(轉(zhuǎn)貼) 目前，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)及省會(huì)城市，往往是用電量最大、用電負(fù)荷密度最集中的區(qū)域�，F(xiàn)有的10kV配電網(wǎng)絡(luò)因容載比較低，已不能很好的滿足城市用電發(fā)展的需求。這些地區(qū)的供電可靠性勢(shì)必會(huì)受到不同程度的影響，因此必須增加新的電源點(diǎn)。但是。一般這些區(qū)域所處地理位置、站點(diǎn)路徑和上一級(jí)電源的選取都已非常困難。特別是發(fā)達(dá)地區(qū)用電負(fù)荷和用電量急劇增長，城市建成區(qū)負(fù)荷密度和開發(fā)區(qū)中壓用戶增長迅速，高中壓變電站布點(diǎn)趨密、線路(電纜)占用信道量大，站址、走廊用地日趨困難。網(wǎng)絡(luò)損耗偏大等問題突顯。其中對(duì)極為珍貴的土地資源的占用已成為約束配電系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的主要矛盾之一。
如何解決這些矛盾已成為擺在供電企業(yè)面前的一道難題。參考一些文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)部分地區(qū)已成功的進(jìn)行了配電網(wǎng)改造工作，將10kV電壓等級(jí)升級(jí)為20kV。對(duì)于解決中壓配電容量不足，提高供電可靠性，滿足用戶用電需求起到了一定的
作用�，F(xiàn)結(jié)合本地區(qū)發(fā)展形勢(shì)，與遼寧省本溪電業(yè)局南芬變電所10kV線路升壓至20kV這一我國電力系統(tǒng)第一次在配電網(wǎng)改造中成功應(yīng)用的事例進(jìn)行比較，對(duì)供電企業(yè)實(shí)際推廣應(yīng)用20kV電壓等級(jí)供電進(jìn)行淺析。
1 技術(shù)參數(shù)比較
對(duì)一些升壓前后的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了比較，從比較結(jié)果可以看出升壓后各類參數(shù)都有明顯改善。包括：電壓損失 ，在設(shè)備不變的條件下， 與 成反比；電網(wǎng)的輸送功率P=31/2UIcosФ，在負(fù)荷電流及功率因子不變時(shí)，P與U成正比。
電網(wǎng)有功損耗的比較：假定電網(wǎng)升壓前后輸送功率不變，有功損耗ΔP=3I2R，電網(wǎng)電壓升高，電流減小，有功損耗與12成正比，即與U2成反比。
2 20kV供電方式的經(jīng)濟(jì)可行性論證
(1)將20kV作為配電電壓，可以取消35/10kV級(jí)降壓方式。
采用110(66)/20/0．4kV供電方式，降低了送變電工程投資和線路損耗，特別是在負(fù)荷密度大、線路長的情況下，經(jīng)濟(jì)
效益十分顯著。根據(jù)計(jì)算，采用110(66)/20/0.4kV電壓制。1個(gè)站點(diǎn)的供電覆蓋面積為1600km2，若采用35/10/0.4kV電壓制，1個(gè)站點(diǎn)的供電覆蓋面積僅為400km2。因此，采用110(66)/20/0.4kV電壓制在上述面積(1600km2)的縣可少建35/10/0.4kV變電所3座，35kV線路的供電距離約為60km，共減少投資約1,100萬元。由于各縣的地貌不同，負(fù)荷分布不均，因此，也可能出現(xiàn)采用20kV方案按上述方式布點(diǎn)卻不能覆蓋整個(gè)供電區(qū)的特殊情況。配電電壓的提高，必然會(huì)導(dǎo)致配電線路和配電變壓器以及其它變電設(shè)施建設(shè)投資的增加。根據(jù)現(xiàn)行的工程造價(jià)，20kV線路比10kV線路投資增加約30％，配電變壓器和開關(guān)等設(shè)備投資增加25％~30％。但從總體投資效益和供電質(zhì)量來比較，采用20kV作為配電電壓，在改造工程中還是值得推廣的。
(2)20kV電壓等級(jí)相對(duì)于10kV電壓等級(jí)的優(yōu)越性。
①供電能力增加。輸送相同的功率，在應(yīng)用相同截面的導(dǎo)線，保證電壓質(zhì)量的條件下，輸送距離可以遠(yuǎn)l倍，即供電半徑增大1倍，供電范圍(面積)增大4倍。如果在同樣的供電半徑條件下，應(yīng)用相同截面的導(dǎo)線，輸送功率可以增加1倍。
②保證電壓質(zhì)量。高科技企業(yè)客戶對(duì)電壓質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求，保證電壓質(zhì)量是電力部門為客戶服務(wù)的基本條件之一。在同樣輸送功率條件下，應(yīng)用20kV電壓比10kV電壓更可保證電壓質(zhì)量。
