35kV农村电网优化方案的研究

　摘要：传统35kV农村电网运行方案注重高压系统的可靠性、网架灵活性差、配电可靠性较低、35kV变电设施建设周期长而设备利用率小。该文提出了一种实用的35kV农村电网运行方案改进了网架结构的灵活性，简化了变电所的建设，减少了工程投资，从而加强10kV配网的联络；从理论和实践上证明该运行方案的可行性，并在江苏省丰县35kV电网中得到验证，并取得了良好效果。
关键词：农村电网　优化规划　网络重构　网架结构　环网联络
1　引言
我国35kV农村电网传统的运行方案是35kV变电所采用双线双变、10kV线路呈放射式电网供电。这种35kV运行方案一直侧重于电源和输电的可靠性，10kV配电网为放射式，且电源点分散、供电半径长，供电可靠性得不到有效保障。因此，需要研究一种经济、可靠的35kV电网运行方案和变电所建设新模式，在不增加投入的前提下既满足供电需要，又满足N-1可靠性条件。
2　35kV农村电网优化运行方案
2.1　方案的提出
传统35kV电网建设中，电源的投资通常超过配电线路的投资，电源的可靠性满足N-1条件，而10kV线路供电可靠性无法保证。因此本研究提出将高压电网的可靠性向配电方向转移，简化高压电网的设计，强化配电网的环网联络和设计，可大大减少对变电所的一次投资，简化接线，更有利于自动化水平的发挥和提高设备的利用率。
根据这个设计思想，本项目提出"35kV变电所单线单变、10kV线路环网"的优化运行方案。该运行方案的主要思想是：35kV变电所采用一路高压进线，所内简化设计，单线单变，T接于线路上，合理确定多个电源点，并通过10kV线路环网模式，提高10kV线路供电可靠性，降低电网损耗，如图1所示。

图1　单线单变、线路环网运行方案
2.2　变电所部分
35kV变电所均采用单线单变的线路-变压器单元的接线方式。这样不仅简化了35kV变电所的接线方式，而且减少了相关的进出线间隔的投资。
2.3　10kV线路部分
(1)　集镇负荷相对集中，带有集镇负荷的线路可以相互"手拉手"形成双电源环网，可根据线路的长度和线路的负荷性质及可靠性要求，采取多分段方式。
(2)　村庄负荷分布较分散，对分散负荷采用辐射形线路供电，可根据负荷性质采用分段方式。
(3)　联络开关的位置遵循以下原则：
①根据行政区分界条件，联络开关安装于两个相对独立的行政区的分界处，便于计量。
②行政分界时，联络开关的安装应将重要负荷和其它负荷分开。
2.4　网络重构方案
为保证10kV线路的供电可靠性，需要在各种故障下实现网络重构。在一侧电源故障、开关检修、母线故障时联络开关可合闸实现不间断供电，在线路永久故障时可减少停电范围。在网络的任意点的故障将不会影响对用户的供电可靠性。
3　35kV变电所建设新模式的提出
根据"35kV变电所单线单变、10kV线路环网"优化运行方案的设计思想，35kV变电所可以简化为T接在线路上的单线单变形式。简化接线后，使小型化变电所的"工厂化"和"标准化"成为可能，据此，本文提出35kV变电所建设新模式。
(1)　简化35kV保护，采用熔断器和真空负荷开关实现保护和控制。
(2)　设备结构类型采用钢架式结构、单元化布置，单元化安装，维护方便。
(3)　10kV开关采用真空重合器，低压永磁操作机构，并配以保护、控制、监测一体化的综合自动化装置，便于检查、调试和维护。
(4)　采用模块式结构，各单元组装完毕后，整体安装构架，占地少，安装方便。
(5)　模块式结构，工厂化设施，现场拼装，建设周期短。
4　应用实例
以江苏省丰县宋楼镇电网为试点，对"35kV变电所单线单变、10kV线路环网"优化运行方案进行理论分析，并进而论证了该优化运行方案的可行性。
4.1　优化方案
丰县宋楼镇宋楼变电所设计为变电所35kV单线单变、10kV线路环网"优化运行方案应用于丰县宋楼镇电网，得到优化方案如图2所示。

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图2　丰县宋楼镇电网优化方案
在负荷较集中的集镇地区形成3个手拉手环网。乡村地区依然采用辐射形线路。具体设计如下：
(1)　宋楼变电所和刘王楼变电所各架设主变1台，选用的是容量6300kVA全密封有载调压变压器。
(2)　两座变电所分别架设35kV进线1条；主变保护采用进口快速熔断器；35kV主进采用高压真空隔离负荷开关作为隔离和负荷电流的切合。
(3)　两座变电所均采用单母线接线方式各出3回出线相互联络，形成双电源供电模式。
(4)　简化接线，取消10kV母线侧隔离开关。由于目前是两个变电所来组成环网功能，因此，通过灵活的运行方案，可以在一个变电所进行设备检修等情况下，通过相邻变电所向负荷供电。
(5)　全所设备均为户外布置；二次设备控制保护远动装置采用户外单元化控制箱模式。其中通讯和通信控制器设在户内。
(6)　各设35kV所变1台。所用电源采用户外动力箱形式，由于各开关设备均采用了新型电流计量技术和CVT新技术，各计量回路完全符合国家标准，变电所取消10kV电压互感器。
(7)　变电所占地面积均为285m2，仅为小型化变电所的1/4。
4.2　可行性分析
根据电网参数，分别计算传统运行方案和优化运行方案下的网络潮流、损耗、电压质量等指标，并进行比较。比较结果如表1所示。
由表1可以看出，就丰县宋楼镇电网而言，优化运行方案的供电半径比传统运行方案缩短3.5%，最大电压损耗降低3.8个百分点，而理论线路损耗降低了64.3%，可靠性也有较大改善。
综上所述，35kV变电所单线单变、10kV线路环网优化运行方案从供电可靠性、线路损耗、电压质量上较传统运行方案都有了明显的改善。
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