陳應(yīng)盛

(廣西大學，廣西南寧530000)

0 引言

在10 kV電力線路運行過程中,由于所在地的城市化程度、用戶性質(zhì)、負荷密度以及負荷發(fā)展進程等差異,因此現(xiàn)有10 kV線路接入配電變壓器容量控制限額標準無法有效指導供電企業(yè)規(guī)劃技術(shù)人員,制定科學、合理、經(jīng)濟的配電網(wǎng)網(wǎng)架。一方面存在著10 kV線路接入配電變壓器容量大,但負荷水平低的問題；另一方面也存在著10 kV線路負荷水平高,但10 kV線路接入容量小的問題；還存在部分10 kV用戶專用線路負荷較小、設(shè)備利用率低、資源浪費的問題。如:某市城區(qū)內(nèi)81條10 kV用戶專線中,裝接配電變壓器容量小于8 000 kVA的10 kV線路共計44條,占比達到54.32%；最大負載率小于50%的10 kV線路共計39條,占比達到48.15%。解決上述問題,既要考慮不同用戶負荷特性的差異帶來的配電變壓器需要系數(shù)高低的影響,也要考慮用戶配電變壓器不同時期負荷帶來的變化[1-4]。文獻 [5]運用回歸分析法得出了10 kV配電線路配出容量與接入配電變壓器容量的關(guān)系[5]的經(jīng)驗值,但精準性有待提高。

根據(jù)南方電網(wǎng)公司 《“十二五”110千伏及以下配電網(wǎng)規(guī)劃編制技術(shù)規(guī)定》關(guān)于變電站每回10 kV出線所裝接的配電變壓器總控制容量規(guī)定:工業(yè)用戶不宜大于10 000 kVA；商業(yè)及辦公不宜大于12 000 kVA；居民住宅區(qū)不宜大于15 000 kVA[6]。

上述規(guī)定對南方五省10 kV線路的配電變壓器接入總?cè)萘孔隽讼拗埔?但未能結(jié)合各地市實際情況進行差異化制定,不能科學有效地指導各地市10 kV線路的配電變壓器接入容量標準[7],造成用戶接入無序、線路利用率不高、網(wǎng)架重復優(yōu)化建設(shè)頻繁、投資浪費等不良后果。

本文從某市配電網(wǎng)用戶接入存在的問題入手,通過梳理近5年已報裝用戶配電變壓器負荷運行數(shù)據(jù),分析影響線路負載能力的因素,制定出了適合本地使用的配電網(wǎng)10 kV線路接入配電變壓器容量限額計算公式和推薦值。

1 10 kV線路負載能力影響因素分析

對于10 kV線路而言,單回線路的負載能力除了取決于其控制的安全電流 (主干導線的截面決定)外,還與接線模式、裝接容量、負荷特性息息相關(guān)[8]。10 kV線路負載能力影響因素如圖1所示。

圖1 10 kV線路負載能力影響因素

10 kV線路的安全電流決定該線路所能允許的最大負荷,接線模式則與線路所能允許的最大負載率密切相關(guān)。10 kV線路的安全電流與允許運行的最大負載率是相互制約的關(guān)系,10 kV線路的供電能力主要由這兩項指標綜合構(gòu)成。其他影響指標,如裝接配電變壓器容量,決定線路允許攜帶的最多配電變壓器臺數(shù)；10 kV線路的負荷特性決定配電變壓器之間的同時率。

2 10 kV線路接入配電變壓器參數(shù)計算方法

2.1 10 kV線路接入配電變壓器容量計算

式中,S為10 kV線路接入配電變壓器容量限額,MW；f為10 kV線路允許的最大負載率,%；U為10 kV線路額定電壓,kV；I為10 kV線路額定電流,A；cos為功率因數(shù),一般取值0.95；Kp為同一10 kV線路配電變壓器的同時率；Kc為10 kV線路裝接配電變壓器負荷需用系數(shù)的平均值。

2.2 10 kV配電變壓器同時率計算

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中,10 kV線路負荷的最大值總是小于10 kV線路接入所有配電用戶最大負荷之和,稱之為同時率[9-10]。計算方式為在同一統(tǒng)計期間內(nèi),某條10 kV線路在該統(tǒng)計期間內(nèi)的最大負荷與該10 kV線路所有配電變壓器在該統(tǒng)計期間內(nèi)最大負荷之和的比值[11]。統(tǒng)計時期一般取該10 kV線路年最大負荷日當天為統(tǒng)計區(qū)間,計算公式如式(2):

