對(duì)城鎮(zhèn)配電網(wǎng)采用20kV電壓等級(jí)的探討

摘要：文章論述了城鎮(zhèn)中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)推廣采用20kV這一電壓等級(jí)，逐步代替10kV電壓等級(jí)，對(duì)兩個(gè)電壓等級(jí)的使用進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，指出了推廣采用20kV電壓應(yīng)該認(rèn)真研究的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)各地應(yīng)因地制宜，根據(jù)具體情況，逐步過(guò)渡。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)配電網(wǎng)　20kV電壓等級(jí)　推廣應(yīng)用

1　概述

在電力網(wǎng)中，中壓配電網(wǎng)起著承上啟下的橋梁作用。中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過(guò)程。這是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而形成的自然趨勢(shì)。

目前我國(guó)的中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)基本上為10kV及以下的電壓等級(jí)，包括3kV級(jí)、6.6kV級(jí)及10kV級(jí)，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)、生活電氣化程度的提高，地區(qū)負(fù)荷密度(kW/km2)隨之上升，特別是人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)，確定合理的中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)就會(huì)直接影響到供電質(zhì)量、電網(wǎng)的能量損耗、電網(wǎng)建設(shè)的投資和電網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)用等一系列問(wèn)題。因此，當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度發(fā)展到30～50MW/km2時(shí)(預(yù)計(jì)負(fù)荷)，對(duì)中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇確定，必須認(rèn)真對(duì)待，以取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

20世紀(jì)70年代，我國(guó)完成了將眾多的繁雜的中壓配電電壓(2.3kV、3.3kV、5.2kV、6kV、13.2kV等)統(tǒng)一為10kV的工作。在我國(guó)，中壓配電網(wǎng)10kV電壓等級(jí)的確定、采用及推廣，在電網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，確實(shí)起了重要的促進(jìn)作用。20世紀(jì)70年代末開(kāi)始的改革開(kāi)放政策，大大地促進(jìn)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。城鎮(zhèn)的現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活水平的提高，使得對(duì)電力需求大幅度增長(zhǎng)。

2　20kV電壓等級(jí)相對(duì)于10kV電壓等級(jí)的優(yōu)越性

2.1　增加供電能力

輸送相同的功率，應(yīng)用相同截面的導(dǎo)線，在保證電壓質(zhì)量條件下，輸送距離可以遠(yuǎn)1倍，即供電半徑大1倍，供電范圍(面積)可增加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，可以增加輸送功率1倍。

2.2　保證電壓質(zhì)量

高科技企業(yè)用戶對(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(mén)對(duì)用戶服務(wù)的基本條件之一。

電壓損耗，在同樣輸送功率條件下，應(yīng)用20kV電

壓比10kV電壓等級(jí)可保證電壓質(zhì)量。

2.3　降低電網(wǎng)的電能損耗

全國(guó)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(mén)研究分析，線損升高主要是10kV及以下配電網(wǎng)線損的增加。據(jù)計(jì)算我國(guó)中壓配電網(wǎng)年損耗達(dá)180億kW·h。

如將中壓配電網(wǎng)電壓由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％。

2.4　節(jié)省電網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，城鎮(zhèn)電力負(fù)荷增長(zhǎng)很快，市區(qū)負(fù)荷密度大幅度增加，一些城鎮(zhèn)的市區(qū)繁華地區(qū)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)計(jì)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)建一座110/10kV配電用變電所，設(shè)變壓器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(即在變電所內(nèi)任何設(shè)備在停運(yùn)一臺(tái)的情況下，不影響正常供電)，變電所可供容量為63MVA，負(fù)荷功率因數(shù)按0.85計(jì)，可帶負(fù)荷53.6MW。如地區(qū)負(fù)荷密度為30MW/km2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(shuō)，當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度增至30～50MW/km2時(shí)，每隔1～2km就要修一座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，可大大減少變電所的分布密度，從而減少了建設(shè)投資。

從經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果來(lái)看：

(1)電網(wǎng)總的建設(shè)費(fèi)用在地區(qū)負(fù)荷密度為5MW/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(shuō)明大、中城鎮(zhèn)配電網(wǎng)以110/20kV(220/20kV)為最佳方案。

(4)城鎮(zhèn)電壓配電網(wǎng)采用20kV電壓等級(jí)是發(fā)展的必然趨勢(shì)，勢(shì)在必行。

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)的電壓勢(shì)在必行，改造現(xiàn)有的10kV配電網(wǎng)，過(guò)渡到20kV電壓，將是一項(xiàng)龐大的和長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程。

3　當(dāng)前應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究的幾個(gè)問(wèn)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，且已有產(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(guó)外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，還沒(méi)有適應(yīng)我國(guó)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(wèn)題，在推廣應(yīng)用20kV電壓等級(jí)的過(guò)程中，無(wú)論是新建20kV中壓配電網(wǎng)或在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配電變壓器的結(jié)線方式：在20kV電壓等級(jí)的中壓配電網(wǎng)的配電變壓器聯(lián)結(jié)組方式應(yīng)確定為20/0.4kV－Δ/Y即D.yn11。

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(kāi)，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。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，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，過(guò)去由于沒(méi)有很好地研究中壓配電網(wǎng)合理電壓等級(jí)的選擇，以致目前再需過(guò)渡到20kV電壓已成為極為困難的事。各地針對(duì)配電網(wǎng)存在問(wèn)題，對(duì)采用20kV電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)各地具體情況，因地制宜另訂實(shí)施規(guī)劃，逐步過(guò)渡.