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山西省定襄縣農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)改造規(guī)劃

文檔作者：史超文檔來源：山西省水利水電勘測設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月03日
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收稿日期：2015-02-02
作者簡介：史超（1978-），男，工程師，研究方向：電氣工程。
山西省定襄縣農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)改造規(guī)劃
史超
（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西太原030024）
摘要：定襄縣水電直供電片區(qū)電網(wǎng)建設(shè)年代久遠(yuǎn)，線路老化，配電設(shè)備落后，損耗高，已不能滿足日益增長的供電
負(fù)荷及供電質(zhì)量的要求。依據(jù)《水利部關(guān)于編制農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)改造規(guī)劃的通知》，對直供電片區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀
進(jìn)行了分析，提出了重點改造方案，按照3 年完成電網(wǎng)改造的設(shè)想，將電網(wǎng)進(jìn)行合理改造，更新設(shè)備、優(yōu)化路徑，重新
依據(jù)負(fù)荷要求對配電系統(tǒng)進(jìn)行升級，根據(jù)近期負(fù)荷量和發(fā)電量的變化，預(yù)測電網(wǎng)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：水電；直供電；農(nóng)村；電網(wǎng)改造
中圖分類號：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1672-5387（2015）04-0060-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.04.018
1 定襄縣水電直供電片區(qū)概況
定襄縣水電直供電片區(qū)電網(wǎng)供電范圍為定襄縣
河邊鎮(zhèn)南莊地區(qū)的8 個自然村,供電面積約91 km2，
除農(nóng)村居民生活用電負(fù)荷外，尚有五座用于農(nóng)村灌
溉用途的小型泵站負(fù)荷。
該電網(wǎng)形成于上世紀(jì)70 年代，于1992 年與國
電網(wǎng)正式并網(wǎng)。目前，直供電片區(qū)建有水電站5 處，
開發(fā)潛力仍然很大。由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)及水電網(wǎng)絡(luò)
自身的局限性，線路老化，架設(shè)不規(guī)范，配電設(shè)備落
后，損耗高，已不能滿足日益增長的供電負(fù)荷及供電
質(zhì)量的要求。
2 直供電網(wǎng)現(xiàn)狀分析
農(nóng)村水電直供電片區(qū)是通過建設(shè)小水電站，就
近成網(wǎng)、就近供電形成的供電網(wǎng)絡(luò)，歷史上對解決當(dāng)
地?zé)o電、缺電問題發(fā)揮了重要作用。但是，農(nóng)村水電
直供電片區(qū)電網(wǎng)一直未納入國家農(nóng)村電網(wǎng)改造范
圍，這部分電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施老化，供電安全可靠性差，
供電損耗大，安全隱患多。
2.1 直供電片區(qū)供電情況
定襄縣農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)有35 kV 變
電站一座，即戎家莊35 kV 變電站，裝機(jī)兩臺3 150 kVA
升壓變壓器和一臺用于直供電片區(qū)的1 000 kVA 降
壓變壓器；現(xiàn)有35 kV 輸電線路24 km，導(dǎo)線型號
LGJ-70，連接戎家莊35 kV 變電站和國電網(wǎng)神山
110kV 變電站，該線路始建于1989 年，1992 年正式
投入運(yùn)行。由于線路所經(jīng)地區(qū)雷電活動頻繁，而線路
沒有全程架設(shè)避雷線，雷電直擊線路現(xiàn)象時有發(fā)生，
雷擊停電損失嚴(yán)重。導(dǎo)線斷裂，燒毀，已經(jīng)危及安全
運(yùn)行，嚴(yán)重影響了供電安全性和可靠性。
水電直供電片區(qū)10 kV 電網(wǎng)現(xiàn)有10 kV 配電線
路28 km，導(dǎo)線型號LGJ-50 或LGJ-35，配電變壓器
22 臺，總?cè)萘? 600 kVA。5 座電站、22 個負(fù)荷點和
