（国网浙江余姚市供电公司 浙江宁波 315400）
摘要：在区域电网变电容量充裕前提条件下，110kV变电站出线间隔紧张，严重依赖110kV变电站落点缓解出线压力，导致负载不均衡。不同变电站负载率下的间隔利用情况以及不同线路平均负载率下的变电站间隔使用情况评价余姚市变电站间隔利用效率，并建立评价模型，评估区域电网间隔利用率。
关键词：负载率；间隔利用率
0 引言
近年来，余姚110kV变电站布点逐渐完善，2015年全市110kV容载比为2.05，供电能力总体较为充裕。在全市变电站容量充裕的前提条件下，余姚市部分地区10kV出线间隔紧张，严重依赖110kV变电站落点缓解出线压力。造成这一现象的主要原因是存在较多10kV线路负载率较低，导致线路供电能力与110kV变电站10kV出线间隔的双重浪费。
本文通过对不同变电站负载率下的间隔利用情况以及不同线路平均负载率下的变电站间隔使用情况评价余姚市变电站间隔利用效率。
1 间隔利用情况
至2016年年底，余姚市共有110kV变电站29座，35kV变电站16座，共有10kV出线间隔750个，剩余140个，间隔利用率达到81.34%。
从供区来看，B类供区间隔利用率＞C类供区间隔利用率＞D类间隔利用率。
从各地区的间隔利用情况来看，姚东区域的间隔利用率最高，其次是城北区域，姚南区域的间隔利用率最低。
2 变电站负载率与间隔利用率
间隔资源的浪费主要体现在间隔资源已用完，而变电站负载率不高。间隔利用效率可以由这一概念定义为间隔利用率与变电站负载率之间的关系。
由于在实际工作中不同地区110kV变电站间隔利用情况可能受到供电区域、区域内变电站数量、用户分布情况等变量的影响，造成间隔利用情况较高的现象。例如为农村地区供电的变电站用户相对分散且报装容量不大的现象，因此在同样的负荷下，这些变电站实际使用间隔数量可能多于用户相对集中的城市地区。而城市地区相对农村地区变电站数量较多，在满足用户供电需求的情况下，仍能有部分间隔剩余。同时由于区域负荷成长特性的影响，在区域建设初期，可能存在负荷增长较慢，变电站负载率较低而间隔用尽的情况。
根据上述情况，为准确评价110kV变电站10kV间隔利用效率，就需要同时考虑负荷密度、线路负载率及线路挂接配变容量等情况。本节首先从不同负载率下研究间隔使用情况得出利用效率的简单判定依据。
余姚市110kV变电站单台主变10kV间隔数量为10、12、15三种规格，当间隔利用率在80%以上时，变电站剩余间隔有少于4，可认为间隔利用率较高。而当间隔利用率在80%以下时，变电站剩余间隔充裕。
余姚市负载率80%以上的110kV变电站不存在间隔利用率小于80%的情况，由此可以看出同一地区负载率较高的变电站，间隔利用率也较高。
3 线路负载率与间隔利用率的关系
如上表所示为余姚地区主变、公用线路、专用线路的运行情况。
可以看出，余姚市公用线路平均负载率最高的为要姚东地区，线路平均负载率43%，同时姚东地区主变负载率也为最高的67%。同样的，主变负载率较高的姚西北地区，公用线路负载率也较高。
由此可以推论：在间隔利用率相同的情况下，公用线路平均负载率较高的区域主变负载率大多较高，这些变电站的间隔利用效率同样较高。
为证明这一推论对余姚市110kV变电站负载率与公用线路平均负载率进行比较。为排除主变容量、出线数量、线路电压等级对变电站负载率的影响，选取电压变电比为110/10、主变容量为50MVA的变电站，分为不同的出线数组别进行比较。考虑到样本数量对论证结果可信性的影响，本次分析将样本变电站分为A、B、C三组进行分析，各组公用线路总数分别为15～20回线、21～24回线、26～30回线，具体结果如下：
现将公用线路平均负载率小于30%的视为负载率较低，30%至60%视为适中，大于60%则视为较高。在分析中需考虑不同导线型号下供电能力对线路负载率的影响，那么从分析样本A、B、C中可以看出：
