高负荷密度配电网220kV直配20kV电压层级简化供电模式研究

陈时飞 李飞

摘 要：220/20kV供电模式在法国巴黎、新加波等国际化大都市核心区得到广泛应用，并在供电可靠性和技术经济性指标上表现优异。我国苏州工业园区和辽宁本溪供电公司采用20kV作为中压配电电压以来已有相当多的运行经验。前者是负荷集中、密度高的发达工业区，采用全电缆线路；后者是负荷分散、密度低、供电半径大的农村地区，采用全架空线路，是两个具有典型意义的案例。但对于电网技术经济比选中电压等级“强—简—强”配合的精髓尚未完全采用。

关键词：配电网 220直配20 供电模式

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（b）-0039-02

1 国内外应用实例

1.1 新加坡电网

新加坡配变站原以230/66及66/22kV两级变压为主，近年来大量采用230/22kV变电站。其中22kV为中压配电网，采用以变电站为中心的花瓣形网架、合环运行模式；400V低压配电网采用环网连接、开环运行模式，每个环网的两路或三路电源来自不同的22kV上级电源点。

1.2 巴黎电网

其中巴黎主城区范围106km2，2015年尖峰负荷3600MW，采用225kV电网采用辐射型结构供电，由36座225/20kV变电站分布在3个同心圆上，20kV主干电网依托这3个同心圆形成手拉手环网结构。

1.3 珠海电网

我国南网公司中珠海电网已采用该供电模式，目前如珠海横琴自贸片区内已全部退出原有110kV及10kV电压等级，共建设3座220/20kV变电站，主变配置规模均为2×100MVA；220kV采用环网供电，20kV采用单环网供电，并逐步过渡至双环网接线形式。

2 高负荷密度区示例

对浙江省某规划新区进行研究，对象属于高负荷密度区。

2.1 规划边界条件

根据初步建模分析，在试点区域实施220/20kV供电模式在节约投资、减少资源占用等方面均有较大优势。

为了优化分析，模型按以下约定构建：（1）负荷均匀分布。同一负荷密度下，各种电压序列所用的配电变压器容量相同；（2）改变中压及以上电压序列不影响低压网络，故不计及低压网络；（3）除500kV电源点外，变电站按全部新建考虑，不考虑变电站改造因素；（4）远景饱和年，220kV网架采用典型的“口”字型、“日”字型双环网结构，110kV网架采用典型的“四线六变”结构，20kV网架采用“环式”结构；（5）采用220/110/20kV供电序列，单座220kV变电站最终规模按3×240MVA考虑，单座110kV变电站最终规模按3×80MVA考虑；采用220/20kV供电序列，单座220kV变电站最终规模按3×120MVA考虑。负载率按50%控制。

根据边界条件，优化模型中区块总面积为72km2，饱和负荷为2880MW。

2.2 相关数据推算

原110kV线路和变电站全部退出运行，同时220kV变电站数量增加1倍，变电站整体数量由原32座建设为16座，推算20kV供电半径为原来的2倍。

假定使用的20kV线路数量一致，则按原方案容载比2.0考虑，220/110/20kV供电序列单座110kV变电站20kV出线间隔30个，220/20kV供电序列变电站出线间隔数应为48个。

2.3 经济技术比选

采用220/110/20kV供电序列，220kV、110 kV、20kV变（配）电站数量分别为8座、24座和360座；220kV、110 kV、20kV线路长度分别为110.4km、129.5km、749.1km。采用220/20kV供电序列，220kV、20kV变（配）电站数量分别为16座和360座；220kV、20kV线路长度分别为119.3km、876.3km。

参考国家电网公司输变电工程通用造价，采用220/20kV供电序列和220/110/20kV供電序列的最终规模造价分别为70.68亿元和78.76亿元。

假定随着区块负荷的增长，电网建设按2020、2030、2040年三个阶段等额投资，并综合考虑折旧维护、能损费用的因素，采用220/20kV供电序列和220/110/20kV的年费用分别为47885万元和54634万元，优化电压序列后，年费用将降低12%。

2.4 资源占用情况

从变电站占地面积看，220/110/20kV变电站占地面积按0.6653hm2考虑（参考国网典设220-A2-3方案）；110/20kV变电站占地面积按0.24hm2考虑（参考国网典设110-A3-3方案）；220/20kV变电站占地面积按0.53hm2（112.25m×47m）考虑（参考国网典设220/35kV的220-A2-6方案）。

采用220/20kV供电序列和220/110/20kV供电序列的变电站占地面积分别为8.48hm2和11.08hm2，优化电压序列后，将减少变电站用地面积2.60hm2，节省约23.5%的土地。

从廊道占用看，优化电压序列后，500kV变电站220kV一级送出线路按隧道方式敷设，路径长度将减少2.9km；其余220kV线路路径长度比将增加7.4km；减少110kV电缆长度129.5km，110kV路径可结合220kV电缆路径敷设，会影响220kV电缆隧道或电缆沟管孔规模；20kV电缆，暂按同一廊道敷设12回20kV电缆考虑，约增加电缆廊道10.6km。

3 下一步工作

优化确定电网网架结构，变电站主接线形式和主变规模。初步考虑220kV电网继续沿用“口”字型、“日”字型双环网典型结构，20kV网架结合供电可靠性分析，在现有双环网基础上做进一步优化；变电站220kV侧采用双母线接线方式，20kV侧采用单母六分段环形接线，主变采用国网典型设备，主变规模为3×120MVA。

深化220/20kV变电站设计方案，修订世纪城规划方案，并就方案可批性向上级公司作汇报沟通。

结合区域控规修编和土地性质调整契机，打包完成项目用地面积新增和土地性质调整。

参考文献

[1] 黄磊，程浩忠，欧阳武，等.城市高负荷密度地区220/20kV供电方案研究[J].电力系统保护与控制，2009，37（20）：1-6.

[2] 祝艳芳，宗志刚，商淑芳，等.天津市区建设220/35/10kV和220/35kV变电站的技术经济分析[J].电力勘测设计，2007（4）：67-70.