【摘要】：本文通過(guò)成本—效益法分析計(jì)算對(duì)城市10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路分段數(shù)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析,計(jì)算投資成本與效益關(guān)系,確定城市10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路分段數(shù)。
　　【關(guān)鍵詞】：分段原則；開(kāi)環(huán)網(wǎng)；效益分析；
　　根據(jù)《城市中低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則》,城市10kV線(xiàn)路一般按街道布置,采用環(huán)網(wǎng)結(jié)線(xiàn)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)。因此,將每條線(xiàn)路分為若干段,這樣可以減少停電范圍,減少用戶(hù)每年的平均停電時(shí)間,從而提高配電網(wǎng)供電可靠性。但從投資上考慮,線(xiàn)路分段越多,分段開(kāi)關(guān)的投資就越大,并且,線(xiàn)路上的分段開(kāi)關(guān)越多,維護(hù)工作量就越大,發(fā)生設(shè)備故障的機(jī)率也就越大。因此,饋電線(xiàn)路的分段必須經(jīng)過(guò)綜合分析,才能確定線(xiàn)路的最佳分段。
　　1、成本—效益分析法
　　成本—效益分析法的依據(jù)是:
　　(1)增加線(xiàn)路分段開(kāi)關(guān)數(shù)量,提高供電可靠性投資的全部收益必須滿(mǎn)足負(fù)擔(dān)形狀設(shè)備的維護(hù)成本加上一定利潤(rùn)。
　　(2)每多供1kW.h電量所花費(fèi)的設(shè)備投資相當(dāng)于少供1kW.h電量的電能損失費(fèi)。
　　通常,投資的預(yù)期使用期限相當(dāng)長(zhǎng),如滿(mǎn)足條件2也就可以滿(mǎn)足條件1,所以可以只用條件2
　　來(lái)進(jìn)行成本—效益分析。
　　成本—效益比V如下式:
　　V=(c+b-s)/E(1)
　　式中:c=c1i/(1+i),c1為主要成本,i表示貼現(xiàn)率;b為維修和其它與可行性投資有關(guān)的服務(wù)年費(fèi)用;s為由于提高了效率及投資可靠性帶來(lái)的相關(guān)的年費(fèi)用節(jié)省額,E為可靠性投資帶來(lái)的第一年內(nèi)預(yù)計(jì)的損失電量的減少量。
　　對(duì)投資過(guò)程而言,s是一個(gè)有意義的量,但在初始評(píng)估時(shí)可以不考慮。因此,實(shí)際上可以使用簡(jiǎn)化的成本—效益比Vs進(jìn)行分析,即:
　　Vs=(c+b)/E(2)
　　可見(jiàn)Vs的值越低,擬用的投資便越可行。
　　為決定是否可行,我們選擇每多供1kW.h電量所得的平均效益Vt來(lái)替代式(2)中的Vs,若VtE乘積超過(guò)擬用的可靠性投資年度成本,則投資合理可行,就確定了饋電線(xiàn)的分段數(shù)。
　　2、簡(jiǎn)單常開(kāi)環(huán)網(wǎng)的分段原則
　　城市10kV配電網(wǎng)大多采用開(kāi)環(huán)運(yùn)行的環(huán)網(wǎng)結(jié)線(xiàn),只有在城郊才采用放射式結(jié)線(xiàn)。為分析饋電線(xiàn)分段的選擇,以簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)網(wǎng)饋電線(xiàn)的情況進(jìn)行分析,再將結(jié)論推廣到較為復(fù)雜的配電網(wǎng)。
　　如圖1所示的是一個(gè)在配電網(wǎng)中較為常見(jiàn)的典型的簡(jiǎn)單的常開(kāi)環(huán)網(wǎng)結(jié)線(xiàn)。正常運(yùn)行時(shí),分段開(kāi)關(guān)1,2,3,4,5中至少有一個(gè)分段開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)(圖l中的#3開(kāi)關(guān)),一般稱(chēng)之為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。開(kāi)環(huán)網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的兩側(cè)都相當(dāng)于一條饋電線(xiàn)的末端,當(dāng)某側(cè)失去電源時(shí),可以通過(guò)自動(dòng)或人工操作聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān),向另一側(cè)供電。為了維護(hù)方便,為避免因設(shè)備檢修而造成全線(xiàn)停電,影響用戶(hù)正常供電,各分段開(kāi)關(guān)以及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)兩側(cè)都裝上隔離開(kāi)關(guān),有利于提高供電可靠性。
　　表1設(shè)定了10kV配電網(wǎng)可靠性參數(shù)的符號(hào)及相應(yīng)統(tǒng)計(jì)值。
　　圖1簡(jiǎn)單常開(kāi)環(huán)網(wǎng)示意圖
　　表110kV線(xiàn)路可靠性參數(shù)符號(hào)及其統(tǒng)計(jì)值