当公用线路数量相同且导线型号相同或相近时，变电站负荷较高，则公用线路平均负载率也较高，例如马渚变与曹娥变，单家变变与城皇变，谭岭变与江中变、兰江变与塘后变等；
由此可以将之前的推论细化为：线路数量相同导线型号相近时，当变电站负荷较高时，公用线路负载率较高。
4主变效率评价模型α构建
为评价余姚地区110kV变电站10kV间隔使用效率情况，需要设立一个指标来衡量某个区域的间隔的使用效率的模型。
以下给出本章所涉及的定义量
主变效率值α1：变电站在最大负载下各间隔平均负载与各间隔实际可分配容量的比值。
经验修正值γ1：通过经验值给出的变电站负载率得出的主变效率修正值。
地区修正值γ2：经经验修正值γ1效验，通过地区负荷密度与变电负载率得出的主变效率修正值。
最终评价值α：通过主变效率值α1与地区修正值γ2及计算公司得到的效率评价值。
环境效率值α2：通过地区主变负荷、主变容量、间隔总数、已用间隔数、负荷密度通过模型计算的整体环境值。用于比较区域变电站效率是否合理。
比较值α’：由最终评价值α与环境效率值α2比较得出。
下表为各定义量的作用：
（1）主变效率值α1
为准确评价余姚地区110kV变电站10kV间隔使用效率，首先从变电站角度出发，对变电站负载率与间隔利用率进行比较。如间隔利用率为80%，负载率同样为80%，则可以认为该变电站每个已用间隔利用效率都较高。
按省公司典型设计标准，假设某变电站2台50MVA主变，10kV出线共计24回，按此测算，每个间隔的理论平均最高负荷为4.16MW。
当这个变电站最高负载达到50%时，10kV出线使用了12回，此时该变电站间隔利用效率高，线路的平均负荷4.16MW；同样线路条数，当线路平均最高负荷低于4.16MW时，间隔利用效率整体较低。可以得出以下公式：
主变效率值α1主要考虑了变电站的出线的平均负荷，代表着变电站在最大负载下各间隔平均负载与各间隔实际可分配容量的比值。同时可以推导出主变负载率与间隔利用率的关系。可以大致理解为负载率为主变负载与主变容量的关系比值，间隔利用率为已用间隔数与总间隔数的比值。
同时在上一章的分析中得出的结论在间隔利用率相同或接近的情况下，为负荷密度δ高的区域供电的变电站负载率较高。可以将负荷密度加入评价指标。通过负荷密度δ与负载率的关系对主变负载率进行控制，修正主变效率值α。
（2）修正值γ
在实际中，负载率往往低于间隔利用率，最为典型的就是间隔利用率达到100%，而负载率远未达到较高水平，造成上文中的主变效率值α1往往要远远低于100%。应该对负载率与间隔利用率进行一定的放大，对变电站负载率进行控制。
1）经验修正值γ1
在实际中由于不同供电类型区域负荷密度有高低差异，造成变电负载率同样有高低差异。根据经验A+、A类供区变电站负载率平均应在70%以上，B类65%以上，C类60%以上，D、E类50%以上，在评价中也应予以考虑。由此较为合理各间隔实际可分配容量的比值为
由于四种关系式都是单调递增的，需要保证得出的负载率值小于100%，因此不对超出的部分取值，以“——”代替。
当δ为2.05时，关系式值大于50%，因此当δ大于2.05小于10时取对数关系式；当δ为10时幂关系式与对数关系式相近，可在δ为10处进行分段。通过参考值得出最终的关系式：
式（4-5）
通过对上述公式求倒数，最终可以得到余姚地区修正值γ2。
（3）最终评价值α与环境效率值α2
根据主变效率值α1与地区修正值γ2，可以得到最终评价公式如下：
α=α1×γ2×100% 式（4-6）
为对最终评价值α在地区特定环境进行下进行衡量，现提出环境效率值α2这一概念，同样通过最终评价公式计算，具体计算方法为：通过110kV变电站总变电容量，高压侧总最大有功，10kV总间隔数、已使用间隔数计算区域主变效率值α1。通过区域负荷密度确定地区修正值γ2，最终得出环境效率值α2。
