20kV电压等级电网建设的可行性分析

２０ｋＶ电压等级电网建设的可行性分析　邓柱基　（广东电网公司三水供电局，广东佛山５２８１００）　摘要：文章通过分析比较１０ｋＶ中压配电网的缺点和２０ｋＶ中压配电网的技术优势，提出采用全新２０ｋＶ中压　配电网代替旧有的１０ｋＶ配电网架构思以及具体的实施方案。　关键词：２０ｋＶ电压等级电网；中压配电网；供电半径　中图分类号：ＴＭ７２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２３７４（２０１２）１５—０１０９—０４　１　现阶段中压配电网分析　１．１　我国中压配电网电压等级现状　飞速发展，在很多大中城市或经济发达地区，电力　负荷密度已经达到２０～３０ＭＷ／ｋＭ　，有的地方甚至更　高。在这种情况下如果继续采用１０ｋＶ配电等级供　电，它的缺点已经越来越明显，有的地方已经成为　社会矛盾激发的诱因。主要体现在以下几点：　在我国，中压配电电压经历了由低到高的发展　历程。从建国初期的２．３ｋＶ］！ｌＪ３．３、６．６、ｌ３．２ｋＶ，　在相当长的时间段内曾出现多种电压等级并存的现　象。直Ｎ７ｏ年代，才基本上将众多的电压等级统一　为１０ｋＶ供电。　１．２　１　０ｋＶ电压配电网缺点分析　１．２．１建设困难　第一，电源布点过密。随着电网用电负荷密度　的不断加大与１０ｋＶ电压等级配电线路供电负荷、供　电半径的限制，将造成变电站布点过密，设备投入　随着改革开放力度的不断加大，国民经济正在　ＤＨ为非线性用户的惩罚性电价，线性用户ＤＨ＝０。通　过上述计量方式，可以定量和合理地计量非线性和　好非线性负荷，减少谐波对电能计量产生的误差，　使得用户和企业都可以从中受益。ｏ　参考文献　［１］蔡夏，邢骏．电力系统负荷预测方法综述　．信息化研究，　２ＯｌＯ。（６）．　线性用户的电能消耗，解决了谐波对电能计量产生　的不合理性。　４结语　本文分析了谐波的产生原因以及谐波对电能计　量的影响，在输配电和用户用电过程中都会向电网　注入谐波功率，影响了电能计量的准确性和合理　性。在电能计量过程中，最主要的问题是将基波功　率和谐波功率分开，通过分频技术对基波电能和谐　［２］康重庆，夏清，张伯日月－电力系统负荷预测研究综述与发　展方向的探讨Ⅱ】．电力系统自动化，２００４，（２８）．　１３Ｊ　宋恩金．谐波对电能计量的影响分析［７】．城市建设理论　研究（电子版），２Ｏｌｌ，（２７）．　［４Ｊ　罗灵．电力系统谐波对电能计量的影响分析们．计量与　测试技术，２００９，（３６）．　［５】罗亚桥，胡狲．谐波对电能计量的影响分析田．电力自　波电能进行分别计量，对吸收谐波电能的用户，应　与一定的补偿；而对向电网中注入谐波的用户收取　一动化设备，２００９，（５）．　定的惩罚性收费。因此，在实际生产中严格管理　（责任编辑：文森）　２０１　２　０５　ｏ中阉高新蓝术企业１０９　巨大，占用大量土地资源，严重影响地方规划。且　由于变电站布点过密，不可避免的有部分变电站需　布在居民区。造成建设用地的困难。　第二，配套出线过多。受供电电压与导线截面　约束，当需要统一输送相同负荷容量的时候，采用　１０ＫＶ配电电压供电，需要的１０ｋＶ配电线路数目很　多。因而将造成难以选到理想的线路通道的困难。　１．２．２运行困难　由于变电站的不断增多，将使电网结构变得复　杂，势必将给电网带来运行维护方面的困难。　２采用２０ｋＶ电压等级的供电优势及可行　性分析　２．１　２０ｋＶ中压配电网优势分析　２．１．１技术优势　（１）提高中压配电网的输送容量和电网容载比。　按照配电容量公式：　Ｓ＝３　ＵＮＩｊ；　（１）　式中，ｕ　一中压配电网额定电压；Ｉｊ一线路导　线在环境条件下的持续载流量。　