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摘 要：随着国民经济持续发展，电力负荷需求不断增长，原先规划建设的10kV开关站绝大部分存在满载、过载运行现象。如果采用新增开关站布点或者变电站，可以彻底解决上述问题，但一次性投资大，建设周期长，往往会错过经济发展良机。为了尽快解决电力供需矛盾，提高现有10kV开关站输送能力，保障电网安全、经济、可靠运行，通过对10kV开关站进行改革后能及时化解以上问题。
关键词：10kV开关站输送能力;供需矛盾;安全风险;社会效率
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）08-0-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.011
1 10kV开关站建设因素及利与弊
1.1 10kV开关站建设因素
建设一座35kV及以上的变电站，需占用较大土地面积和巨额的设备投资成本，还要考虑电力廊道、运行成本、经济效益等诸多问题。所以，电力部门一般会选择在距离变电站较远，负荷相对集中的地段，新建一个或者二个中小型10kV开关站来缓解以上突出问题。
1.2 利与弊
其大大减少了投资成本，建设周期短，快速解决了距离变电站较远的负荷正常接入用电问题，相对提高了电压质量及安全供电可靠性。
由于电力负荷需求不断增长，开关站投入运行短短几年时间就达到瓶颈，无法满足用户用电需求。新增负荷无法接入，成本增加，满载、过载运行导致安全隐患、不稳故障频发。如果新建变电站，建设周期长、成本高、征地难、电力廊道等一系列问题实施起来相当困难，会严重影响经济正常发展。
2 10kV开关站满载、过载运行使新增负荷无法接入
10kV开关站一般建在负荷密集及经济有较大发展空间的地段，由于供电区域的扩大和供电负荷的增加，绝大多数开关站已无法满足新增负荷需求。电力系统一般采用以下解决方案：
增大原主供线路导线截面，目前电力通用最大240型（线路载流量受限），改造后不能达到预期效果。
新建一条10kV线路进入开关站，对城市街道来说，新开辟一条线路通道困难重重。新建线路及改造开关站进线间隔投入成本大大增加，开关站高压室的本来空间有限，改造相当困难。
中型开关站一般采用两条10kV进线，高压柜采用Ⅰ段Ⅱ段供电方式，更换大截面导线仍然满足不了负荷快速增长需求，只能暂时缓解电力供需压力。
大多开关站出线采用环网方式，线路负荷都较重，只能临时转移小部分负荷，问题的根本所在，满载、过载运行、新负荷接入等还是难以及时解决。
针对用电大户负荷接入问题，要求从变电站架设专线来缓解开关站压力。用户接入避近就远，额外增加了投入成本及安全风险，对变电站间隔不足等也带来了一系列问题。
新增变电站布点，一次投资大，建设周期长，无法及时解决供需矛盾，影响当前经济发展[1]。
3 10kV铁湖开关站基本情况
10kV铁湖开关站主供电源情况：
10kV铁湖开关站主供电源为余铁联一线（供I段母线）、余铁联二线（供II段母线）。
10kV余铁联一线基本情况。余铁联一线（余55-铁55）线路，正常情况下供10kV铁湖开关站I段母线负荷，余铁联一线电缆及导线型号YJV22-3*240+JKLYJ-240，最大允许电流（按YJV22-3*240线径取）为435A。
10kV余铁联二线基本情况。余铁联二线（余75-铁75）线路，正常情况下供10kV铁湖开关站II段母线负荷，余铁联二线电缆及导线型号YJV22-3*400+JKLYJ-240+YJV22-3*300，最大允许电流（按YJV22-3*300线径取）为495A。
10kV铁湖开关站主供电源（余铁联一线、余铁联二线）最大允许电流为：435A+495A=930A。
10kV铁湖开关站主供电源往年负荷情况如表1所示。
分析一：从统计表可以看出，线路重载、过载运行基本上在6/7/8月天气较热时段。
分析二：10kV余铁联一线过载比较严重，最高达线路正常运行值的1.3倍;如果长期运行，电缆必然发热，可能导致烧坏、短路等重大安全事故。
分析三：10kV余铁联二线重载较严重，造成II段母线线路上新增负荷无法接入。
4 确定要因
10kV铁湖开关站主供电源输送能力分析：
开关站主供电源电缆及架空线路载流量不匹配导致输送能力下降。
主供电源余铁联一线，导线型号YJV22-3*240+JKLYJ-240，最大允许电流（按YJV22-3*240线径取）为435A，JKLYJ-240为573A不匹配。
