广州城市配电网现状及发展

[本期专题]广州城市配电网现状及发展2009-03-0415:09:55作者：广州供电局龚建平来源：输配电产品应用变压器及仪器仪表卷总第78期摘要：本文从广州地区负荷发展、110千伏配网的接线方式及原则、10千伏配网的接线发展方向及原则等几个方面，介绍了广州配网的总体情况、技术特点、存在问题及今后的发展趋势。1．引言广州城市电网经过了100多年的发展，特别是近30年的迅猛膨胀，已经成为中国第三大城市电网。自2002年中国南方电网公司成立以来，广州电网进入一个全新的高速发展阶段。以打造一个结构合理，技术先进，安全可靠，适度超前的城市电网为目标，成为中国南方电网公司，广东电网公司的重要枢纽和组成部分。经过多年的发展和实践，广州城市配电网形成了一些自己鲜明的技术特点。以下着重介绍广州配电网的总体情况、技术特点、存在问题及今后的发展。2．广州电网总体情况广州市辖区面积7434平方公里。广州市现有常住人口1005万人，其中户籍人口773万人，流动人口年均在466万人左右。现有供电用户405万户，其中工业用户21万户，商业用户24万户，居民用户355万户，其它用户5万户。广州供电局是广州地区唯一的电力供应商。2007年广州电网最高负荷达928．2万千瓦，同比增长15.48％；完成供电量485亿千瓦时，同比增长12.86％。2008年广州电网最高负荷达974.6万千瓦，同比增长5％；08年1—10月总供电量431亿千瓦时，同比增长5.24％。第一、二、三产业及城乡居民生活用电量占全社会用电量的比重分别为0.74％、59.37％、22.83％、17.06％。受社会电力需求增幅不断下降的影响，广州电网今年的负荷和供电量的增幅同比均有所下降。广州电网目前所采用的电压等级为500千伏一220千伏一110千伏一10千伏—0.4千伏五级电压等级，其中，110千伏、10千伏、0.4千伏分别构成广州地区的高、中、低三电压等级配电网。至2008年11月底，广州电网已运行的110千伏及以上变电站总数202座，主变484台，变电容量3797万千伏安。其中500千伏变电站3座，主变24台，变电容量650.4万千伏安；220千伏变电站31座，主变78台，变电容量1500万千伏安；110千伏变电站168座，主变382台，变电容量1646.6万千伏安；35千伏及以上输电线路595回（其中仅存的3同35千伏在从化、增城北部山区为小水电上网线路），总长度约5391.47千米。10千伏配网公用馈线3607回，10千伏架空线路10343千米，电缆线路12052千米；公用配变23800台，容量1126万千伏安；配电房20809间，高压开关柜53023台，柱上开关2874台。2008年，广州地区电网220千伏容载比为1.6，110千伏电网容载比为1.9。容载比明显偏低，电网发展严重滞后于负荷发展和电力需求。3．广州城市电网发展历史3.1广州电网发展历史1888年广州地区在两广总督衙门首次使用电灯照明，1890年广州开办电灯公司，1919年建成第一座发电厂一伍仙门电厂，并建成2.3千伏配电网，这是广州配电网最早的雏形。1950年到1978年，广州电力工业有较大发展：（1）1950－1952年出现6千伏电压等级；（2）1953－1957年，新中国成立后执行第一个五年计划，广州由消费城市向工业城市转变，电网有较大的发展，电网最高等级为35千伏。1955年，35千伏赤岗一黄埔岛输变电工程建成投产，这是广东省第一回35千伏线路和第一座35千伏变电站。（3）1958－1965年期间，广州电网先后出现110千伏、220千伏电压等级。1958年投产的流溪河水电厂至广州110千伏线路。1959年110千伏员村变电站投产，成为广东省第一座110千伏变电站。1963年新丰江水电厂至广州建成全省首条220千伏广新线，同时，220千伏棠下站建成，广州电网从此发展到220千伏等级时代。1978年起，广州电网在改革开放的春风中迎来了发展壮大期，电网规模几乎每6年就会翻番。