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山西省定襄縣農村水電直供電片區電網改造規劃

文檔作者：史超文檔來源：山西省水利水電勘測設計研究院		點擊數：	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。
山西省定襄縣農村水電直供電片區電網改造規劃
史超
（山西省水利水電勘測設計研究院，山西太原030024）
摘要：定襄縣水電直供電片區電網建設年代久遠，線路老化，配電設備落后，損耗高，已不能滿足日益增長的供電
負荷及供電質量的要求。依據《水利部關于編制農村水電直供電片區電網改造規劃的通知》，對直供電片區電網現狀
進行了分析，提出了重點改造方案，按照3 年完成電網改造的設想，將電網進行合理改造，更新設備、優化路徑，重新
依據負荷要求對配電系統進行升級，根據近期負荷量和發電量的變化，預測電網發展。
關鍵詞：水電；直供電；農村；電網改造
中圖分類號：F426 文獻標識碼：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概況
定襄縣水電直供電片區電網供電范圍為定襄縣
河邊鎮南莊地區的8 個自然村,供電面積約91 km2，
除農村居民生活用電負荷外，尚有五座用于農村灌
溉用途的小型泵站負荷。
該電網形成于上世紀70 年代，于1992 年與國
電網正式并網。目前，直供電片區建有水電站5 處，
開發潛力仍然很大。由于建設年代久遠及水電網絡
自身的局限性，線路老化，架設不規范，配電設備落
后，損耗高，已不能滿足日益增長的供電負荷及供電
質量的要求。
2 直供電網現狀分析
農村水電直供電片區是通過建設小水電站，就
近成網、就近供電形成的供電網絡，歷史上對解決當
地無電、缺電問題發揮了重要作用。但是，農村水電
直供電片區電網一直未納入國家農村電網改造范
圍，這部分電網設備設施老化，供電安全可靠性差，
供電損耗大，安全隱患多。
2.1 直供電片區供電情況
定襄縣農村水電直供電片區電網現有35 kV 變
電站一座，即戎家莊35 kV 變電站，裝機兩臺3 150 kVA
升壓變壓器和一臺用于直供電片區的1 000 kVA 降
壓變壓器；現有35 kV 輸電線路24 km，導線型號
LGJ-70，連接戎家莊35 kV 變電站和國電網神山
110kV 變電站，該線路始建于1989 年，1992 年正式
投入運行。由于線路所經地區雷電活動頻繁，而線路
沒有全程架設避雷線，雷電直擊線路現象時有發生，
雷擊停電損失嚴重。導線斷裂，燒毀，已經危及安全
運行，嚴重影響了供電安全性和可靠性。
水電直供電片區10 kV 電網現有10 kV 配電線
路28 km，導線型號LGJ-50 或LGJ-35，配電變壓器
22 臺，總容量2 600 kVA。5 座電站、22 個負荷點和
28 km 的10 kV 配電線路共同組成了直供電片區電
網的10 kV 電網。以10 kV 線路為骨干的水電直供
電網運行近40 年，一直未能更新改造。原有混凝土
電桿80%出現風化裂紋，導線線徑偏小，雷擊破股
情況嚴重，倒桿斷線事故時有發生。同時，各分支線
路多數采用“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，導致一處有故障，整個電網跳
閘的局面。因此，整個10 kV 電網處于無保護狀態，
已經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 設備老化問題
片區配電變壓器全部是上世紀70、80 年代產
品，型號為S7、SJL、SJ 型，屬于淘汰產品，高能耗，損
耗高，設備老化，損壞嚴重，多數已超過其使用壽命
的極限，存在極大的安全隱患。并且，由于負荷的增
加，部分配電變壓器處于長期過載狀態。
直供電片區電網存在幾十年，一直沒有進行大
范圍改造，電網運行存在很多問題。水電網絡結構簡
單，由于當時設計和施工的年代局限，線徑偏小，線
第38 卷第4 期水電站機電技術Vol.38 No.4
2015 年04 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower 60 Station Apr.2015
路迂回，已經不能滿足日益增長的用電負荷需要；電