28 km 的10 kV 配電線路共同組成了直供電片區(qū)電
網(wǎng)的10 kV 電網(wǎng)。以10 kV 線路為骨干的水電直供
電網(wǎng)運(yùn)行近40 年，一直未能更新改造。原有混凝土
電桿80%出現(xiàn)風(fēng)化裂紋，導(dǎo)線線徑偏小，雷擊破股
情況嚴(yán)重，倒桿斷線事故時有發(fā)生。同時，各分支線
路多數(shù)采用“T”接于主干線的方式，分支線路沒有任
何斷路器或隔離開關(guān)，導(dǎo)致一處有故障，整個電網(wǎng)跳
閘的局面。因此，整個10 kV 電網(wǎng)處于無保護(hù)狀態(tài)，
已經(jīng)無法滿足供電安全性和可靠性的要求，改造的
需求已如在弦之箭。
2.2 設(shè)備老化問題
片區(qū)配電變壓器全部是上世紀(jì)70、80 年代產(chǎn)
品，型號為S7、SJL、SJ 型，屬于淘汰產(chǎn)品，高能耗，損
耗高，設(shè)備老化，損壞嚴(yán)重，多數(shù)已超過其使用壽命
的極限，存在極大的安全隱患。并且，由于負(fù)荷的增
加，部分配電變壓器處于長期過載狀態(tài)。
直供電片區(qū)電網(wǎng)存在幾十年，一直沒有進(jìn)行大
范圍改造，電網(wǎng)運(yùn)行存在很多問題。水電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡
單，由于當(dāng)時設(shè)計和施工的年代局限，線徑偏小，線
第38 卷第4 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.38 No.4
2015 年04 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower 60 Station Apr.2015
路迂回，已經(jīng)不能滿足日益增長的用電負(fù)荷需要；電
網(wǎng)供配電設(shè)備落后，線路損耗、變壓器損耗等非常
大，電壓質(zhì)量無法滿足供電要求。配電變壓器均為高
能耗產(chǎn)品，變損高，嚴(yán)重影響了供電的經(jīng)濟(jì)性。以上
客觀條件造成了目前現(xiàn)狀：盡管水電供電成本低，但
農(nóng)民燈口電價仍然較高，一定程度上抵消了發(fā)展小
水電帶來的電價實惠。直供片區(qū)供電設(shè)備及供電水
平數(shù)據(jù)見表1。
2.3 資金問題
本片區(qū)電網(wǎng)一直沒有得到改造的主要原因是由
于資金問題。由于電網(wǎng)的損耗高，設(shè)備的故障率高，
加之水電網(wǎng)自身的季節(jié)性差別，每年需要從國電網(wǎng)
購入大量電量，水電網(wǎng)與國電網(wǎng)電價的差別影響了
水電管理部門的效益，很難投入大量資金進(jìn)行全面
的電網(wǎng)改造。尤其是近年來，隨著統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展、建
設(shè)新農(nóng)村和小城鎮(zhèn)建設(shè)、提高農(nóng)民生活質(zhì)量政策的
落實，農(nóng)村的電氣化程度逐步提高，用電量急劇增
長，供售電的不平衡，電網(wǎng)的超負(fù)荷運(yùn)行，線損的嚴(yán)
重已經(jīng)成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大瓶頸。
3 改造內(nèi)容與目標(biāo)
3.1 高壓輸電線路及電網(wǎng)容量的改造
本水電直供電片區(qū)35 kV 輸電線路現(xiàn)有導(dǎo)線截
面基本能滿足現(xiàn)有負(fù)荷。但是，根據(jù)《農(nóng)村電網(wǎng)改造
升級技術(shù)原則》，線路導(dǎo)線截面選擇應(yīng)滿足負(fù)荷中長
期發(fā)展要求，根據(jù)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)飽和負(fù)荷值，按經(jīng)濟(jì)電
流密度一次選定。110 kV 架空線路導(dǎo)線截面不宜小
于185 mm2，66 kV 不宜小于150 mm2，35 kV 不宜小
于120 mm2。因此，片區(qū)35 kV 輸電線路選用導(dǎo)線為
LGJ-120，鑒于現(xiàn)有線路曾多次遭遇雷擊，改造中，
按全程架設(shè)避雷線設(shè)計，保證該線路的安全運(yùn)行。
隨著電氣化時代的到來，隨著項目區(qū)人口的增
長，農(nóng)村負(fù)荷預(yù)計將按每年10 %遞增，到預(yù)測期末，
片區(qū)總負(fù)載預(yù)計將達(dá)到3 926 kW。直供電片區(qū)電網(wǎng)
改造后，水電網(wǎng)10 kV 電網(wǎng)總?cè)萘繛? 800 kVA（其
中，戎家莊變電站4 000 kVA，生態(tài)水電站和新建水
電站共計3 800 kVA）。那么，直供電片區(qū)的高壓電