当配电电压由１０ｋＶ调整￣ｌＪ２０ｋＶ时，假设原来线　路导线线径不变，即线路持续载流量不变，则有：　Ｓ２０／￥１Ｏ＝３　。Ｕ２ｏＩ｛／（３　Ｕｌ０Ｉ｛）＿Ｕ２ｏ／ｕ１ｏ＝２（２）　即线路电压由１０ｋＶ调整￣１］２０ｋＶ运行时，可输送　的配电容量将是原来的两倍。　也就是当配电电压由１０ｋＶ调整￣ｍＪ２０ｋＶ时，原来　线路导线线径不变，持续载流量不变的情况下，可　获得输送容量提高一倍，电网容载比也可提高一倍　的效果。适当提高中压配电电压等级，能够有效的　提高线路的输送容量，减少变电站的出线间隔，有　效解决在城市高负荷密度的线路通道问题。　（２）降低电压损失。　电压损失为：　Ａ　ＵＮ＝［（ＰＮＲ＋ＱＮｘ）／Ｕ。Ｎ］％　（３）　式中：Ｒ、Ｘ一配电线路的阻抗参数；Ｐ、Ｑ——　配电线路有功、无功功率。　２０ｋＶ与１０ｋＶ电压损失比为：　Ａ　Ｕ２ｏ％／△Ｕｌ０％＝［Ｕ。１０（Ｐ２０Ｒ＋Ｑ２０Ｘ）］／［Ｕ。２０（Ｐ１０Ｒ　＋Ｑ】０Ｘ）］　（４）　当配电电压由１０ｋＶ调整￣Ｕ２０ｋＶ时，假设原来线　路导线线径不变，线路参数不变、输送负荷不变的　情况下则有：　ｌ　１Ｏ　ｏ中阁高新箍　２０１　２．０５　Ｕ２０％／△Ｕｌ０％＝Ｕ　ｌ０／Ｕ２２ｏ＝１／４　（５）　当配电电压由１０ｋＶ调整￣Ｊ２０ｋＶ时，假设原来线　路导线线径不变，线路参数不变、输送负荷提高１　倍时的情况下则有：　△ｕ２０％／△Ｕｌ０％＝［Ｕ。１０（Ｐ　２０Ｒ＋Ｑ　２０Ｘ）］／［ｕ。２０　（Ｐｌ０Ｒ＋Ｑ１ｏＸ）］＝Ｕ　ｌ０　Ｐ　２０／Ｕ　２０　Ｐｌｏ＝１／２　（６）　例￣ＩＪＬＧＪ一１２Ｏ导线在不同电压等级情况下输送　相同容量时发生的电压损失情况见下表：　从上表可知，输电电压提高，将有效的降低电　压降。这种效果可以有效的解决长距离送电末端线　路电压不合格的情况。将有效的提高供电质量。　（３）增大中压配电网的供电半径。　经济供电半径的计算如下：　Ｌ－－ＡＵ％ＵＮ／［３１／２Ａｃｏｓａ（ｒ０＋ｘ０ｔａｎａ）］　（７）　当配电电压由１０ｋＶ调整￣Ｊ２０ｋＶ时，假设原来线　路导线线径不变，线路参数不变，可允许电压降相　同，则有：　Ｌ２０／Ｌ１０＝Ｕ２０／Ｕ１０＝２　（８）　线路的最大供电距离和线路的负载率密切相　关。根据规程规定，１０￣２０ｋＶ线路末端电压降不超　７％，３５ｋＶ线路末端电压降不超５％，以ＬＧＪ－２４０导线　为例，计算线路在不同电压等级和不同负载率条件　下最大供电距离，见下表：　由上表得到，当线路负载率在最经济的５０％的　时候，导线分别在１０ｋＶ、２０ｋＶ、３５ｋＶ状态下的最大　供电距离分别是１０．５１ｋＭ、２１．０２ｋＭ、２６．２７ｋＭ。由　此可见，提供供电线路的电压等级，可以有效的提　供线路的供电距离，可以有效解决特别处于山区低　负荷密度末端电压偏低的难题。　（４）降低线损。　功率损耗为：　ＡＰ＝３Ｉ。Ｒ：Ｉ＝Ｐ／（３１／２Ｕｃｏｓａ）　（９）　则有：　ＡＰ－－３［Ｐ／（３　Ｕｃｏｓａ）　Ｒ＝Ｐ　Ｒ／（Ｕ。ＣＯＳａ。）（１０）　当配电电压由ｌＯｋＶ调整￣２０ｋＶ时，假设原来线　路导线线径不变，线路参数不变，输送功率不变的　情况下，则有：　ＡＰ２０／ＡＰ２０＝Ｕｌｏ２／Ｕ２ｏ２＝ｉ／４　（１１）　ＬＧｊ－１８５导线不同电压等级线路功率损耗见下表：　也就是当配电电压由ｌ０ｋＶ调整￣Ｕ２ＯｋＶ时，假设　原来线路导线线径不变，线路参数不变，输送功率　不变的情况下，２０ｋＶ配电电压的线损仅仅是１０ｋＶ配　电电压的２５％。线损率指标体现供电企业运行效率　的重要指标。和企业的经济效益密切相关。其中，　中压电网产生的损失在整个电网中占有十分大的比　例。