1992年，500千伏增城变电站建成投产，广州电网最高电压等级到了500千伏：2000年，广州第二个500千伏变电站一500千伏北郊变电站建成投产，成为“西电东送”在广州地区的一个重要枢纽，广州电网也逐步形成了以500千伏及220千伏为主干网、以110千伏及10千伏为配电网的强大齐全的中心城市电网。至2008年7月，广州第200座变电站－220千伏迎宾变电站顺利投产，广州成为全国第一个拥有200座110千伏以上变电站的省会城市。3.2广州市经济发展状况广州是中国最早改革开放的城市之一，自改革开放以来，经济社会一直处于高速发展之中。全市国内生产总值由1980年的57.5亿元增至2007年的7050.78亿元，其中“六五”、“七五”、“八五”、“九五”、“十五”期间年平均增长率分别为12.7％、10.8％、20.2％、13.1％、13.8％。广州市综合经济实力居国内城市第三位。预计“十一五”期间GDP年均增长12％，到2010年达到9500亿元，全市人均GDP达到1万美元，达到中等发达国家水平。展望2020年，全市人均GDP比2010年再翻一番，基本达到发达国家水平。3.3广州电力负荷及供电量发展史改革开放促进了经济社会的持续快速发展，广州电网供电负荷及供电量也以惊人的速度一路攀升：广州1980年全市最高电力负荷50万千瓦、供电量31.5亿千瓦时；1990年最高负荷是112万千瓦、供电量65.19亿千瓦时；2000年最高负荷为402万千瓦、供电量209.7亿千瓦时，2008年实际最高供电负荷974.6万千瓦，预计供电量约507亿千瓦时。广州市近28年最高供电负荷记录如下表1。表l：广州市近年负荷水平年份最高供电负荷（万千瓦）增长幅度(％)年供电量（亿千瓦时）增长幅度(％)198050.2――31.5――1990112.1――65.19――1999329.1――182.5――2000402.122.18209.714.92001451.012.16224.572002496.210.02255.613.82003581.717.2330218.12004637.79.6334614.62005728.014.2386.711.82006802.810.3429.711.12007928.215.648613.12008974.65.0507（预计）4.5（预计）图1广州电网今年最高供电负荷及年供电量变化趋势图广州市2008年的最高负荷是1980年的19.5倍，是1990年的8.7倍。从1980年至今28年的时间里，广州电网年均负荷增长速度接近11.2％；而最近18年里（1990年至今），年均负荷增长速度更是达到了惊人的12.5％左右。2008年，广州市供电量是1980年的16.1倍，是1990年的7.78倍，28年间供电量年均增长速度约为10.5％；最近18年里，供电量年均增长速度超过12％。目前，广州市第一、二、三产业及城乡居民生活用电量占全社会用电量的比重分别为0.74％、59.37％、22.83％、17.06％，其用电量构成示意图如图2所示。其中，工业负荷构成主要以钢铁（特种钢）、汽车制造、石油化工、中小加工业等为主，一些高耗能行业如水泥厂、小型钢厂已于近两年逐步关停。图2广州地区全社会用电量构成示意图未来广州的产业发展方向最要是以精细化工、重型装备制造业、汽车制造业、生物制药、信息产业、烟草、独具特色的中小加工业等为主导，从而带动交通、海港、空港、物流等第三产业的发展，呈现出二三产业并重、互为促进的局面。按照广州目前经济发展态势，即使实施产业结构调整，走集约型经济发展的道路，广州第二、三产业的电力需求仍将持续高速增长；此外，随着人民生活水平的改善，广州居民用电需求的增长将会是将来负荷增长中的重要因素之一。综合各种因素，广州地区未来几十年内，电力需求仍然会保持高速增长。4．广州城市配电网现状特点4.1广州城市配电网特点4.1.1110千伏电网广泛采用“3T”接线目前，广州供电局110千伏电网广泛采用“3T”接线。