網(wǎng)容載比將達(dá)到2.0，符合《農(nóng)村電網(wǎng)改造升級技術(shù)
原則》推薦的高壓電網(wǎng)的容載比宜控制在1.5～2.1
之間的要求。
3.2 中壓電網(wǎng)輸電線路及設(shè)備容量的改造
依據(jù)《農(nóng)村電網(wǎng)改造升級技術(shù)原則》要求，中壓
配電網(wǎng)主干線路導(dǎo)線截面選擇應(yīng)參考供電區(qū)域飽和
負(fù)荷值，按經(jīng)濟(jì)電流密度選取?？h城電網(wǎng)架空主干線
截面不宜小于150 mm2，鄉(xiāng)村電網(wǎng)主干線不宜小于
95 mm2。本區(qū)電網(wǎng)導(dǎo)線截面多為50 mm2 或35 mm2，
截面明顯偏小，加之日益增長的負(fù)荷需求，10 kV 線
路已是傷痕累累，不堪重負(fù)。改造后，10 kV 導(dǎo)線選
用鋼芯鋁絞線，干線型號為LGJ-120，分支線型號為
LGJ-70。
水電網(wǎng)10 kV 配變總?cè)萘? 320 kVA，總負(fù)載預(yù)
計為3 926 kW，配電容載比將達(dá)到1.6，符合農(nóng)村電
力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則推薦的農(nóng)網(wǎng)容載比要求：農(nóng)村配
電變壓器的容載比可取1.6～1.9。
另外，片區(qū)現(xiàn)有35 kV 變電站應(yīng)改造為無人值
守變電站。主變采用S11 及以上節(jié)能型變壓器，35 kV
高壓配電裝置選用真空斷路器，10 kV 配電線路的
各分支點增設(shè)真空開關(guān)。更換的配電變壓器選用
S11 型及以上節(jié)能配電變壓器或非晶合金鐵芯配電
變壓器。
3.3 改造目標(biāo)
經(jīng)過對該水電直供電片區(qū)從上到下，從發(fā)電端
到用戶端的一系列電網(wǎng)改造，電網(wǎng)的可靠度將大幅
提高，線損將降低，在規(guī)劃期末，電網(wǎng)改造將實現(xiàn)表
2 所示控制目標(biāo)。
表1 山西省定襄縣直供電片區(qū)發(fā)供電設(shè)備及供電水平匯總
類 別 項 目 單位 2011 年
水電站座數(shù) （座） 5
水電裝機(jī)容量 （kW） 7 075
發(fā)電設(shè)備
擁有量
年發(fā)電量 （萬kW·h） 2 138
35 kV 變電站數(shù)量 （座） 1
35 kV 變電站容量 （MVA） 7.3
35 kV 線路長度 （米） 24 000
10 kV 配電臺區(qū)個數(shù) （個） 22
10 kV 配電臺區(qū)容量 （MVA） 2.6
輸變電設(shè)備
擁有量
10 kV 線路長度 （米） 28 000
供電可靠率 （%） 95
電壓合格率 （%） 45
35 kV 線損率 （%） 7.2
10 kV 線損率 （%） 16.7
0.4 kV 線損率 （%） 27
供電水平
綜合線損率 （%） 21
表2 電網(wǎng)改造技術(shù)指標(biāo)控制目標(biāo)
可靠率 供電可靠率/% 99
35 kV 線損率/% 2.3
10 kV 線損率/% 10
0.4 kV 線損率/% 12
線損率
綜合線損率/% 11.5
10 kV 母線電壓合格率/% 100
電壓合格率 居民客戶端電壓合格率/% 100
綜合電壓合格率/% 100
第4 期 史 超：山西省定襄縣農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)改造規(guī)劃 61
過上述比較分析，最終推薦洞室布置方案一，即主、
副廠房及變壓器均布置在地下洞室內(nèi)，呈“一”字型
布置。
5 結(jié)束語
綜合國外和國內(nèi)地下廠房布置，采用呈“一”字
型型式較少，尤其是在機(jī)組臺數(shù)較多的情況下，對機(jī)
電專業(yè)在設(shè)備選型、機(jī)電設(shè)備、設(shè)備安裝計劃協(xié)調(diào)方
面提出了較高要求，但該種布置型式投資較少，不失
為地下廠房一種選擇。該項目目前廠房及機(jī)電設(shè)備
已施工、安裝完畢，已于2014 年8 月開始發(fā)電。
表2 洞室群布置方案比較表
淵上接第47 頁冤
4 結(jié)束語
農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)是農(nóng)村小水電的實體
架構(gòu)，建設(shè)和改造農(nóng)村小水電電網(wǎng)，可以充分利用當(dāng)
地豐富的水力資源，推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會的全面發(fā)
展，又可以改善邊遠(yuǎn)地區(qū)群眾的生產(chǎn)、生活條件，提
高其生活質(zhì)量，同時減少了薪材砍伐量，改善了生態(tài)
環(huán)境。
根據(jù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，按照3 年完成電