網供配電設備落后，線路損耗、變壓器損耗等非常
大，電壓質量無法滿足供電要求。配電變壓器均為高
能耗產品，變損高，嚴重影響了供電的經濟性。以上
客觀條件造成了目前現狀：盡管水電供電成本低，但
農民燈口電價仍然較高，一定程度上抵消了發展小
水電帶來的電價實惠。直供片區供電設備及供電水
平數據見表1。
2.3 資金問題
本片區電網一直沒有得到改造的主要原因是由
于資金問題。由于電網的損耗高，設備的故障率高，
加之水電網自身的季節性差別，每年需要從國電網
購入大量電量，水電網與國電網電價的差別影響了
水電管理部門的效益，很難投入大量資金進行全面
的電網改造。尤其是近年來，隨著統籌城鄉發展、建
設新農村和小城鎮建設、提高農民生活質量政策的
落實，農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，電網的超負荷運行，線損的嚴
重已經成為農村經濟發展的最大瓶頸。
3 改造內容與目標
3.1 高壓輸電線路及電網容量的改造
本水電直供電片區35 kV 輸電線路現有導線截
面基本能滿足現有負荷。但是，根據《農村電網改造
升級技術原則》，線路導線截面選擇應滿足負荷中長
期發展要求，根據規劃區域內飽和負荷值，按經濟電
流密度一次選定。110 kV 架空線路導線截面不宜小
于185 mm2，66 kV 不宜小于150 mm2，35 kV 不宜小
于120 mm2。因此，片區35 kV 輸電線路選用導線為
LGJ-120，鑒于現有線路曾多次遭遇雷擊，改造中，
按全程架設避雷線設計，保證該線路的安全運行。
隨著電氣化時代的到來，隨著項目區人口的增
長，農村負荷預計將按每年10 %遞增，到預測期末，
片區總負載預計將達到3 926 kW。直供電片區電網
改造后，水電網10 kV 電網總容量為7 800 kVA（其
中，戎家莊變電站4 000 kVA，生態水電站和新建水
電站共計3 800 kVA）。那么，直供電片區的高壓電
網容載比將達到2.0，符合《農村電網改造升級技術
原則》推薦的高壓電網的容載比宜控制在1.5～2.1
之間的要求。
3.2 中壓電網輸電線路及設備容量的改造
依據《農村電網改造升級技術原則》要求，中壓
配電網主干線路導線截面選擇應參考供電區域飽和
負荷值，按經濟電流密度選取?？h城電網架空主干線
截面不宜小于150 mm2，鄉村電網主干線不宜小于
95 mm2。本區電網導線截面多為50 mm2 或35 mm2，
截面明顯偏小，加之日益增長的負荷需求，10 kV 線
路已是傷痕累累，不堪重負。改造后，10 kV 導線選
用鋼芯鋁絞線，干線型號為LGJ-120，分支線型號為
LGJ-70。
水電網10 kV 配變總容量6 320 kVA，總負載預
計為3 926 kW，配電容載比將達到1.6，符合農村電
力網規劃設計導則推薦的農網容載比要求：農村配
電變壓器的容載比可取1.6～1.9。
另外，片區現有35 kV 變電站應改造為無人值
守變電站。主變采用S11 及以上節能型變壓器，35 kV
高壓配電裝置選用真空斷路器，10 kV 配電線路的
各分支點增設真空開關。更換的配電變壓器選用
S11 型及以上節能配電變壓器或非晶合金鐵芯配電
變壓器。
3.3 改造目標
經過對該水電直供電片區從上到下，從發電端
到用戶端的一系列電網改造，電網的可靠度將大幅
提高，線損將降低，在規劃期末，電網改造將實現表
2 所示控制目標。
表1 山西省定襄縣直供電片區發供電設備及供電水平匯總
類 別 項 目 單位 2011 年
水電站座數 （座） 5
水電裝機容量 （kW） 7 075
發電設備
擁有量
年發電量 （萬kW·h） 2 138
35 kV 變電站數量 （座） 1
35 kV 變電站容量 （MVA） 7.3
35 kV 線路長度 （米） 24 000
10 kV 配電臺區個數 （個） 22
10 kV 配電臺區容量 （MVA） 2.6
輸變電設備
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 電網改造技術指標控制目標
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：山西省定襄縣農村水電直供電片區電網改造規劃 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，呈“一”字型
