县域供电区配电网规划设计的方法

时间：2024-07-28

李方圆

一、引言

现代化社会建设中，电力是不可忽略的重要能源，在生产、经营等方面的重要性日益凸显。在此背景下，县域供电区配电网科学规划设计成为了重点关注的对象。合理规划的配电网可以提高电力供应的可靠性，降低电能损耗，促进可再生能源的集成，减少环境影响，提升电网安全性，并实现资源的优化配置。因此，县域供电区的配电网规划设计应该综合考虑多种因素，以满足不断增长的电力需求，并在可持续发展的背景下保障电力供应。本文以某县为研究对象，探讨县域供电区配电网规划设计的方法。

二、研究对象概述

本文研究的县域地区位于我国中部，临近武汉市。虽然地区辖区面积较小，但独特的地理位置为当地经济发展提供良好的发展空间。某县整体呈现丘陵地势，大体北高南低，县域内有多条河流经过，属大别山脉，部分区域存在山区地貌。目前，某县中南部地区由于地势平缓，更容易建设和开发，基础建设强于北部地区。

如何支持该地区经济发展和社会建设，电力工程是一项重点内容。在多年发展中，某县基础设施日益完善，开展多次电网改造工程，且政府等部门为其投入大量资金。目前，研究区域有7座110 千伏公用变电站，11 台主变，变电容量为491.5 兆伏安。电网采取双射式和单链式结构进行架构。同时，该区域还有12 座35 千伏公用变电站，主变20 台，变电容量为123.15 兆伏安，该类型电网采取单环网、单链式和单射式结构进行架构。现有电力系统难以满足日益增长的电力需求，局部地区存在明显的供电能力不足问题，且容载比区域分布不均衡问题日益突出，导致主变重载现象频发。该地区的110 千伏容载比为2.08，但中南部的城区、园区110 千伏容载比低于1.8 下限，而较偏远的乡镇110 千伏县域供电网的容载比最高超过2.5。除此之外，还存在电网结构不合理等问题，如局部地区的电网和主网之间连接薄弱、部分电网结构不完整、供电半径长等，对当地电力供应的安全性和可靠性造成影响。

三、县域配电网存在的问题

结合整体来看，研究的县域地区配电网建设存在以下问题。第一，高压网架结构不合理，供电能力无法满足需求。城镇化进程加快，县域经济发展也受到广泛关注，工业等领域的持续建设进一步增大了配电网负荷，导致县域配电网传统架构已经无法满足需求。目前，110 千伏网架结构多为单回路形式，这种设计方法使得电网结构安全性和可靠性偏低，也容易出现主变容量不足等问题，从而导致在用电高峰时期，很多区域面临设备过载。第二，供电可靠性差。局部区域电力设备建设时间较早，在多年应用中，出现线路老化问题，且部分线路依据以往标准进行设计，不满足当前线路标准，无法承载当前的电力需求，更容易导致故障发生，影响供电质量。同时，之前修建的电力网络自动性较差，而更新改造后也存在局限，很难保证满足预期需求。第三，配电网损耗率较高。为了满足现代化社会需求，高耗能变压器数量逐渐增加，无形中导致部分区域负荷增长加快，电压质量受到影响。

四、县域供电区配电网规划设计方法

（一）配电网规划设计流程

配电网规划设计主要整体流程如图1 所示。

（二）负荷预测实现方法

针对县域配电网规划设计时，负荷预测是一项重点内容，也是整体规划的基本出发点。实现方法包括以下五方面：

1.对负荷增长点进行系统调查。从2013 年开始，研究的县域地区对各公司负荷增长情况持续开展调查，结合电力企业的相关资料，编制完善的县域负荷调查报告。

2.鉴于电力工业的特点，着重对需电量预测和负荷预测两项内容进行分析。结合当地实际情况，需电量预测以部门分析法、自然增长率法和平均增长率法为基础展开调查。部门分析法是以国民经济行业划分为依据的电量需求预测方法，也就是通过行业类型，依次判断各行业需电量，然后累加得到总体需求，该方法准确率较高。自然增长率法是依托年度大用户电量需求展开的蓄电量预测方法，通过对该地区用电量较大用户的线损等电量进行调查，得出总和，再加上其他一般用户的需电量，便是总体数据。平均增长率法是以历史数据和国民经济发展规划为依据的预测方法，部分行业由于多种原因影响，难以预测产值时，可以以历史数据等为基础，确定其年度需电量的平均增长率，最终得出总体结果。