③降低電網(wǎng)的電能損耗。全國電網(wǎng)的線損率(線路電能損耗占輸送容量的百分比)最近幾年呈上升趨勢(shì)，據(jù)有關(guān)部門研究分析，線損升高主要是因?yàn)?0kV及以下配電網(wǎng)線損的增加。據(jù)計(jì)算，我圜中壓配電網(wǎng)年損耗達(dá)180億kWh。如將中壓配電網(wǎng)電壓南10kV升為20kV，在輸送同樣功率條件下，線路電流可減少50％，則線路電能損耗可降低75％。
④節(jié)省電網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用。自20世紀(jì)90年代以來，城鎮(zhèn)電力負(fù)荷增長很快，市區(qū)負(fù)荷密度大幅度增加，一些城鎮(zhèn)的巾-區(qū)繁華地帶最大負(fù)荷密度已達(dá)30～50MW/km2，一些城鎮(zhèn)在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)與改造規(guī)劃中，預(yù)測(cè)城鎮(zhèn)中心地區(qū)負(fù)荷密度到2010年可達(dá)40~50MW/km2。為滿足城鎮(zhèn)的用電需求，必然要修建更多的降壓變電所。
例如：在市區(qū)建1座110/10kV配電用變電所，設(shè)變壓器為31.5MVA×3，總量為94.5MVA。正常負(fù)載率按65％計(jì)，為保證供電可靠性，還需要滿足N-1準(zhǔn)則(即變電所內(nèi)任何設(shè)備在停運(yùn)l臺(tái)的情況下，不影響正常供電)，變電所可供容量為3MVA，負(fù)荷功率因子按0.85計(jì)，可帶負(fù)荷53.6MW。如地區(qū)負(fù)荷密度為30MW/km2,則可供面積為1.78km2，供電半徑為0.75km；如地區(qū)負(fù)荷密度為50MW/km2，則可供面積1.1km2，供電半徑為0.35km。如將變電所的變壓器增至50MVA×3時(shí)，可帶負(fù)荷85MW。如地區(qū)負(fù)荷密度為30MW/km2時(shí)，供電面積也只有2.83km2。供電半徑0.9km；如地區(qū)負(fù)荷密度為50MW/km2時(shí)，供電面積只有1.7km2，供電半徑只有0.5km。也就是說，當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度增至30~50MW/km2時(shí)，每隔1~2km就要建1座110/10kV配電變電所。而建設(shè)110/20kV(220/20kV)變電所可選用63MVA變壓器3臺(tái)或80MVA變壓器3臺(tái)。當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度達(dá)到30～50MW/km2時(shí)，供電面積可達(dá)3～4.5km2，供電半徑可達(dá)1.25km以上，可大大降低變電所
的分布密度，從而減少了建設(shè)投資。
3 綜合比較分析
與10kV配電電壓比較，20kV在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上都有優(yōu)勢(shì)：
(1) 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
①輸送容量提高1倍。在導(dǎo)線截面和通過電流一定的情況下，電壓越高，輸送容量越大。如果輸送相同的容量。20kV的導(dǎo)線截面比10kV的導(dǎo)線截面可以減少50％。2負(fù)荷矩提高4倍，輸送距離提高1倍。當(dāng)允許電壓降一定時(shí)，電力線路負(fù)荷矩和電壓的平方成正比�？紤]到線路負(fù)荷增加了1倍，供電距離還可以提高1倍。
③輸送相同功率時(shí)，線路電流只有10kV電流的一半，其功率損耗只有10kV時(shí)的25％，降低了75％。對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)，在增大供電半徑1倍的情況下，電能損耗仍能降低50％左右。
(2) 經(jīng)濟(jì)效益
電網(wǎng)總的建設(shè)費(fèi)用在地區(qū)負(fù)荷密度為50MW/km2時(shí)。采用10kV電壓等級(jí)與采用20kV電壓等級(jí)的配電網(wǎng)，其總建設(shè)費(fèi)用相差不大；當(dāng)負(fù)荷密度逐漸加大時(shí)兩者的建設(shè)費(fèi)用相應(yīng)逐漸加大，當(dāng)負(fù)荷密度增至50MW/km2，總建設(shè)費(fèi)用相差達(dá)20％。②年運(yùn)行費(fèi)的計(jì)算結(jié)果與建設(shè)費(fèi)用的情況相似。當(dāng)負(fù)荷密度為50MW/km2時(shí)，電網(wǎng)年運(yùn)行費(fèi)用采用20kV電壓等級(jí)比采用10kV電壓等級(jí)要低20％。負(fù)荷密度到達(dá)50MW/km2以上時(shí)，采用20kV電壓等級(jí)的優(yōu)越性更明顯。