通过各变电站的最终评价值α与环境效率值α2进行比较得出，比较值α’，评定变电站间隔利用效率是否合理，比较公式如下：
α’=（α-α2）/α2×100 式（4-7）
由于最终评价值α涉及变电站负载率，间隔利用率，负荷密度等多个变量。一般来说，如果一个量是由许多微小的独立随机因素影响的结果，那么就可以认为这个量具有正态分布。可以将境效率值α2视为最终评价值α在某一地区的期望值。同时我们希望变电站间隔的利用效率相差不大，因此在此假定最终评价值α标准差为10%。那么最终得到的比较值α’在某一地区的期望值为0，那么约60%的变电站的比较值α’在-10～10之间，可认为这些变电站的间隔利用效率在这一地区是合理的；当比较值α’大于10则可认为利用效率较高；当比较值α’小于10则可认为利用效率不高。
通过比较值α’对间隔利用效率是否合理进行评判，比较依据如下表：
5评价结果应用
通过数据分析得出了通过线路平均负载率、供区负荷密度为基础的间隔利用效率评价式。并通过环境效率值α2比较得出某一变电站主变效率是否合理。计算流程如下图：
通过比较值α’的大小判断间隔利用效率是否合理判定依据如表4.5。
参考某区域中压电网规划方案可知2017年1#变电站变有1回新出线路解决现状年中学线、柱南线、西沿线重载及石北线无法满足“N-1”校验的问题，具体方案如下，现状联络情况如图6-2，工程实施后联络情况如图6-3：
1）新建1#线至原中学线107#杆。
2）将原中学线66#分段开关改造为联络开关，即中学线66#杆之后负荷转接至农场1#线。
3）断开西沿—柱南联络，将开关调整为分段开关。
4）断开柱南线69#杆与67#杆线路，69#杆之后负荷由新建的农场1#线供电。
5）断开石北—柱南线联络，将石北线80#分段开关杆改为联络开关。
将石北线87#杆后段负荷转至柱南线。
由以上方案可以看出，110kV1#变电站新建的1#线需要分流中学线62#杆后段负荷、西沿线、柱南线部分负荷；柱南线分流石北线负荷。
在这里提出，根据原有线路容量裕度，寻找相邻线路，进行分流的方案：
与石北线路径相近的丁家线负载率为29.18%，负荷为1.78MW，可以考虑通过丁家线对石北变87#杆后段进行负荷转接，实现分流，分流负荷1529.71kW，容量4590kVA。也可以分流87#杆后段负荷，前段负荷共计2002.78kW。
负荷分流过程如下表，针对中学线、柱南线的负荷采取更换小截面导线的方法提升供电能力解决重载问题。如变电站出口线路为YJV22-8.7/15-3*300，而架空线同一为LGJ-185或JKLYJ-185，则中学线负载率约为55%，柱南线负载率约为50%。
该方案线路联络情况如上图所示，比较原有方案与该方案可以看出该方案较好的使用了现有线路资源，统一了线路线径，最大限度的利用了变电站各间隔的供电能力，但没有对网架结构进行优化，联络仍较为复杂。相较原有方案节省了1个10kV间隔，并且在方案实施后其舞线仍有1110～3894kVA的容量裕度，可以解决区域内的新增负荷接入，而不必要新出线路。
由于该方案维持了变电站负荷，与间隔使用情况，因此可以判断该方案执行后农场变间隔利用效率不变，使用原规划方案农场变间隔利用率上升，负荷基本保持不变，比较值α’将下降6.57，变电站间隔利用效率下降。
6结语
本文通过对不同变电站负载率下的间隔利用情况以及不同线路平均负载率下的变电站间隔使用情况评价余姚市变电站间隔利用效率。并建立评价模型，使评价结果更有说服性。
论文作者:叶巍峰,董平,陈涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：间隔论文; 变电站论文; 负载论文; 效率论文; 负荷论文; 线路论文; 利用率论文; 《电力设备》2017年第4期论文;