主供电源余铁联二线，导线型号YJV22-3*400+JKLYJ-240+YJV22-3*300，最大允许电流（按YJV22-3*300线径取）为495A，JKLYJ-240为573A不匹配。
两路主供电源载流量受限，即使改造后电缆及架空线路载流量匹配，也无法满足现有用户用电需求。
5 制定对策
第一步：增大10kV铁湖开关站主供电源载流能力（保持原杆塔不变，采用双分裂架空导线双回架设），满足开关站所需载流能力[2]。
第二步：更换铁湖开关站部分不匹配的10kV进线电缆，提高其载流量，确保电缆和架空线路载流能力相互匹配，如表2所示。
6 效果检查
10kV铁湖开关站主供电源载流量检查：
余铁联一线通过技术改造后，最大允许电流由原来的435A提升到1 146A，增加了711A。
余铁联二线技术改造后，最大允许电流由原来的495A提升到1 146A，增加了651A。
10kV铁湖开关站主供电源技术改造后，载流量由原来总的930A增加到2 292A，提升了1 362A，为原来载流量的2.5倍。
7 取得效益
铁湖开关站通过技术改革后，载流量在原來基础上提升了2.5倍，相当于又新建了1.5个开关站。
开关站负载能力增加了几倍，及时解决了部分用电户接入问题，化解了供需矛盾，减少了电力用户额外投资成本。合理利用了有限资源，大大降低了电力部门投资成本[3]。
利用原线路通道，杆塔不变，开关站高压柜（高压进线柜开关4 000A）不变，只更换高压进线柜CT，杆塔横担，更换两路主供进线电缆，新增两路导线，采用双分裂导线架设方式，设备材料预计总投入93万元。变电站至10kV铁湖开关站线路及设备投资统计表如表3所示。
与铁湖开关站线路环网的部分负荷，可以调整到铁湖开关站供电，降低了其他环网线路重载、过载运行安全风险，提高了电压质量及电网供电可靠性，减少新增变电站建设周期压力，提高了社会经济效益。
8 结语
以上10kV开关站改革，改造工期短（几天完成全部改造），经济适用（投入资金不到100万），安全可靠（改造风险小），载流能力成倍增加（相当于新建了1.5个10kV开关站），解决开关站及公用线路供电卡口问题立竿见影，节约资源，提高了社会经济效益。
参考文献
[1] 王福菊.10kV开关站改造效费评估模型研究[J].电力与能源，2020，41（6）：732-733，752.
[2] 梁健发.浅谈10kV线路自动化开关站电气设计[J].中国新技术新产品，2020（17）：83-84.
[3] 俊仁，张志华，吕鹏，等.10kV开关站智能监控系统分析与实现[J].微型机与应用，2015，34（4）：8-10.
关键词：10kV开关站输送能力;供需矛盾;安全风险;社会效率
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）08-0-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.011
1 10kV开关站建设因素及利与弊
1.1 10kV开关站建设因素
建设一座35kV及以上的变电站，需占用较大土地面积和巨额的设备投资成本，还要考虑电力廊道、运行成本、经济效益等诸多问题。所以，电力部门一般会选择在距离变电站较远，负荷相对集中的地段，新建一个或者二个中小型10kV开关站来缓解以上突出问题。
1.2 利与弊
其大大减少了投资成本，建设周期短，快速解决了距离变电站较远的负荷正常接入用电问题，相对提高了电压质量及安全供电可靠性。
由于电力负荷需求不断增长，开关站投入运行短短几年时间就达到瓶颈，无法满足用户用电需求。新增负荷无法接入，成本增加，满载、过载运行导致安全隐患、不稳故障频发。如果新建变电站，建设周期长、成本高、征地难、电力廊道等一系列问题实施起来相当困难，会严重影响经济正常发展。
2 10kV开关站满载、过载运行使新增负荷无法接入
10kV开关站一般建在负荷密集及经济有较大发展空间的地段，由于供电区域的扩大和供电负荷的增加，绝大多数开关站已无法满足新增负荷需求。电力系统一般采用以下解决方案：
增大原主供线路导线截面，目前电力通用最大240型（线路载流量受限），改造后不能达到预期效果。
新建一条10kV线路进入开关站，对城市街道来说，新开辟一条线路通道困难重重。新建线路及改造开关站进线间隔投入成本大大增加，开关站高压室的本来空间有限，改造相当困难。
中型开关站一般采用两条10kV进线，高压柜采用Ⅰ段Ⅱ段供电方式，更换大截面导线仍然满足不了负荷快速增长需求，只能暂时缓解电力供需压力。
大多开关站出线采用环网方式，线路负荷都较重，只能临时转移小部分负荷，问题的根本所在，满载、过载运行、新负荷接入等还是难以及时解决。
