周斌 周偉民

摘 要：在進(jìn)行不同負(fù)荷密度等級前確定區(qū)域面積，根據(jù)此區(qū)域面積、變電站系統(tǒng)參數(shù)、線路參數(shù)等進(jìn)行假設(shè)，再根據(jù)相關(guān)理論計算得出電網(wǎng)不同電壓等級的建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷密度；電壓等級；片區(qū)面積；建設(shè)方案

一、基本假設(shè)

1）假定負(fù)荷為均勻分布。在負(fù)荷均勻分布的前提下，同理可推算出同等級（110kV或35kV）變電站及上級電源也應(yīng)為均勻分布，因此在需求模型計算中變電站座數(shù)為小數(shù)，保留兩位，對高、中壓網(wǎng)架規(guī)模計算也按此座數(shù)進(jìn)行計算。

2）區(qū)域面積及片區(qū)的劃分。調(diào)研荊州供區(qū)所需縣級面積，采用均數(shù)取整的方式，確定區(qū)域基準(zhǔn)面積為300km2，考慮部分片區(qū)密度較低確定片區(qū)面積上限500km2。為突出對比效果，增加面積為150km2、100km2和50km2為三個面積類型進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

3）滿足供電半徑需求的變電站供電面積計算。根據(jù)實際情況，一般變電站的供電范圍受行政區(qū)劃、河流、道路等因素影響，多為不規(guī)則多邊形，為便于計算，在本研究中假定為正方形，其中正方形對角線的長度為中壓線路供電半徑的2倍。

根據(jù)《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》，中低壓配電網(wǎng)線路的供電半徑指從變電站（配電變壓器）二次側(cè)出線到其供電的最遠(yuǎn)負(fù)荷點之間的線路長度。線路供電半徑應(yīng)滿足末端電壓質(zhì)量的要求。正常負(fù)荷下，10kV線路供電半徑C類不宜超過5km；D類不宜超過15km。

將此標(biāo)準(zhǔn)作為單回線路的供電長度，應(yīng)用公式3-2（L=rq），考慮曲折系數(shù)1.6，得到大小兩個正方形邊長分別為13.26km、4.42km。從而計算出兩個正方形的面積分別為175.8km2、19.5km2。

當(dāng)負(fù)荷密度較高時，應(yīng)按C類供電半徑要求計算（線路供電半徑應(yīng)控制在3-5km），計算后已確定不適宜采用35kV電網(wǎng)供電，本研究不列舉電網(wǎng)規(guī)模。

二、計算步驟

模型計算的過程如下：

根據(jù)區(qū)域面積、負(fù)荷密度，計算區(qū)域負(fù)荷。

考慮遠(yuǎn)景容載比取下限1.8，110kV容量按2*50MVA、35kV容量按2*10MVA，計算變電站需求座數(shù)。

利用供電半徑需求計算變電站座數(shù)，即將區(qū)域面積用每座變電站面積進(jìn)行變電站擺放，得到符合供電半徑要求的變電站座數(shù)。當(dāng)變電站需求座數(shù)超過供電半徑對應(yīng)座數(shù)時，方案將被舍棄。

根據(jù)片區(qū)面積估算一回高壓線路長度，利用公式得到高壓線路規(guī)模。

根據(jù)片區(qū)面積估算一回中壓線路長度，每座變電站按18回線路計算，利用公式計算得到中壓線路規(guī)模。

對可采用35kV電壓等級供電片區(qū)進(jìn)行經(jīng)濟比較，以投資總額小為優(yōu)選方案作為論證結(jié)論。

三、不同負(fù)荷密度等級電網(wǎng)建設(shè)

（1）片區(qū)面積為300、500km2時，從經(jīng)濟上看110kV建設(shè)方案更優(yōu)，因此不推薦采用35kV建設(shè)方案。

（2）片區(qū)面積為150km2，且負(fù)荷密度為0.1MW/km2時，110kV建設(shè)方案與35kV建設(shè)方案經(jīng)濟數(shù)值接近，但從片區(qū)長遠(yuǎn)發(fā)展角度，不推薦采用35kV建設(shè)方案。

（3）片區(qū)面積為100km2以內(nèi)，且負(fù)荷密度在0.2MW/km2以下時宜采用35kV建設(shè)方案。

（4）片區(qū)面積為50km2以內(nèi)，且負(fù)荷密度在0.4MW/km2以下時宜采用35kV建設(shè)方案。

利用上述兩個上限節(jié)點對35kV建設(shè)方案的適宜區(qū)域進(jìn)行曲線擬合，得到如下圖形。

f（x） = p1*x + p2，其中p1 = -0.004，p2 =0.6， SSE： 1.233e-032，R-square： 1，說明曲線擬合度很高。

由于f（x）只有大于0才有意義，計算當(dāng)f（x）=0時，x=150km2，即細(xì)化片區(qū)的面積需要控制在150km2以內(nèi)，當(dāng)x=0時，f（x）=0.6MW/km2。利用公式f（x） = -0.004*x + 0.6，可以算出35kV電網(wǎng)建設(shè)方案應(yīng)用區(qū)域。

當(dāng)片區(qū)可采用35kV和110kV方案時，從經(jīng)濟計算角度看，110kV電網(wǎng)建設(shè)方案經(jīng)濟性更優(yōu)，因此優(yōu)先選取110kV等級電網(wǎng)作為推薦方案。但所選方案應(yīng)滿足電壓質(zhì)量要求（進(jìn)行電壓質(zhì)量測算），尤其是現(xiàn)狀已存在成片低電壓問題區(qū)域。

四、小結(jié)

根據(jù)片區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)，電網(wǎng)建設(shè)方案結(jié)論如下：

片區(qū)面積需控制在500km2以內(nèi)，確定是否滿足片區(qū)劃分要求，不滿足時應(yīng)重新劃分。

片區(qū)面積大于150km2且小于500km2，且負(fù)荷密度大于0.1MW/km2時；片區(qū)面積小于150 km2且負(fù)荷密度大于0.6MW/km2時，推薦采用110kV電網(wǎng)建設(shè)方案。方案規(guī)劃后以電壓質(zhì)量驗證作為敏感性分析。

若各變電站電壓質(zhì)量均滿足要求，采用110kV電網(wǎng)建設(shè)方案；

若存在變電站電壓質(zhì)量不滿足要求，則應(yīng)在此變電站周邊區(qū)域建設(shè)35kV變電站，并測算其周邊電源站（110kV變電站或220kV變電站）容量是否滿足需求，若不滿足，則需要新建110kV變電站。

片區(qū)面積小于150km2，且負(fù)荷密度小于0.6MW/km2時，在公式曲線f（x） = -0.004*x + 0.6下部的區(qū)域推薦采用35kV等級電網(wǎng)供電，110kV變電站或220kV變電站作為區(qū)域（非單獨片區(qū)）上級電源進(jìn)行規(guī)劃；其他區(qū)域采用110kV建設(shè)方案。

根據(jù)上述結(jié)論在片區(qū)面積較大時無法針對性制定出具體電壓等級方案，考慮以現(xiàn)狀變電站供電區(qū)域為范圍，形成一座或幾座變電站供區(qū)為一個小片區(qū)，將其面積控制在150km2以內(nèi)。針對小片區(qū)負(fù)荷密度水平，確定采用的電壓等級。當(dāng)無法將小片區(qū)（單座變電站供電范圍）面積降到150km2以下，且負(fù)荷密度小于0.1MW/km2時，推薦采用35kV電網(wǎng)建設(shè)方案，若負(fù)荷密度大于0.1MW/km2時，推薦采用110kV電網(wǎng)建設(shè)方案。