淺析220/20千伏供電模式在深圳市前海地區的應用

王安

摘要：隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，電能在社會經濟的發展中起著至關重要的作用，然而電力設施的規劃建設與建設用地資源緊缺的矛盾日益增加，導致變電站用地落實難度加大、線路走廊資源減少，面對這一系列問題，解決城市建設高密區負荷密度大、供電保障要求高、電力設施建設困難的根本辦法是簡化傳統的電壓級制，然而應用新的電壓級制也面臨新的問題和限制條件，本文主要探討研究220/20千伏供電模式在新的城市核心區的應用，以深圳市前海地區的電力工程規劃為例，共同行參考，敬請指教。

關鍵詞：220/20千伏；供電模式；變電站

一、220/20千伏供電模式在前海地區的適用性分析

研究表明，在現狀建成度低、規劃負荷密度高的地區，采用220/20千伏供電模式建設電網的經濟性明顯超越傳統的電壓等級。前海地區為新增的城市核心區，規劃打造為深圳加快建設現代化國際化先進城市的一個重要標志，且現狀建成度較低，基本為新建、改造建設用地，非常適合采用220/20千伏供電模式建設電網，較傳統的供電模式，有節約大量寶貴的建筑空間、減少可觀的電網建設投資、增大供電范圍、提高供電能力和節能降損等諸多優勢。

二、電力工程規劃設計的主要內容

第一，開展電力工程規劃的工作之前，對深圳市的規劃建設部門、電力運營部門和能源管理部門進行走訪調研，收集工作開展前的基礎資料，弄清規劃范圍及周邊電力設施的現狀情況、相關城市規劃資料、電網規劃建設資料和國家和地方的能源政策等資料，摸清各職能部門對規劃項目的建議和期望。

第二，結合城市規劃確定的建設規模，對規劃區電力負荷作科學合理的預測。結合《前海深港現代服務業合作區綜合規劃》確定的土地使用性質、路網規劃、建筑開發量（3000萬平方米）、地下空間及市政體系保障系數（1.2），采用分類建筑面積負荷密度法進行負荷預測，負荷指標取《深圳市城市規劃標準和準則》（2013版）的高值，考慮地塊間的總同時系數0.85后，預測得規劃區的電力負荷總量約161.7萬千瓦；按建設用地面積12.25平方公里核算，負荷密度約13.2萬千瓦/平方公里，按建筑總面積核算，負荷密度約53.9瓦/平方米。

第三，電源的支撐分析。緊鄰規劃區的南側，現狀有1座以220千伏電壓等級上網的媽灣西部電廠，裝機容量1840兆伏安，距離規劃區北側約9.5公里處現狀有1座500千伏紫荊變電站，現狀容量2×1500兆伏安（規劃容量3×1500兆伏安），《深圳市電力設施和高壓走廊詳細規劃修編2012-2020》在規劃區西南側預留一座500千伏前海站，規劃容量4×1000兆伏安。500千伏容載比按1.5計算，現狀媽灣西部電廠、紫荊變電站和規劃前海變電站可提供電力約750萬千瓦，可以保證前海地區161.7萬千瓦的用電需求。

第四，220/20千伏變電站規劃。根據預測的電力負荷161.7萬千瓦，依據《城市電力網規劃設計導則》中負荷增長較快地區的容載比取值規定，220千伏電網容載比取2.0，則前海地區共需220/20千伏變電容量約3234.0兆伏安；結合供電部門的意見及國內外案例借鑒，為滿足規劃區99.999%的高供電可靠性和降低短路電流的要求，220/20千伏變電站的裝機容量按4臺75兆伏安主變設計，則規劃區共需220/20千伏變電站11座，結合天然市政廊道、負荷分布、用地規劃等布點220/20千伏變電站，在桂灣片區、鏟灣片區和媽灣片區分別布點4座、3座和4座220/20千伏變電站；若采用傳統的220/110/10千伏供電模式，前海地區則需4座220千伏變電站（4×240兆伏安）和18座110千伏變電站（3×50兆伏安），相比之下220/20千伏方案較220/110/10千伏方案減少11座變電站，按220千伏變電站所需建筑面積5000平方米/座和110千伏變電站所需建筑面積4000平方米/座估算，總計減少建筑面積約3.7萬平方米，相應的電纜通道需求也大大減少。

第五，現狀架空線改造及電纜隧道規劃。結合220/20千伏變電站的布點情況，后與供電部門協調確定前海地區220千伏電網接線，規劃220千伏變電站與500千伏變電站、媽灣西部電廠形成三個環路，各環路之間通過2回220千伏電纜連接，增加供電安全性和可靠性，新增大量220千伏電纜線路。媽灣西部電廠和500千伏變電站的220千伏電纜出線，是未經變電站接入的直連線路，其單回需傳輸容量達770兆伏安，在現行電力電纜傳輸指標的限制下，220千伏電纜只有敷設在專用電纜隧道內才能達到最佳的電纜散熱條件；綜合考慮現狀架空線改造計劃、道路網規劃、前海地區對景觀的高標注要求（后期開挖道路難度大）、220千伏電纜傳送容量需求和其他市政管線的規劃方案，在規劃區主要道路下設置共同溝內，目前部分路段共同溝已按規劃建成。

