关于在温州瓯江口应用20KV电压的探讨1015

0关于在温州瓯江口应用20kV电压的探讨DiscussionOntheapplicationof20kVinWenzhouOuJiangEstuary谢鹏林周卫东王诚王和忠摘要：本文全面详细地叙述了在温州瓯江口应用20kV电压项目的背景，分析了其项目建设的必要性和可行性，并对其项目方案进行了构想，最后针对项目给出了一些合理化的建议。Abstract:Acomprehensiveanddetailedaccountof20kVvoltageapplicationsbackgroundisgiven.Thenecessityandfeasibilityofitsconstructionareanalyzed.Applicationplanof20KVvoltageinWenzhouOuJiangEstuarywasProposedandsomerationalizationproposalwasgiven.关键词：电网；项目；瓯江口；方案；项目建议Keywords:Grid;Project;OuJiangEstuary;Program;Projectproposals电力网中，配电网担负着承上启下的重要作用。发电厂生产的大量电能以高压大功率的形式通过输电网输送到各负荷中心后，必须经配电网再传输、分配，以最适当的电压等级输送给用户。配电网作为输电网与电力用户之间的桥梁，其结构和变电层次是否合理，关系到整个网络能否安全、可靠、经济运行。1、项目背景温州电网目前主要采用220／110／10／0.4kV四级变电层次，这种变电层次在过去二、三十年我国经济由弱至强逐步发展的时期为电力供应提供了有力的保障。但是，随着我国工业化进程的加快以及人民生活水平的快速提高，在一些大城市和经济发达地区，由于电力需求旺盛、负荷增长迅速且分布相对集中，导致区域负荷密度很高，采用10kV供电的局限性日趋突出，主要表现在：（1）110kV变电站供电半径越来越小，布点密度过大；（2）10kV线路可输送容量较小，导致出线回路数增多；（3）设备负载重，网损增高，供电电压质量难以保障；（4）难以满足高层建筑特别是大型宾馆、酒店、商场、商务办公楼的供电需求。10kV配电电压已越来越不适应电力负荷增长的要1求，俨然已成为电网功率传送的瓶颈电压层，且日益加剧配变电设备急速增长与城市用地紧张之间的矛盾，给配网建设带来巨大困难。为解决高负荷密度地区10kV配电网输送容量小、供电半径短、损耗大、占用大量线行等问题，有必要提高中压配电网的电压等级；与220／110／10／0.4和220／110／35／0.4两种变电层次的配电网相比，采用220／110／20／0.4kV变电层次的配电网技术经济综合指标最优。因此用20kV取代10kV成为电网今后发展的方向。根据地区经济发展情况，以及配电网发展规划的要求，应首先在某一新开发区试点，由点及面逐步推广。2、项目建设必要性和可行性2.1温州瓯江口概况温州位于浙东南沿海，东临东海，岛屿面积173平方公里，江河面积340平方公里，海域面积约11000平方公里。市区（鹿城区、龙湾区、瓯海区）建成区面积153平方公里。为了走集约化新型城市的总体思路，市政府提出温州将从“滨江城市”向“滨海城市”转变，市区将“退二进三”，大力开发瓯江口。瓯江口主要为半岛浅滩围涂、状元岙深水港、大小石化产业基地等工程。半岛区是由灵昆岛及洞头岛等半岛进行浅滩围涂，规划建成后路域面积约120（建设用地100）平方公里，未来几年，温州将继续朝着城市规模迅速扩大、工业高速增长的方向发展。2.2温州瓯江口配电现状目前，温州瓯江口半岛区只有110kV龙东变的2回10千伏线路向灵昆半岛生活供电。线路长度分别为9.68、25.9公里，公变44台，总容量为8695千伏安；专变25台，总容量为4720千伏安。