　　假設(shè)饋電線(xiàn)的總負(fù)荷為P,線(xiàn)路的總長(zhǎng)度為L(zhǎng),則當(dāng)線(xiàn)路不分段時(shí),一條線(xiàn)路就定義為一個(gè)區(qū)段,其損失電能由故障停電損失和計(jì)劃?rùn)z修停電損失的兩部分組成,如式3所示:
　　S1=PLλ1(t1+tc)+PLt1λ0(3)
　　當(dāng)將一條饋電線(xiàn)分為n段時(shí),這條饋線(xiàn)由n個(gè)區(qū)段組成,且這n個(gè)區(qū)段同時(shí)有兩個(gè)區(qū)段同時(shí)故障的概率幾乎等于零,所以只考慮有一個(gè)區(qū)段發(fā)生故障的情況。假設(shè)這條饋線(xiàn)的負(fù)荷分布均勻,各個(gè)區(qū)段的負(fù)荷大小相同,區(qū)段長(zhǎng)度相等,則分段后的饋電線(xiàn)的電能損失由故障巡查損失電能、故障檢修損失電能和計(jì)劃?rùn)z修停電損失電能3部分組成。如式4所示:
　　S2=PLtc[λ1+λk(n-1)]+PLt1λ1/n+PLt1λ0/n(4)
　　假設(shè)分段開(kāi)關(guān)的單價(jià)為U,多供電1kW.h電量所得的收益Vt,分段開(kāi)關(guān)的年維護(hù)費(fèi)用率為
　　a,a,一般為設(shè)備投資額的2%～5%,定義γ=i/1+i,則成本—效益比為:
　　Vs=(n一1)(γ+a)U/(S1-S2)(5)
　　因?yàn)?
　　S1-S2=PL[t1(λ1+λ0)十tcλk〗+PLtcλkn+PLt1(λ1+λ0)/n(6)
　　令A(yù)=PL[t1(λ1+λ0)+tcλk](7)
　　B=PLtcλk(8)
　　C=PLt1(λ1+λ0)(9)
　　D=(γ+a)U(10)
　　則式(5)可改寫(xiě)為:
　　Vt=D/(A+Bn+Cn-1)(11)
　　即:
　　(D+VtB)n2-(D+VtA)n+CVt=0
　　(12)
　　從表1的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出,開(kāi)關(guān)的故障率是非常低的,它和線(xiàn)路的檢修率相比要差2到3個(gè)數(shù)量級(jí)。在工程計(jì)算中,λk可忽略不計(jì),則B=0,A=C,則式(12)可簡(jiǎn)化為:
　　Dn2-(D+VtA)n+AVt=0(13)
　　這就是一個(gè)一元二次方程
　　即:n=PLt1(λ1+λ0)Vt/(γ+a)U(14)
　　從式(14)可以看出,饋電線(xiàn)的分段數(shù)n與線(xiàn)路負(fù)荷和線(xiàn)路長(zhǎng)度成正比,與分段開(kāi)關(guān)單價(jià)成反比。上式n值可能不為整數(shù),可以取值最近的整數(shù)作為線(xiàn)路分段數(shù)。
　　3、復(fù)雜的開(kāi)環(huán)網(wǎng)結(jié)線(xiàn)分段原則
　　上述結(jié)論雖然是針對(duì)簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)網(wǎng)結(jié)線(xiàn)的分析計(jì)算所得到的,但對(duì)復(fù)雜的開(kāi)環(huán)網(wǎng)結(jié)線(xiàn)仍然適用。
　　從圖2中分段開(kāi)關(guān)數(shù)量與線(xiàn)路分段數(shù)的關(guān)系可見(jiàn),無(wú)論多么復(fù)雜的樹(shù)枝環(huán)網(wǎng),都可以以電源至所有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)之間線(xiàn)路總長(zhǎng)作為線(xiàn)路長(zhǎng)L,線(xiàn)路分段數(shù)為n,則分段開(kāi)關(guān)數(shù)仍為n-1,而聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)數(shù)則決定于獨(dú)立的閉環(huán)數(shù)。因此,式(14)的結(jié)論對(duì)復(fù)雜的開(kāi)環(huán)網(wǎng)仍然適用。

　　
　　4、案例計(jì)算
　　假設(shè)線(xiàn)路長(zhǎng)度L為6km,線(xiàn)路負(fù)荷4000kVA,每臺(tái)分段開(kāi)關(guān)的單價(jià)為3萬(wàn)元,每多供1kW.h電量的收益Vt為0.1元,貼現(xiàn)率i=0.1,設(shè)備維修率a=0.02。根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),線(xiàn)路故障率為0.05次/(年.km),線(xiàn)路檢修率為1次/(年,km),線(xiàn)路平均維修時(shí)間的故障率為0.005次/(臺(tái).年),線(xiàn)路平均維修時(shí)間為5h,故障巡查時(shí)間為2h,由式(14)可得:n=3.78。n取整數(shù)為4,即該條線(xiàn)路分為4段,設(shè)3臺(tái)分段開(kāi)關(guān)。
　　5、結(jié)束語(yǔ)：
　　(1)10kV配電網(wǎng)中,每條線(xiàn)路的分段數(shù)與線(xiàn)路的總負(fù)荷和線(xiàn)路長(zhǎng)度成正比,與每多供1kW.h電量的收益成正比,與開(kāi)關(guān)的單價(jià)成反比。
　　(2)10kV線(xiàn)路分段時(shí),按區(qū)段上負(fù)荷大小基本相等的原則進(jìn)行。
　　(3)統(tǒng)計(jì)計(jì)算表明,按式V=(c十b—s)/E確定的分段數(shù)是較為經(jīng)濟(jì)合理的,可在工程中應(yīng)用。
　　參考文獻(xiàn)：
　�、俪鞘�10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路分段的選擇《武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》官和耀
　　②確定城市10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路最優(yōu)分段數(shù)的一種方法《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》康慶平盧錦玲楊國(guó)旺
　　

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