验

JKLYJ-120导线在35℃时载流量为335A>173.21A；

YJV22-3*50电缆35℃载流量194A>173.21A。

2）电压损失校验

10kV供电系统电压偏移为为±5%，

架空线ΔU%=ΔUP%*Pl=0.436*2850*1.75/1000=2.17%。

电缆ΔU%=ΔUP%*Pl=0.487*2850*0.05/1000=0.06%。

2.17 %+0.06%=2.23%<5%。

ΔUP%——三相线路每1kW*km的电压损失百分数.

3）短路热稳定校验

10kV母线最大短路电流为5.89kA.由于YJV22-3*50电缆短路热稳定电流小于5.33kA（1.6S切除时间），所以该出线电缆应选用YJV22-3*70/8.7/10kV，其短路热稳定电流为7.47kA。

当负荷不变时，电压升级以后，电缆及架空线的线径缩小，减少投资。

2.3 用户侧改造

用户统一采用Dyn11接线非晶合金变压器加智能远控开关。非晶合金铁芯配电变压器的最大优点是，空载损耗值特低，减少了用户的用电成本支出。

3 安全经济效益

1）线路有功损耗可降低64%

假定配电网升压前后输送负荷功率不变, 有功损耗ΔP 与线路输送电流平方（I2）成正比，与电压平方（U2）成反比，算得该配电网升压后的有功损耗降低百分数为：

根据近三年的数据统计，配电网的线损电量分别为2009年295.5万kW·h、2010年303.2万kW·h、2011年前11个月248.9万kW·h，电压由6kV升级到10kV后，按年线损电量300万kW·h计算，年节约线损电量192万kW·h，按每kW·h电费0.65元计算，每年节省电费约124.8万元；另外，升压后由于10kV低压侧的输送电流明显降低，变电所主变的负载损耗也有效减少，也促进了整个供电系统的节能降耗工作。

2）推广应用节能型非晶合金变压器，用户端变压器空载损耗率降低0.15%

用节能型非晶合金变压器，取代原有能耗偏高的S9系列油绝缘变压器，使变压器的空载有功损耗率由0.2%降低到0.05%。按目前的用户变压器总装机容量32720kVA计算，每年仅节省变压器空载损耗42.99万kW·h，折合电费约21.5万元。

3）降低电压损失，提升远端用户的供电质量

配电网电压等级由6kV提升至10kV运行，根据计算：

ΔU%= （PR+QX）/U2×100%,升压后，在设备不变的条件下, 线路电压损失率ΔU%与线路电压平方U2成反比。从降低网损和提高供电可靠性的角度出发，10kV配电线路的长度应控制在10km以内，目前全国城网10kV配电线平均长度约6km左右。铁东片区最远端用户国宏公司的10kV电源线约4.6km，低于国家10kV配电线路平均长度，在相同电压损失限值的情况下，输送同等容量的用电负荷，可有效降低输电线路线径，节省大量投资。

4 结论

总之，把配电网6kV电压提升至10kV电压能够满足兖矿驻地城区配电网发展需求。升压后，在提高电网的容量，降低线路上的电压损失，增大配电网的供电半径，促进节能降损等方面都具有显著优势。因此，城区配电网升压改造应根据具体怀况以及不同的范围因地制宜地制订实施规划和方案。

[1]张磊.对城镇配电风采用20kv电压等级的探讨[J].农村电气化，2004(2)：18-19.

[2]董振亚.对我国城乡电网建设和改造中若干技术问题的建议[J].电力设备，2000，1(3-4)：77-18.