可见现状配网规模极小，相当于一张白纸，为应用20kV电压提供了最有利的条件。2.3温州瓯江口的发展前景和电力需求根据规划，温州瓯江口半岛区以高新产业和传统产业提升为主要产业类型的，以新型标准厂房建设为载体的新型工业区。区内主要功能区块有公共管理区、二类工业产业区、一类工业产业区、生活居住区、市政通道控制区。根据浙江省电力设计院的《瓯江口电网发展规划—半岛部分》初稿中的负荷测算，温州瓯江口半岛区的区域近期总用电负荷约130万～150万千瓦，平均负荷密度为2.5万千瓦/平方公里。远景发展规划中的负荷密度可能还要更大。2.4在温州瓯江口进行20kV配电电压试点的必要性2目前，随着电力负荷密度的进一步提高，10kV配电的局限性已经逐渐显现出来，电压序列和中压配电电压显现供电能力不足；城市规划及空间资源的限制，站点和线路走廊资源紧张。在10kV配电局限性已初露端倪、其影响范围逐渐扩大、引发的矛盾日趋激化的形势下，我们更应该未雨绸缪，着手准备应对措施。此时在温州瓯江口开展20kV配电电压试点工作是及时的，也是必要的。2.5在温州瓯江口进行20kV配电电压试点的可行性现阶段进行20kV试点项目具备以下几方面有利条件：首先，20kV配电已经过权威部门的技术经济论证，证明其比10kV配电具有更多优越性，可以达到有效提高供电能力、节约建设用地、提高电压质量的目的。其次，国内已有20kV配网建设的成功范例，可为我们今后的建设和运行提供经验借鉴。早在1996年，苏州电力公司已经在占地面积约70km2的中新工业园区采用了20kV电压等级供电。十几年来，苏州电力公司在20kV电网的建设和运行等方面积累了大量经验，可对本项目建设提供指导和帮助。第三，20kV配电设备的技术要求在国标或部标中已有规定，主要设备如变压器、开关、避雷器、互感器、绝缘子等已有成熟产品并可实现国产化（国内已有企业生产20kV配电设备供出口），价格方面仅比同类10kV设备高10～25％。第四，温州瓯江口近期正在进行多个工业园区的规划和建设，园区需新建大量中压配电网络，为20kV电网的引入提供了机会。因此，目前进行20kV电压应用试点的条件基本是成熟的。3、20千伏配网供电是温州瓯江口供电的最佳方案3温州瓯江口是一个新兴开发区（见下图），就像在一张白纸上规划20千伏电压序列电网网架，符合安全可靠、技术先进、经济适用的国情原则，贯彻了国家技术经济政策。根据《瓯江口电网发展规划—半岛部分》初稿中的负荷测算，半岛区目标网架若采用10千伏方案需设110千伏变电站33座，而采用20千伏方案只需设110千伏变电站20座，可见采用20千伏方案可节约用地约40％，约60余亩，节约输变电投资超5亿元。中压开闭所数量根据变电所规模，保守估算若采用10千伏方案，每个110千伏变电所10千伏馈线按24回计，每回馈线设1个开闭所统计，共计33×24=816座开闭所，而采用20千伏方案可以减半。因此，在温州瓯江口实施20千伏配网供电无论是技术上还是经济上都是最优方案。4、试点方案构想本项目拟在以上区域新建一座110/20kV变电站以及配置相应的20kV线路、配电站、环网装置等配电设施，构建一片区域性20kV配电网络。主要技术方案设想如下：4.1拟建变电站接入系统方案瓯江口市政规划为近远期电力线路均预留了高压架空通道，考虑到半岛通道资源的紧缺，并且短期内再开辟建设新的通道难度较大，因此考虑2011年利用近期规划预留的廊道建成大陆通往洞头的220千伏线路，本期220千伏线路可先降压110千伏运行，供110千伏起步变。2012年建成220千伏灵昆变，原降压线路升压运行，满足1104千伏起步变、110千伏深水港变的供电。远期规划一座500千伏、六座220千伏、20座110/20千伏变电所。目前已启动温州瓯江口半岛区的起步区的围涂、东围堤等工程,并初具规模。