布置。
5 結束語
綜合國外和國內地下廠房布置，采用呈“一”字
型型式較少，尤其是在機組臺數較多的情況下，對機
電專業在設備選型、機電設備、設備安裝計劃協調方
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電設備
已施工、安裝完畢，已于2014 年8 月開始發電。
表2 洞室群布置方案比較表
淵上接第47 頁冤
4 結束語
農村水電直供電片區電網是農村小水電的實體
架構，建設和改造農村小水電電網，可以充分利用當
地豐富的水力資源，推動當地經濟和社會的全面發
展，又可以改善邊遠地區群眾的生產、生活條件，提
高其生活質量，同時減少了薪材砍伐量，改善了生態
環境。
根據農村經濟社會發展需要，按照3 年完成電
網改造的設想，將現有片區水電網進行合理改造，更
新設備、優化路徑、重新依據負荷要求對配電系統進
行升級，根據近期負荷量和發電量的變化，預測電網
發展。改造后，電網內設備全部采用了技術相對先進
的節能型設備，節省了運行維護費用；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
質量會顯著改善。
借農村水電直供電片區電網改造的契機，讓小
水電成為新農村建設和城鎮化建設的強有力的綠色
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、排風及安全通道，可節
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、排風及安全通道，
可節省投資。
1.主洞室、主變洞“一”字形布置，中控室
及GIS 設備布置在地面，洞室布置簡單。
2.設置專門出線及電梯豎井，其高度為
230 m。
地質條件
廠房各洞室群圍巖屬II 類圍巖，“一”布置對
圍巖穩定有利。
地質條件與方案一基本相同，但該方案
洞室群相互交錯，不利于圍巖穩定。
地質條件與方案一基本相同。
設備布置
1.減少了設備洞室數量。
2.各電氣設備布置緊湊，且全在地下，設備間
連接電纜距離短。
3.廠用電不需分散布置。
4.各機組出線設備間相互影響，且需增大廠房
下游側尺寸。設備與機組對應性不好。
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 電纜穿越水輪機層，與其他設備間有
干擾。
7.中控室位于地下，采光、通風較差，噪音大，
人體舒適度較低。
1.設備布置方便，各設備之間影響較小。
2.設備與機組間對應性好，一目了然。設
備運輸較為方便。
3.設備間連接電纜距離短，廠用電系統不
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.增加了設備洞室數量。
6.中控室位于地下，采光、通風較差，噪
音大，人體舒適度較低。
1.設備洞室數量少。
2.能利用自然采光，運行條件較好。
3.220 kV 電纜出線方便，但主變高壓側為
空氣絕緣，占地面積大，且不利于人員安全
。
4.各機組出線設備間相互影響，且需增大廠
房下游側尺寸。設備與機組對應性不好。
5.增加設備間的連接電纜，并需在地下和地
面分別配置廠用電系統，增加設備投資。
6.設置單獨的出線洞室，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
于機械化施工，但施工過程中需及時支護，確
保圍巖穩定。
3.機電設備安裝工作面少，對機電安裝組織計
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
道路利用至調壓井道路，但道路等級需提
高。
運行條件
1.設備布置集中，運行管理方便。
2.利用施工支洞出線、排風及安全通道。
1.洞室及設備布置較集中，運行管理較方
便。但運行人員工作環境較差。
2.利用施工支洞出線、排風及安全通道。
1.副廠房布置在地面，人員工作環境較好 。
2.設備布置分散，運行維護相對不便。
投資(萬元) 36 835.14 37 653.69 38 299.93
62 水 電 站 機 電 技 術 第38卷

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