式中,an表示第a臺配電變壓器在n時刻的負荷值,bn表示第b臺配電變壓器在n時刻的負荷值,以此類推[11]。

2.3 10 kV配電變壓器負荷需用系數(shù)平均值計算

式中,Kc為10 kV線路裝接配電變壓器負荷需用系數(shù)的平均值；Ps為配電變壓器實際功率,kW；Pe為配電變壓器額定功率,kW；n為10 kV線路配電變壓器臺數(shù)。

3 實例應(yīng)用

以某市城區(qū)配電用戶為例來計算10 kV線路接入配電變壓器容量限額,縣城、農(nóng)村區(qū)域可參照計算。配電用戶負荷主要有以下4類:工業(yè)用戶、商業(yè)用戶、居民用戶、行政辦公用戶,需對以上4類用戶進行分類分析計算[12]。

3.1 配電變壓器同時率計算

分別選取某市城區(qū)4類用戶配電變壓器各1 500臺,樣本選取覆蓋了該市城區(qū)各行業(yè)、各區(qū)域,統(tǒng)計時間為2019年最大負荷日,根據(jù)公式(2)計算配電變壓器同時率[13]。

3.1.1 單一類別用戶

單一類別用戶配電變壓器同時率計算結(jié)果見表1。

表1 單一類別用戶配電變壓器同時率 %

由表1可以看出,居民配電變壓器同時率最高,并且工業(yè)配電變壓器、商業(yè)配電變壓器、居民、行政辦公配電變壓器的同時率差距不大。

3.1.2 兩種類別用戶

考慮同一線路所帶配電變壓器負荷性質(zhì)多樣性,需考慮兩種不同類別用戶配電變壓器在不同數(shù)量配比下對配電變壓器同時率計算時的影響?；A(chǔ)調(diào)研數(shù)據(jù)同上,選取典型配比進行計算,計算結(jié)果見表2。

表2 兩種類別用戶配電變壓器同時率 %

由上表計算結(jié)果可知,兩種用戶類別配電變壓器同時率變化范圍為0.604 5%～0.664 2%。

當10 kV線路為工業(yè)和行政辦公、商業(yè)和行政辦公混合線路時,這些線路所帶配電變壓器的同時率一般較高。

三、四種類別用戶配電變壓器同時率計算方法與上述相同,在此不再描述。

3.2 典型配電變壓器負荷需用系數(shù)平均值計算

通過搜集并選取了某市城區(qū)4類用戶配電變壓器各1 000臺2014—2019年最大負荷數(shù)據(jù),投運年限從1994年到2018年不等。根據(jù)公式 (3)計算,可得典型配電變壓器負荷需用系數(shù)平均值見表3。

表3 典型配電變壓器負荷需用系數(shù)平均值表

從表3可看出,工業(yè)配電變壓器負荷發(fā)展較快,商業(yè)配電變壓器和行政辦公配電變壓器負荷發(fā)展速度次之,居民配電變壓器負荷發(fā)展較慢。

3.3 10 kV線路供電能力計算

根據(jù) “十三五”配電網(wǎng)規(guī)劃,2020年某市城區(qū)10 kV線路目標接線模式主要為電纜 “2-1”單環(huán)網(wǎng)、電纜 “3-1”單環(huán)網(wǎng)、架空多分段兩聯(lián)絡(luò)、架空多分段三聯(lián)絡(luò),某市10 kV主干線路電纜采用YJV22-3×300 mm2型號,架空線采用 JKLYJ-240 mm2型號[14-16],10 kV線路安全電流以450 A為運行控制限額,計算單回10 kV供電能力情況見表4。

表4 2020年某市城區(qū)10 kV線路目標接線模式供電能力情況表

3.4 10 kV線路接入配電變壓器容量限額計算

運用公式 (1),計算得出10 kV線路接入配電變壓器容量限額推薦值見表5—6。

表5 單一用戶下10 k V線路接入配電變壓器容量限額推薦值 MW

表6 兩類用戶下10 kV線路接入配電變壓器容量限額推薦值 MW

續(xù)表6

4 結(jié)語

本文梳理了某市近6年配電變壓器負荷運行數(shù)據(jù),分析影響線路負載能力的因素,建立了10 kV線路接入配電變壓器容量計算公式,計算出典型配電變壓器負荷需用系數(shù)平均值和不同負荷性質(zhì)下配電變壓器的同時率,制定出不同負荷發(fā)展階段、不同負荷性質(zhì)、不同10 kV線路目標接線模式和供電能力下的10 kV線路接入配電變壓器容量控制限額。在本地實際配電電網(wǎng)規(guī)劃方案和客戶接入方案制定時,能更好地幫助配電網(wǎng)規(guī)劃工作人員分析不同10 kV線路目標接線模式下的配電變壓器裝接總?cè)萘渴欠窬珳?、?jīng)濟、合理,降低因線路過載引起的配電網(wǎng)運行風險,提高經(jīng)濟效益。