起步区一期联系温州市区、灵昆镇、洞头县，规划范围西起灵昆岛东环路，东至甬台温复线，南北以南、北堤为界，总用地面积约为6.13平方公里,其中建设用地面积5.55平方公里。规划负荷为12.2万千瓦，平均负荷密度将在2.5万千瓦/平方公里左右，规划布局1座220千伏变电所和2座110千伏变电所供电。110千伏起步变正在开展可研前期工作。4.2变电站电气主接线由于在短期内，试点的20kV配电线路只能依靠一座110/20kV试点变电站取得电源，因此在选择变电站电气主接线形式时，要考虑尽量减小变电站的母线、变压器等主要设备的停电几率。拟采用以下接线形式：110kV配电装置最终采用单母线断路器分段接线，＃1、＃3主变110kV侧单臂各自接入110kVⅠ、Ⅱ段母线；＃2主变110kV侧双臂接入110kVⅠ、Ⅱ段母线。首期建设时除预留＃3主变的110kV配电间隔外，其余110kV配电装置应一次建成。20kV配电装置最终采用单母线4分段6断路器接线，＃1、＃3主变20kV侧单臂各自接入20kVⅠ、Ⅲ段母线，每段母线带6回20kV出线、2组无功补偿电容器组；＃2主变20kV侧双臂分别接入20kVⅡA、ⅡB段母线，每段母线带3回20kV出线、1组无功补偿电容器组。首期建设时应将20kVⅠ段、ⅡA段和ⅡB段母线及其所带的20kV配电装置建成。4.3变电站配电装置及布置形式GIS设备由于其密闭、免检修等特点，可明显降低因设备故障、检修造成的停电几率，提高供电可靠性，因此试点变电站110kV配电装置建议采用GIS设备，户内布置；主变压器可采用常规油绝缘自冷型变压器，户外布置；20kV配电装置可采用成套开关柜设备，户内布置。4.4中性点接地方式20千伏配电网的中性点接地方式是20千伏配电网改造过程中所面临的关键技术问题之一。中性点接地方式与设备绝缘水平以及设备改造的经济性密切相关，因此，需要通过中性点接地方式的研究来指导20千伏配电网改造过程中设备选型和投资预算。同时，接地方式与配电网运行的安全性、可靠性密切相关。目前配电网中性点接地方式主要使用的有2种：经消弧线圈接地和经小电阻接地。苏州工业园区目前配电5线路以电缆为主，采用中性点采用经小电组接地方式运行。至今运行稳定，供电可靠率达到99.98%。近年来，江苏公司在苏北地区的推广，架空线路规模大大增加，电容电流小于150安，也考虑采用经消弧线圈接地方式。本次试点建设的20kV配电线路拟采用电缆与架空绝缘电缆混合线路,因此建议采用经消弧线圈接地方式。4.5变电站自动化及通信新建的110/20kV变电站应按综合自动化变电站建设，配置一套综合自动化系统。变电站采用双光纤通信方式。4.620千伏配电线路本次试点建设的20kV配电线路拟采用电缆与架空绝缘电缆混合线路。在初期暂无其它110/20kV变电站提供20kV备用电源的情况下，每两端电源应来自试点变电站的不同段母线，将来有新站建成可将环网解开与对侧站构成环网。每个环网的装变宜控制在12～20MVA之间，节点数不宜超过6个。主电缆拟选择3×300mm2交联聚乙烯铜芯电缆，架空绝缘电缆拟选择JKLYJ20-240。5项目建议由于本项目的建设需要一定时间，同时对瓯江口现有的2回10千伏线路及配电设施提出可行性改造方案，选择通用和过渡设备替换原有设备，做好瓯江口起步区上20千伏供电准备。建议项目投运前的这段时间内，在试点供电区内新建的10kV配电设施（含用户专用配电设施）除10kV配变外，尽量按20kV电压标准建设，以最大限度降低今后10kV配网升压改造的费用。作者简介：谢鹏林（1973.7～），男，工学学士，工程师，温州电力局，从事继电保护和配网自动化工作；Email:[e-mail]，周卫东（1969.7～），男，工学学士，助理工程师，温州电力局，从事电力配网自动化工作；王诚（1975.5～），男，工学学士，助理工程师，温州电力局，从事电力系统工作。王和忠（1975.5～），男，工学硕士，高级工程师，温州电力局，从事电力系统工作。