每座110千伏变电设3台主变，接线一般采用线路变压器组，在变电站高压侧不设母线，每台主变只设1台进线开关。从上一级220千伏变电站输出的每条110千伏线路上接3台来自不同变电站的主变。采用这种“3T”接线具有电网结构简单，所用设备元件少，节约了电网投资及变电站用地，其保护设置容易，调度运行方式灵活，可靠性相对较高。图3-1110千伏变电站站内“3T”接线示意图图3—2典型110千伏线路“3T”接线示意图与普通的带母线的110千伏变电站相比，如果按一个变电站3台主变考虑，采用“3T”接线将会至少节省高压开关5个，节约占地面积约1000平方米。由于110千伏电网“3T”接线具有以上优点，我局在上世纪80年代末就开始在110千伏电网“3T”接线的探索，并逐步在电网建设与改造中采用，到目前为止，110千伏电网“3T”接线在广州电网已被广泛采用，全局110千伏电网采用“3T”接线的比例超过80％，中心城区的110千伏变电站基本都已采用此接线。我局在多年的110千伏电网“3T”接线的探索实践中总结出了110千伏“3T”接线的一些基本原则：（1）同一110千伏变电站的3台主变应T接在3条不同的110千伏出线上；（2）同一110千伏变电站的不同主变所T接的110千伏线路应来自不同的220千伏变电站或至少要保证来自同一220千伏变电站的不同的母线段；（3）从不同的220千伏变电站或同一220千伏变电站不同母线引出的2条110千伏出线上不得同时T接来自相同3个变电站的6台主变；（4）应优先选择在两条110千伏出线的第一段T接一个变电站的两台主变，考虑避免两条110千伏线路的第二、三段同时T接两个相同110千伏变电站主变的接线。换而言之，两条馈线的第二、三段最多只共同T接一个110千伏变电站主变，在两条馈线第二、三段上另外所T接的主变应来自两个不同的110千伏变电站。如果条件允许，最好是每2条110千伏出线上所接6台变压器中只有2台是同一个110千伏站。（5）在同等条件下优先考虑一个110千伏变电站主变在不同的500千伏片区内的220千伏变电站的110千伏出线、不同链上或环上的220千伏变电站的110千伏出线上T接。按以上原则构建的110千伏电网可以达到以下目的：（1）当一条110千伏线路出现故障时，相关各站上的用电负荷都不受影响；（2）当一台110千伏主变出现故障时，该站的用电负荷都不受影响；（3）当220千伏变电站的一段110千伏母线出现故障时，相关各站的用电负荷不受影响；（4）在满足运行要求的前提下（包括N－1状态下不损失负荷）导线的截面可以选得较小，以减少投资；（5）当出现500千伏、220千伏变电站停运或者主变故障时，受影响的停电范围将可以缩小。4.1.2主变容量选择广州地区目前运行中的主变容量以63MVA、50MVA、40MVA三种容量为主，北部山区存在少量31.5MVA、20MVA主变。新建110千伏工程除了从化、增城北部等负荷密度低的地方选用40MVA外，其它地方均按63MVA主变容量来建设。4.1.3变压器中性点接地方式广州地区目前实行的变压器中性点接地方式主要有直接接地和小电阻接地，其中，110千伏系统采用变压器中性点直接接地运行。10千伏系统主要采用经接地变压器及小电阻（10Ω）接地运行，在边远郊区可采用不接地运行。4.1.410千伏接线介绍广州地区10千伏配网接线贯彻“N－1”供电准则，电缆网采用“2－1”、“3—1”环网接线；架空网采用单联络、双联络接线。该类接线操作简单，新增负荷接入方便；具有非常强的负荷转供能力与运行灵活性，有利于配网自动化的实施；经济性和可靠性共存。经过多年的发展及总结，制定了一些基本原则：1.电缆网1）环网接线模式中每回线路的环路电缆截面应为300mm2或240mm2，其中变电站至第一个开关房（综合房）的电缆截面应为300mm2。2）环网接线模式中每回线路最终总装见容量不宜超过12000千