第六，中壓電纜溝規劃?，F狀道路和規劃道路路由、標準一致時，按規劃保留或擴建現狀電纜溝；現狀道路和規劃道路不一致時，隨新建道路按規劃同步新建電纜溝。已規劃共同溝的路段，20千伏電纜布置于規劃的共同溝內（已考慮20千伏電纜的敷設空間），開發單元（街坊）之間的道路，結合共同溝分支管配套建設電纜溝，斷面規格主要為1.2米×1.3米和2×1.2米×1.3米。

第七，電氣的計算工作。電力工程的電氣計算主要包電流的括潮流計算、穩定性計算、短路電流計算和無功補償計算。其中潮流計算主要是對電力網絡中的功率和電壓的分布進行計算，通過潮流計算可確定系統運行方式，檢查各元件是否滿足運行要求，并為系統繼電保護和穩定計算提供依據和初值。潮流計算作為電力系統設計中最基本的計算，是比較電力工程各接入系統方案最直觀的方法。通過潮流計算得出的電網各節點電壓、各網絡元件電力損耗、以及電力潮流的分布情況，可直接用于分析各接入系統方案的可靠性、合理性和經濟性。

三、如何解決現狀10千伏系統向20千伏系統過渡的問題

前海地區的媽灣片區現狀已有部分10千伏用戶，電源由規劃區內唯一的現狀110千伏媽灣站提供，該站遠期將升壓改造為220/20千伏變電站，10千伏系統的退出運行問題是規劃實施的一項重要內容；目前深圳市10千伏系統產權劃分的節點是10千伏公共環網柜，從公共環網柜至用戶變電所間的產權歸用戶，從現狀的產權劃分上看，用戶端的10千伏系統在近期退出運行是難以實現的。

規劃建議電力主管部門從用戶10千伏系統維護、退出運行的政策入手，研究加快用戶系統10千伏更新的辦法，解決110/10千伏系統逐步向220/20千伏系統過渡的問題。規劃建議新報裝的用戶應采用10千伏和20千伏兼容的變配電設施，現狀10千伏用戶端的設施待自然報廢后，應以20千伏線路接入220/20千伏變電站，待現狀10千伏用戶全部退出運行后，即可開展110千伏媽灣站的升壓改造工作。

四、如何進行220/20千伏供電模式的應用分析

在城市發展的初級階段，負荷密度較低，設備技術水平較差，不適宜采用220 /20千伏電壓序列的電力系統。而當城市發展到中高級的新階段，負荷密度增大，同時伴隨著設備技術水平、管理水平提高，具備應用新電壓序列進行電網建設的條件。

首先，論證220/20千伏新電壓序列的適宜性和在規劃區的可行性。對電網起到核心作用的電力系統電壓序列進行調整涉及面廣、影響大，需要科學合理的論證；其次，制訂新電壓序列電網規劃建設標準，必須明確新電網系統規劃建設標準，主要包括20千伏和220/20千伏電力設施的相關標準，以指導電力系統布局以及電力設施用地落實；然后，確定電力系統布局和落實電力設施用地，按照負荷預測—系統布局—落實設施的思路完成，負荷預測充分考慮城市更新產生的負荷增量；最后，綜合考慮電網的建設時序和新舊電網過渡期的實施策略，根據城市發展規劃的要求，確定電網的建設時序，同時考慮到新舊系統電網將會在相當長的一段時間內并存，需制定過渡期的電網實施策略。

五、我國220/20千伏供電模式應用的現狀情況

深圳市光明新區是國內首個220/20千伏電網規劃建設的試點，國內目前沒有其他城市采用新電壓序列規劃建設電力系統。因此，針對我國的實際情況，在具體開展220/20千伏電網建設條件的地區，應積極采用220/20千伏供電模式規劃建設電網，從根本上優化電網結構、實現節能減排、節約土地資源、減少電網投資、促進社會和諧。

新型城鎮化是國家發展模式的新選擇，我們必須走和諧發展和資源節約的道路。電網建設所需的用地和投資必須有效縮減，電力設施建設標準必須提高，以滿足不斷提高的景觀要求和公眾心理需求。面對土地資源日益緊缺、電力系統損耗日益增大、電力投資居高不下、因居民反對和景觀要求造成電力設施建設困難重重等問題，必須對電網建設模式做重大調整，特別在簡化電壓等級和提高用戶供電電壓上尋求重大突破，現狀的220/110/10千伏電壓序列電網建設方式已經走入困局，采用220/20千伏電壓序列迫在眉睫。

參考文獻：

[1].范明天 張祖平.中國配電網發展戰略相關問題研究.北京.中國電力出版社.2008

[2].程浩忠 姜祥生.20kV配電網規劃與改造.北京.中國電力出版社.2010

[3].陳章潮 程浩忠.城市電網規劃與改造（第二版）.北京.中國電力出版社.2007

[4].姜祥生 城網配電電壓等級研究.電網技術，1999，23（2）：31-33

[5].姜祥生 蘇州工業園區20kV配電工程簡介.華東電力，1997，（10）：21-23

[6].馬曉東 蘇州20kV配電網運行實踐，供用電，2009，26（2）：69-72