220kV负荷变电站采用直降电压的探讨

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摘要：在当前城市供电系统中，随着人们对电力需求的不断增加而增加，成为影响和制约城市发展的前提和关键因素，本文针对大城市市区供电系统现有问题，从变电站的各个组成元件和设备进行分析和探讨，提出对高压配电电压等级应有新的认识。通过对当前城市供电系统中变电站的认识进行相关的总结，分别对当前城市供电系统中的高压电源和低压变动过程进行分析与处理，着重对市区高压负荷变电站的高压电源进行讨论，就变电站直降电压中的各种问题和存在因素进行探讨和分析。

关键词：配电系统；配电线；高压负荷变电站；开闭站

前 言

随着当前人们对各种电气的广泛使用，使得当前城市发展中供电系统逐步面临着严峻的形势与挑战，是影响当前城市发展与变化的前提和关键。由于目前居民生活全面电气化以及城市环保对无污染能源的追求，使得当前在电力使用的过程中逐步的增加和提高，成为当前城市能源的主要手段。电力负荷密度规划指标不断上调，使得当前电力输送中出现了种种问题，为供电系统提出了挑战。在许多城市的供电中，为了能够更好的保证其供电系统的安全可靠运行，逐步的提升电压，为当前供电系统的稳定打下了基础，在当前信息时代，各种信息技术的不断应用为当前电力工业的提升奠定了基础前提，更为当前电网的规划打下了坚实的基础。

某市区供电系统的高压变电站容量规模由80年代初的2x31．5 MVA发展到3×50MVA，又向4×63MVA进展。在城市高压配电网的增长过程中，各种因素和问题也是不断出现，如何保证供电安全是当前电力输送中的主要前提和关键，更是影响其施工的主要手段。在高压输送的过程，变电站的安全稳定运行是其前提保证，高压负荷变电站采用多大容量、几台主变压器，是通过直降电压的运输和变动进行城市供电的良好进行前提，解决高压直降问题涉及到可靠性、运行损耗、建设投资、管理方式等诸多问题。

1、高压负荷变电站的容量和电源链接方式

在10000～20000kw／knl：高负荷密度的市区建高压变电站，分布距离一般为3～4km，供电面积可达10～20km2，中压(10 kV)馈出距离不超过1．5～2．5km。高压负荷变电站一般伸入市区，由于选址困难，常常以增加变压器台数及提高变压器单台容量来扩大总容量，以满足负荷密度提高的要求。

通常高压变压器的单台容量越大．每kVA建设投资及运行损耗越小。但容量过大后变压器二次侧短路容量会相应提高，将对中压配电设备的安全运行构成威胁。这一问题可通过提高变压器百分比阻抗来解决。由于城市变电站主变压器均有有载调压装置，(，。％值可由以前双卷变压器标准值10．5向13、17、21、24提高，这样可使中压侧短路电流限制在16kA或20kA以下。高压负荷变电站主变压器台数越多，可靠性当然也越高(仅对变压器而言)。但相应的两侧配电装置及其二次控制回路均要复杂化，不但要增大建设投资还会降低总体可靠性。市区高压负荷变电站的电源通常由电网中两个以上的大容量枢纽变电站馈出的高压线路直接或经不同方式的链接来提供。其高压电源供电方式须在高压线路n一1或变压器n一1时均能自动投切保证对负荷的供电。同时，应使变电站建设节约投资及减少用地，还应便于维修及实现无人值守。附举出3种链接方式，并进行分析比较。

2、高压电源的电压等级

在我国电力系统发展中220kv、110 kV系统的形成是有历史原因的，在大负荷城市电网中一般为非主环网。目前各大城市的220kV系统均通过不同等级的中间电压110kV、66 kV、35kV再降为10kV，这在负荷密度不太高的情况下还是合理的。但如上所述当每座高压负荷变电站总容量超过200MVA的情况下，采用220kV直降10kV的变电站，就安全、经济性而言是合理的。首先，对供电损耗来说，减少一级降压即意味着减少约0．1～0．5％变电全容量的电能耗损；其次，对建设投资而言，由于减少了一级变电设备，变配电设备总投资肯定是降低的；而配电网的线路投资却不一定增高。

每条电源线考虑最高输电容量为200MVA，采用110kV架空线需700mm2钢芯铝绞线导线，而采用220kV架空线仅需240mm2。若采用铜芯交联电缆，110kV需800mm2，

220kV则仅需240mnl2。根据某电缆厂报价，铜芯交联电缆价格通常与其截面大小及额定电压高低都是成正比的，比值大约为1．5～1．6。因此电源线路采用220kV电压等级较110kV电压等级要更为经济，线损也仅为110kV电压等级的0．83倍(800／240×1／4)。长期以来220kV一直被视为主系统，与大容量输电线、枢纽变电站等联系在一起。因此线路多为高铁塔分裂导线，电缆也多为800mm2以上大截面。这是为考虑长远发展所预留的，当然建设投资是极高的。但作为配电线路，其最终最大负荷是明确的，并不需要过大的余度。由以上分析可见传输同等容量的负荷，220kV配电线路造价并不会比110kV配电线路更高，而损耗降低、可靠性提高是显而易见的。

3、技术经济比较

(1)建设投资

在两个方案中假设电源线路都采用交联电缆、隧道敷设。隧道本身建设投资不列入比较(因两方案隧道费用基本相同，且隧道是为数十条不同电压等级电缆所公用)。电缆附件及敷设施工费用按电缆价的16％计。每台变压器除本身价格外，增加7～8万元安装费。高压配电装置按GIS附加安装费后每间隔造价计。户内中压配电装置以开关柜数量计。当S。、S。变电站电源电压为110kV时，需增加电源侧变电站(S。、S；)220／110kV主变压器容量及相应的220kV、110kV配电装置；当S。、S。变电站电源电压为220kV时，仅需在电源侧变电站(s。、S。)扩建2个220kV出线间隔。从下面附表的比较中可看出采用zzo／lokV配电系统建设资金约为110／10kV配电系统的75％。若线路采用架空线，高压配电装置采用户外常规设备，二者之比也不超过80％。

(2)损耗

电力系统中的损耗主要是线路损耗和主变压器损耗，下面对上述两种方案分别进行分析计算。1)主变压器损耗 两种方案中每个变电站总容量均为189MVA。大型变压器铁损一般约为额定容量的0．08％，满负荷铜损约为0．42％。方案I中电源侧220／110kV变电站主变损耗与终端110／10kV变电站中的主变损耗按相等考虑。

4、结论

配电系统是当前电力输送中的主要承担者，是电压变动和负荷供电的前提和保障关键，在高负荷密度的市区220kV已属配电性质，不应以电压等级的高低进行区分。配电系统要保证其供电安全和各种不良影响，目前大型变电站往往还具有“开闭站”的某些功能。是的当前供电站在运行的过程中存在着各种问题与不利因素，成为当前施工中的重点，供电企业降低成本最重要的途径是通过降损来实现的，是通过减少变电站在电压变动过程中的成本来提高其运行效率，增加运行效益的基础，更是减少重复降压减低损耗，提高企业效益是大城市电网合理的发展方向。