3.预测电力负荷时最常用的方法包括平均增长率法和年最大负荷利用小时数法两种。其中平均增长率法以历史数据为基础，明确需电量和最大负荷增长之间的关系，然后结合未来需电量增长速度，确定未来负荷结构变化，从而科学调整两者之间的关系，此时便可以得到相应的年度最大负荷。年最大负荷利用小时数法则是按照“年最大负荷=年需电量/年最大负荷利用小时数”这一公式计算所得的方法。

4.变电站数量预测方法。一般情况下，采用公式（1）确定新建变电站的数量。

公式（1）中：P代表规划区内的负荷需求；k代表容载比；S∑代表现有配电网变电容量；SN代表每座便点亮的标准容量。

5.配电网网架规划。需要结合规划地区负荷大小、变电站设计方案、计算的容量信息等，以及参考研究的县域区域已有的线路，遵循安全、科学原则进行规划。

（三）规划设计方法

为了便于分析，本文将研究的县域划分为南部区域和北部区域两部分，以此为基础，详细阐述规划设计方案。

1.配电网规划目标

基于研究区域现状和未来发展趋势，配电网建筑主要规划效果是提升供电可靠性、综合电压合理率，以及确保110 千伏及以下综合线损率等指标符合要求。

研究的县域地区未来七年发展目标如表1所示。

表1 ××县配电网未来七年主要发展目标

与此同时，随着当地工业发展和城镇化进程加快，针对当地农村区域电网供电半径大、部分地区电力系统建设不完善等问题，提出针对性方案，全方面保证客户生产生活用电需求。另外，加快当地智能电网建设，以现代化技术为基础，确保综合性供电系统建设实现全覆盖，全面提升客户满意度。

2.网架发展目标

为了实现配电网规划目标，预计围绕规划目标，在当地建设110 千伏变电站等内容。当地网架发展目标如表2 所示。

表2 ××县网架发展目标

3.供电能力目标

结合当地具体情况，对农村电网改进是重点项目，研究的县域地区在未来七年内供电能力目标如表3 所示。

表3 ××县供电能力目标

4.用电负荷预测

采取自然增长率方法对用电负荷进行预测。该预测方法如公式（2）所示。

公式（2）中：A、An分别代表规划区基础年电量和规划区第n年电量；代表年均增长率；n代表年份。

通过该方法对区域未来几年内用电负荷情况进行预测，从中可以具体数值。

（四）整体方案阐述

围绕上文几个主要目标进行分析，整体规划设计方案如下：到2030 年，该地区全县最大用电负荷将达到380 兆瓦，其中南部地区用电负荷为271 兆瓦，北部地区用电负荷为109 兆瓦。对于110 千伏网供负荷而言，应按照网供负荷公式“110 千伏网供负荷=全社会用电负荷-厂用电-220 千伏及以上电网直供负荷-110 千伏电网直供负荷-220 千伏直降10 千伏负荷-35 千伏及以下网切参与电力平衡发电负荷”进行计算，对于10 千伏网供电负荷需要按照“10 千伏网供负荷=10 千伏总负荷-10 千伏专线用电负荷-接入公用电网的400伏电源”公式进行计算。最终发现，研究的县域在2030 年应确保110 千伏网供负荷达到352 兆瓦，其中南部地区为246 兆瓦，北部地区为106 兆瓦；10 千伏网供负荷应达到368 兆瓦。围绕上述内容，需要增设110 千伏变电站，到2030 年之前，需要达到110 千伏变电站增设7座等目标，其配套的10 千伏出线增量应不低于34 条。

五、县域供电区配电网科学规划设计的优势

县域供电区配电网科学规划设计具有多重优势：第一，能够充分考虑实际电力负荷的需求，确保电力供应的可靠性，减少停电和电压不稳定的发生。第二，可以确保各种能源来源的最佳利用，包括可再生能源和传统能源，以提高能源利用效率。第三，可以灵活扩展和升级电力设施，以满足不断增长的电力需求。第四，通过科学规划，可以减少电力系统的能源浪费，减少温室气体排放，有助于环境保护和应对气候变化。第五，科学规划充分考虑了电力项目的经济性，包括成本效益分析和长期运营成本的评估，以确保资源的有效利用。