網(wǎng)改造的設(shè)想，將現(xiàn)有片區(qū)水電網(wǎng)進(jìn)行合理改造，更
新設(shè)備、優(yōu)化路徑、重新依據(jù)負(fù)荷要求對配電系統(tǒng)進(jìn)
行升級，根據(jù)近期負(fù)荷量和發(fā)電量的變化，預(yù)測電網(wǎng)
發(fā)展。改造后，電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備全部采用了技術(shù)相對先進(jìn)
的節(jié)能型設(shè)備，節(jié)省了運(yùn)行維護(hù)費用；變電站及線路
重載、過載問題得到徹底解決；供電半徑合理；電能
質(zhì)量會顯著改善。
借農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)改造的契機(jī)，讓小
水電成為新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化建設(shè)的強(qiáng)有力的綠色
動力。
項 目 洞室群方案一 洞室群方案二 洞室群方案三
建筑物布置
1.主洞室、主變、副廠房“一”字形布置，洞
室之間無相互交錯，布置簡練。
2.利用施工支洞出線、排風(fēng)及安全通道，可節(jié)
省投資。
1.主洞室、主變洞、尾水洞平行布置，洞
室群相互交叉，其布置及間距要相互兼
顧。
2.利用施工支洞出線、排風(fēng)及安全通道，
可節(jié)省投資。
1.主洞室、主變洞“一”字形布置，中控室
及GIS 設(shè)備布置在地面，洞室布置簡單。
2.設(shè)置專門出線及電梯豎井，其高度為
230 m。
地質(zhì)條件
廠房各洞室群圍巖屬II 類圍巖，“一”布置對
圍巖穩(wěn)定有利。
地質(zhì)條件與方案一基本相同，但該方案
洞室群相互交錯，不利于圍巖穩(wěn)定。
地質(zhì)條件與方案一基本相同。
設(shè)備布置
1.減少了設(shè)備洞室數(shù)量。
2.各電氣設(shè)備布置緊湊，且全在地下，設(shè)備間
連接電纜距離短。
3.廠用電不需分散布置。
4.各機(jī)組出線設(shè)備間相互影響，且需增大廠房
下游側(cè)尺寸。設(shè)備與機(jī)組對應(yīng)性不好。
5.不需單獨的電纜洞室，可利于主廠房和施工
支洞作為出線洞室。
6.220 kV 電纜穿越水輪機(jī)層，與其他設(shè)備間有
干擾。
7.中控室位于地下，采光、通風(fēng)較差，噪音大，
人體舒適度較低。
1.設(shè)備布置方便，各設(shè)備之間影響較小。
2.設(shè)備與機(jī)組間對應(yīng)性好，一目了然。設(shè)
備運(yùn)輸較為方便。
3.設(shè)備間連接電纜距離短，廠用電系統(tǒng)不
需分散布置。
4.220 kV 電纜出線方便?？梢岳檬┕?
支洞作為出線洞室。
5.增加了設(shè)備洞室數(shù)量。
6.中控室位于地下，采光、通風(fēng)較差，噪
音大，人體舒適度較低。
1.設(shè)備洞室數(shù)量少。
2.能利用自然采光，運(yùn)行條件較好。
3.220 kV 電纜出線方便，但主變高壓側(cè)為
空氣絕緣，占地面積大，且不利于人員安全
。
4.各機(jī)組出線設(shè)備間相互影響，且需增大廠
房下游側(cè)尺寸。設(shè)備與機(jī)組對應(yīng)性不好。
5.增加設(shè)備間的連接電纜，并需在地下和地
面分別配置廠用電系統(tǒng)，增加設(shè)備投資。
6.設(shè)置單獨的出線洞室，其費用相對增加。
施工條件
1.共布置3 條施工支洞，擴(kuò)挖尾水洞及岔管斷
面作為施工通道。
2.主廠房洞室比方案二增大，工作面開闊，利
于機(jī)械化施工，但施工過程中需及時支護(hù)，確
保圍巖穩(wěn)定。
3.機(jī)電設(shè)備安裝工作面少，對機(jī)電安裝組織計
劃要求高。
4.主廠房為控制工期，開挖高度、長度、開挖
斷面均最大，施工總工期34 個月，比方案二工
期長約1 個月。
1.比方案一多增加至主變洞室施工支洞，
其他與方案一相同。
2.廠房跨度比方案一小，但與主廠房下游
邊墻洞口較多，主變室距離主廠房較近，
開挖控制爆破要求高。
3.施工總工期33 個月。
支洞布置與方案一相同，至地面GIS 交通
道路利用至調(diào)壓井道路，但道路等級需提
高。
運(yùn)行條件
1.設(shè)備布置集中，運(yùn)行管理方便。
2.利用施工支洞出線、排風(fēng)及安全通道。
1.洞室及設(shè)備布置較集中，運(yùn)行管理較方
便。但運(yùn)行人員工作環(huán)境較差。
2.利用施工支洞出線、排風(fēng)及安全通道。
1.副廠房布置在地面，人員工作環(huán)境較好 。
2.設(shè)備布置分散，運(yùn)行維護(hù)相對不便。
投資(萬元) 36 835.14 37 653.69 38 299.93
62 水 電 站 機(jī) 電 技 術(shù) 第38卷

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