针对用电大户负荷接入问题，要求从变电站架设专线来缓解开关站压力。用户接入避近就远，额外增加了投入成本及安全风险，对变电站间隔不足等也带来了一系列问题。
新增变电站布点，一次投资大，建设周期长，无法及时解决供需矛盾，影响当前经济发展[1]。
3 10kV铁湖开关站基本情况
10kV铁湖开关站主供电源情况：
10kV铁湖开关站主供电源为余铁联一线（供I段母线）、余铁联二线（供II段母线）。
10kV余铁联一线基本情况。余铁联一线（余55-铁55）线路，正常情况下供10kV铁湖开关站I段母线负荷，余铁联一线电缆及导线型号YJV22-3*240+JKLYJ-240，最大允许电流（按YJV22-3*240线径取）为435A。
10kV余铁联二线基本情况。余铁联二线（余75-铁75）线路，正常情况下供10kV铁湖开关站II段母线负荷，余铁联二线电缆及导线型号YJV22-3*400+JKLYJ-240+YJV22-3*300，最大允许电流（按YJV22-3*300线径取）为495A。
10kV铁湖开关站主供电源（余铁联一线、余铁联二线）最大允许电流为：435A+495A=930A。
10kV铁湖开关站主供电源往年负荷情况如表1所示。
分析一：从统计表可以看出，线路重载、过载运行基本上在6/7/8月天气较热时段。
分析二：10kV余铁联一线过载比较严重，最高达线路正常运行值的1.3倍;如果长期运行，电缆必然发热，可能导致烧坏、短路等重大安全事故。
分析三：10kV余铁联二线重载较严重，造成II段母线线路上新增负荷无法接入。
4 确定要因
10kV铁湖开关站主供电源输送能力分析：
开关站主供电源电缆及架空线路载流量不匹配导致输送能力下降。
主供电源余铁联一线，导线型号YJV22-3*240+JKLYJ-240，最大允许电流（按YJV22-3*240线径取）为435A，JKLYJ-240为573A不匹配。
主供电源余铁联二线，导线型号YJV22-3*400+JKLYJ-240+YJV22-3*300，最大允许电流（按YJV22-3*300线径取）为495A，JKLYJ-240为573A不匹配。
两路主供电源载流量受限，即使改造后电缆及架空线路载流量匹配，也无法满足现有用户用电需求。
5 制定对策
第一步：增大10kV铁湖开关站主供电源载流能力（保持原杆塔不变，采用双分裂架空导线双回架设），满足开关站所需载流能力[2]。
第二步：更换铁湖开关站部分不匹配的10kV进线电缆，提高其载流量，确保电缆和架空线路载流能力相互匹配，如表2所示。
6 效果检查
10kV铁湖开关站主供电源载流量检查：
余铁联一线通过技术改造后，最大允许电流由原来的435A提升到1 146A，增加了711A。
余铁联二线技术改造后，最大允许电流由原来的495A提升到1 146A，增加了651A。
10kV铁湖开关站主供电源技术改造后，载流量由原来总的930A增加到2 292A，提升了1 362A，为原来载流量的2.5倍。
7 取得效益
铁湖开关站通过技术改革后，载流量在原來基础上提升了2.5倍，相当于又新建了1.5个开关站。
开关站负载能力增加了几倍，及时解决了部分用电户接入问题，化解了供需矛盾，减少了电力用户额外投资成本。合理利用了有限资源，大大降低了电力部门投资成本[3]。
利用原线路通道，杆塔不变，开关站高压柜（高压进线柜开关4 000A）不变，只更换高压进线柜CT，杆塔横担，更换两路主供进线电缆，新增两路导线，采用双分裂导线架设方式，设备材料预计总投入93万元。变电站至10kV铁湖开关站线路及设备投资统计表如表3所示。
与铁湖开关站线路环网的部分负荷，可以调整到铁湖开关站供电，降低了其他环网线路重载、过载运行安全风险，提高了电压质量及电网供电可靠性，减少新增变电站建设周期压力，提高了社会经济效益。
8 结语
以上10kV开关站改革，改造工期短（几天完成全部改造），经济适用（投入资金不到100万），安全可靠（改造风险小），载流能力成倍增加（相当于新建了1.5个10kV开关站），解决开关站及公用线路供电卡口问题立竿见影，节约资源，提高了社会经济效益。
参考文献
[1] 王福菊.10kV开关站改造效费评估模型研究[J].电力与能源，2020，41（6）：732-733，752.
[2] 梁健发.浅谈10kV线路自动化开关站电气设计[J].中国新技术新产品，2020（17）：83-84.
[3] 俊仁，张志华，吕鹏，等.10kV开关站智能监控系统分析与实现[J].微型机与应用，2015，34（4）：8-10.