城市中压配电网升压为20千伏的探究

城市中压配电网升压为20千伏的探究

朱烨张华陈鹏邓平川

（国网大连市长兴岛临港工业区供电公司辽宁大连116317）

摘要：随着我国经济的快速发展，城市化进程的日益加快，我国城市电力需求迅速增长，城区电力负荷密度不断增大，供电范围不断扩大，10kV配电网已越来越不能适应高负荷密度区域的发展需求。在中压配网中，相比于10kV配电网，发展20kV电压等级供电具有明显的技术和经济优势。本文主要是对10kV电压配电网存在的问题、20kV电网的优势及改造方案进行分析论述。

关键词：配电网；20kV；10kV

一、10kV电压配电网存在的问题

1.网架结构薄弱，供电能力受限

据相关数据可知，10kV线路供电半径，在负荷密度为20-30kW／km2时为10-12km；40-70kW／km2时不足8km。以南方某城市中心区为例，2010年总负荷为170万千瓦。全区用电量85亿千瓦时；2010年110kV变电站容载比为1.67，220kV变电站容载比为2.37；2010年人均电量9660千瓦时，负荷密度2.19万kW／km2。每2、3km2就得建1个降压变电站，从投资、管理、占地、节能和环境等方面来看，都存在成本过高，效益低下的问题。再以浙东某副省级市的农村地区为例，2007年至2010年，农业用电量增长76.44%，农村用电负荷密度由每平方公里65千瓦增至122千瓦。用l0kV线路供电时，由于受供电半径的限制，将需要建设35kV变电所10余座，除花费大量投资及占地外，每年仅主变压器损耗就有百万千瓦时之多。从上可见，10kV配电网络网架结构十分薄弱，倘若遇到不确定的负荷变化或者自然影响，对国民经济会造成巨大的影响。

2.网损比较大，电能质量差

长期以来，我国电网的线损率偏高，2007年我国电网线损率为6.97%，虽比我国1977年的10.19%下降3.22个百分点，节约将近0.468亿吨标煤，但仍与发达国家的水平有差距。全国城市电网110kV及以下高、中、低压配网线损电量约占总线损电量的60％，而l0kV及以下中、低压网络线损占城网线损的比重在不断上升，有些城市由45％左右上升到50％-56％。

以东南沿海某地级供电局提供的线损率为例，该供电局范围内110kV及以下线损率为6％左右，其中l0kV线损率为2.72％，0.4kV为1％左右，其余2.38％左右为35kV和110kV的线损率。某市采用10kV和20kV混合供电的工业园20kV配电网和城区10kV配电网总线损率，与10kV配电网相比，20kV电压等级配电网的线损率有较大幅度的降低。

二、使用20千伏配电的优势

中压配网的运行电压对系统的运行特性有重大影响，因此也影响系统的设计。所选定的电压将决定中压馈线的供电半径、容量以及馈线的总条数和每条馈线上的配变数目。所选定的电压也决定了受停电影响的用户数、系统损耗、运行方式和检修方式，而这些都会影响到供电企业的年度费用。规划一个区域的电力发展时，确定网络规划中的中压电压是网络规划早期必须考虑的主要问题。

使用20千伏电压进行城市配电，具有以下优势：

1.减少电力设施对土地的占用

随着城市化进程，我国城市电网负荷密度日益增长，同时土地资源也变得紧张。如果仍采用110／10千伏供电的模式，必然导致1lO干伏变电所密集，10千伏线路占据大量线路走廊（电缆管沟）。如果中压配电网电压从10千伏升压至20千伏，同样线径线路的输电能力将提升到原来的2倍，1lO主变容量将从现有的4、5万千伏安提升到6．3、8万千伏安。由于输、变电能力的提升，将减少城网高压变电所布点密度，减少中压线路数量。

2.节约投资

由10千伏升压至20千伏后，一次性电网投资将会加大，但由于变电所座

数和中压线路出线数的减少，总投资有可能下降。

3.增强中压线路输送能力

由于电压的提升，同样电流条件下线路输送的功率大大提高。有资料表明，

配置一座3X50MVA的ll0/lOkV变电站一般需要30回lOkV出线，而配置一座

3X80MVA的llO/20kV变电站只需24回出线。中压线路输送能力的提高减少了

中压线路数，也保证了大容量高压变电所的有效送出。

4.符合规划区负荷特点

对于某些高负荷密度区，单个用户负荷规模较大。政府机关、商务办公、

医疗卫生等用户供电可靠性要求较高，需要多回l0千伏线路供电。再考虑到线

路的备用，导致10千伏出线数量增多，网络接线复杂。因此，采用20千伏网

络能在一定程度上减少了线路回路数，并进一步提高了供电的可靠性。

三、升压为20千伏的方案

1.电缆线路升压改造过渡方案

不同于架空线路，电缆线路深埋地下，改造困难，因此在改造初期暂不改造电缆线路，继续运行在10kV电压等级。当周边20kV电源点建设完成后，可以通过调整中性点接地方式的方法使原10kV电缆配电线路运行在20kV电压等级下。同时，由于电缆线路改造工程量大，改造过程耗时长，在正式开始改造电缆线路时，可采用类似于架空线路的改造过渡方案。

对于原10kV电缆线路，采取循序渐进、逐段改造的方案，过渡期间宜采用中性点经小电阻接地方式或“消弧线圈+小电阻”的灵活接地方式，降低可能出现的单相接地故障过电压幅值，保证原10kV电缆线路过渡期间运行在20kV电压等级下的安全性。

2.配电变压器升压改造过渡方案

与配电线路相比，单台配电变压器的升压改造对用户的影响范围较小，因此配电变压器升压改造的过渡方案主要研究变压器改造或更换期间的过渡问题。

对于公用变压器，由于升压改造施工能力与配电变压器改造时间的限制，为保证供电可靠性，需对同一线路上的配电变压器分批进行更换，可以先分批更换至10kV/20kV电压等级双抽头配电变压器。线路未改造时，将双抽头配电变压器调至10kV档运行，改造完毕后调整至20kV档运行。而原10kV配电变压器改造后由供电企业统一进行20kV公用变压器物资调度，在其余20kV线路作为公用变压器。

3.开关升压改造过渡方案

开关设备的过渡方案类似于配电变压器的过渡方案，对于无法改造的开关设备，配合线路10kV至20kV的升压时机，直接对其进行更换，实现20kV供电；对于可以改造的10kV开关设备，当线路升压为20kV时，先暂时利用20kV开关设备代替原10kV开关设备，原10kV开关设备送厂改造，改造完毕后重新用其更换暂用的20kV开关设备。

4.20kV电源点过渡方案

配电系统电源点的建设是升压改造的重要组成部分，完善20kV电源点覆盖，构筑坚强的20kV电源网架在升压改造的过程中起着重要作用。然而新建变电站征地困难，在改造初期可以考虑在原有站点内扩建20/10kV联络变压器，为尚无独立110/20kV电源点的区域提供20kV供电能力。

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