习惯了10kV配电网，20kV配电网了解一下？

目前, 我国传统配电网一般采用 10kV 电压等级作为中压供电等级,随着经济的不断发展, 电网负荷密度逐步增大, 其供电距离、电压质量和线路损耗等已经难以适应负荷发展的需要。采用 20kV 电压等级可以在一定程度上缓解或解决这些问题,适用于电网的发展。

1  20kV配电网发展情况

目前 20kV配电电压等级已在国外普遍应用,其中包括德国、美国、英国、法国、 俄罗斯、日本、印度、新加坡、马来西亚、韩国等多个国家均开始采用 20kV电压等级 供电。

法国电力公司是全球应用20kV的前锋,自 20 世纪60 年代开始,巴黎地区就开始将 20kV 电压等级取代15kV 电压等级作为中压配电标准, 并成功运行了四十年,在目前基本完成了电网改造; 韩国配电网之前采用 6.6kV中压配电等级, 自上世纪70年代初开始进行电网改造,由 6.6kV 升至 22.9kV,改造完成后变电等级为为 220/66/22.9/0.4kV。

我国配电网目前主要采用 10kV中压配电等级,在部分地区进行了 20kV 配电网试点研究,主要应用情况如下:

(1)苏州工业园区是苏州和新加坡共同合作开发的一个高新技术园区,人口及工 商业相当密集, 集中的电力负荷造成对供电质量和可靠性要求的提高。苏州工 业园区在全国率先采用 220/110/20/0.4 电压等级配置方案, 并于1996年正式投运, 电网至今运行状况良好。

(2) 2003 年,辽宁本溪的南芬地区配电网改造中采用20kV 供电电压等级,解决了 10kV电压质量不合格问题。同时, 工程采用了本溪电力设备制造公司自行设计制造出的特制配电变压器。

(3)部分电力专家对天津滨海新区引入20kV电压等级进行了理论与实践分析, 建 议其在适宜条件下进行试点研究,从而累计运行管理经验。

(4) 2007 年,河北沧州渤海新区对临港产业西片采用 220/110/10kV 、 220/20kV、220/110/20kV 3 种电压序列方案进行经济性研究。通过对建设经济性、运营经济性等方 面进行综合性评估,证实了 2kV中压配电等级较之 10kV具有更高的经济优越性。

从 20kV 电压等级在国内应用情况来看,目前的 20kv 配电网的运行模式仍采用开 环运行方式, 主要应用于负荷密度大、供电要求高的经济新区的配电网络, 如苏州工业 园和滨海新区,或供电距离长的农村地区,如南芬地区。

2  20kV配电网的主要特点

2.1  提高线路输送功率

在导线规格、输电距离、电压损耗百分值相同的条件下, 高电压等级U1 的输送功率是低电压等级U2 输送功率的

提高供电电压等级可以有效的提高线路的输送功率, 从而解决线路走廊与土地资源紧张的问题。

2.2 提高供电质量

由于输电线路存在阻抗,当有负荷电流通过时 ,在线路上会产生电压损耗

电压等级由 10kV 上升至20kV后, 在负荷、导线参数不变的条件下, 电压损耗降为10kV 的1/4。因此, 在输送相同功率的情况下采用更高的电压等级可以提高电压质量。

2.3 提高供电半径,增加输送距离

由于在输送功率时沿线会产生电压降, 因此不同电压等级的线路, 按受端电能质量的要求,有最大供电距离(即供电半径)的限制。同时,在电能配送中,存在能够满足单 位供电面积所需总费用最低、具有最佳经济效应的经济供电半径。这一指标与负荷密度 密切相关,同时与电网运行的经济性、稳定性密切相关。由公式 1-1 :

(1-1)

可以得到线路经济半径:

2.4 降低线路功率损耗

线路损耗是电力网电能损耗的重要组成部分,线路中功率损耗公式为:

将式代 (7)入 ΔP 得:ΔP = P2R × 10-3UN 2 cOS2 θ 

由此在导线规格不变、负荷不变、功率因数相同的条件下,得到:

电压由 10kV 升压至 20kV,线路功率损耗降低了 75%。

2.5 减少线路通道

提升中压电压, 不仅可以提高供电能力, 而且可以节省线路走廊, 能够解决城市土 地资源紧张的问题。不同容量主变中压线路回数见表 1-1。

表 1-1  不同容量主变中压线路回数

根据表格 1-1 数据,以 110/10kV 主变容量为50MVA 为例进行说明:

1、升压改造为容量63MVA 的110/20kV 变压器,变电容量增加到原来的 1.26 倍, 而线路回数由 12 回减少至 8 回,节约线路走廊1/3。

2、升压改造为容量 80MVA 的 110/20kV 主变压器,变电容量增加 1.6 倍,而线路 回数由 12 回减少至 10 回,节省线路走廊 1/6。

3、升压改造为容量 100MVA 的110/20KV 主变压器,出线回路数相同,但此时中 压网络的输送容量增加了一倍。

尽管20kV电压等级在提升输送功率、优化供电质量和减少功率损耗等方面表现优异，但其在推广应用中也面临诸多问题。技术标准与设备适应性是首要挑战，目前国内尚未形成符合中国具体条件的相关标准。技术政策方面，需要深入研究中性点运行方式、配电变压器结线方式等基础性政策。经济性论证则需考虑到20kV系统对输电、配电网结构、布局和用户接入系统的全面影响。

此外，供电能力和设备状况、供电区域划分、用户接入原则和变压器变比确定等问题也亟待解决。这些问题的解决需要政策支持、技术创新以及合理的规划和实施策略。