③經(jīng)濟(jì)效益分析計(jì)算還對(duì)不同電壓等級(jí)的降壓方式進(jìn)行了比較，計(jì)算說明大、中城鎮(zhèn)配電網(wǎng)以110/20kV(或220/20kV)為最佳方案。
城鎮(zhèn)電壓配電網(wǎng)隨著地區(qū)負(fù)荷密度的增加，采用20kV電壓等級(jí)作為配電網(wǎng)電壓勢(shì)在必行。改造現(xiàn)有的10kV配電網(wǎng)，過渡到20kV電壓，將是一項(xiàng)龐大的和長期的系統(tǒng)工程。
4 當(dāng)前應(yīng)當(dāng)注意的幾個(gè)問題
(1)20kV電壓等級(jí)電氣設(shè)備和裝置的生產(chǎn)條件和能力。已有相關(guān)產(chǎn)品供應(yīng)，一些外資廠家或中外合資廠家也引進(jìn)了20kV電壓等級(jí)的電氣設(shè)備和配電裝置。但這些設(shè)備的技術(shù)條件、絕緣配合、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等均引用國外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，還沒有適應(yīng)我國具
體條件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)應(yīng)用20kV電壓等級(jí)中壓配電網(wǎng)的一些技術(shù)政策問題。在推廣應(yīng)用20kV電壓等級(jí)的過程中，無論是新建20kV中壓配電
網(wǎng)還在10kV配電網(wǎng)基礎(chǔ)上改造，一些基礎(chǔ)性的技術(shù)政策應(yīng)認(rèn)真對(duì)待，如：
1中性點(diǎn)運(yùn)行方式：電力電纜網(wǎng)的建設(shè)和絕緣導(dǎo)線的應(yīng)用，中壓配電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式已逐步趨向于中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地，中性點(diǎn)運(yùn)行方式的確定，相應(yīng)地確定中壓配電網(wǎng)的保護(hù)方案。
②配電變壓器的接線方式：在20kV電壓等級(jí)的中壓配電網(wǎng)的配電變壓器連接群組方式應(yīng)
確定為20／0.4kv一△/Y，即D11.Yn。
③配電體制：在20kV電壓等級(jí)的中壓配電網(wǎng)中應(yīng)盡量減少照明和動(dòng)力用電混合型
配電制式。實(shí)行照明和動(dòng)力用電分開，對(duì)居民用電采用單相制供電，同時(shí)減少配電變壓器單臺(tái)容量，縮短低壓配電線供電
半徑，提高電壓質(zhì)量。
④推行箱式配電站：在市區(qū)繁華街道或住宅街區(qū)推廣使用箱式配電站。
5 結(jié)束語
綜上所述，中壓配電電壓等級(jí)引入20kV，從城市電網(wǎng)發(fā)展及負(fù)荷增長的角度看，具有一定的必要性。20kV電壓等級(jí)的出現(xiàn)，是為了提高中壓配電電壓，適應(yīng)負(fù)荷密度增長和電網(wǎng)發(fā)展的需要。從提高配電網(wǎng)的容量，降低線路上的電壓損失，增大配電網(wǎng)的供電半徑，降低線損等方面分析，都比10kV等級(jí)具有更大的優(yōu)勢(shì)。解決城鎮(zhèn)中心區(qū)高負(fù)荷密度地區(qū)供電困難的出路，只能是提高中壓配電網(wǎng)的電壓等級(jí)。城鎮(zhèn)中壓配電網(wǎng)選用20kV電壓等級(jí)，在技術(shù)上是合理的，經(jīng)濟(jì)上是優(yōu)越的。針對(duì)配電網(wǎng)存在的問題，對(duì)采用20kV電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)各地具體情況，因地制宜制訂實(shí)施規(guī)劃。逐步過渡。在具體實(shí)施前，應(yīng)認(rèn)真調(diào)查、進(jìn)行全面規(guī)劃，讓技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的20kV配網(wǎng)發(fā)揮出其潛在的優(yōu)勢(shì)。