随着各地方负荷快速增加，提高供电线路的电　压，对线损效果明显。　２．１．２　经济优势　第一，节约有色金属。导线经济电流密度为：　ＩＮ＝Ｓ／（３１／２ＵＡ　）　（１２）　则有导线经济截面为：　ＡＮ＝Ｓ／（３１／２ＵＮＩＮ）　（１３）　导线经济电流密度为常量，当输送容量不变　时，则有：　Ａ２ｏ／Ａｉｏ＝Ｕ１０／ｕ２０　（１　４）　当配电电压由ｌＯｋＶ调整￣Ｕ２０ｋＶ时，假设导线经　济电流密度为常量，当输送容量不变时，则有：　Ａ２０／Ａｌｏ＝Ｕ１０／Ｗ２０＝１／２　（１５）　经计算，输送相同容量在不同电压等级下导线　截面积见下表：　电压　输送容量　功率困　经济电流密度０．９　导线截面　（ｋＶ）　（ＫＷ）　数　（Ａ／ｍｍ￣）　ｍｍ　也就是当配电电压由１０ｋＶ调整￣２０ｋＶ时，当需　要输送相同的容量时，２０ｋＶ电压等级需要的导线截　面只是１０ｋＶ电压等级的一半。　第二，节省电网建设费用。以上分析可见，采　用２０ＫＶ进行中压供电可以有效的增大供电面积及供　电半径，可大大减少变电所的布点密度，对节约土　地资源，节约有色金属、减小社会矛盾起到积极的　作用。　２．２　２０ｋＶ中压配电网可行性分析　由于２０ｋＶ和ｌＯｋＶ都是属：　中低压等级范围，在　技术上并没有太多的区别。在技术上完全可行。主　要体现在以下几方面：　２．２．１技术可行性　第一，可借鉴运行经验。由于２０ｋＶ和１０ｋＶ都是　属于中低压等级范围，在运行要求上并没有太大的　区别。目前，经过几十年的运行积累，１０ｋＶ电压等　级运行已经积累了相当丰富的经验，相关的运行规　程及人员培训已经相当到位。完全可以借鉴现有的　运行经验。　第二，设备技术规范成熟。主要的设备如变压　器、高压柜、开关、绝缘子等已经有较为成熟的产　品。且２０ｋＶ的设备和１０ｋＶ设备差异不大。如开关　设备两者都处于中压，开关属同一绝缘设备，开关　结构基本相同。电力电缆：两者处同一绝缘水平，　产品数据一样，成本一样。架空线部分，２０ｋＶ配电　等级只要求线间距离和导线对杆塔横担或杆塔的距　离稍大一些，只要将线间距由原来的０．９米调整到　１．１５米即可。　２．２．２经济可行性　第一，工程投资、年费用较低。经分析计算比　较发现，在同一供电区域，满足同样的负荷要求，　采用２０ｋＶ电压等级进行供电，其工程投资是１０ｋＶ等　级的８４％左右，且年运行费用也ＬＬＩＯｋＶ要低１％左右。　第二，现有设备可再利率高。由于１０ｋＶ电压等　级和２０ｋＶ电压等级同属中压配电网，现有的１０ｋＶ　电压等级设备大部分可以直接利用于２０ｋＶ电压等级　网，其余部分可以经过必要的技术改造也可利用。　这样可以在改造过程中，大量的采用原有设备，可　大幅度减小投资，有利于２ＯｋＶ电压网改造的顺利　２０１２　０５　ｏ中阖高新拦书企业１１１　推进。　中压配电电压引入２０ｋＶ等级，从城市电网发展　及负荷增长的角度，具有十分重要的必要性。２０ｋＶ　中压配电网具有十分明显的优越性和经济性，可有　效的提高中压配电网的输送容量和电网容载比、降　低电压损失、提高中压配电网的供电半径、降低线　损、节约有色金属、节省电网建设费用，且方案可　行，应该是中压配电网发展的方向，也是日后投资　建设的方向。　３构建２０ｋＶ配电网方案分析　３．１　配电网络改造的方式　３．１．１新建改造　对一些经过论证需采用２０ｋＶ配电电压等级供电　的区域，在新建线路或供电点的时候，全部采用　２０ｋＶ配电电压等级供电，不再扩充１０ｋＶ配压等级供　电区域。以保证最终达到全面以２０ｋＶ配电等级供电　的目标。　３．１．２升压改造　通过对现有的网络的设备进行科学的论证，对　能达￣Ｊ２０ｋＶ运行条件要求的资产，通过必要的技术　处理进行升压改造，尽可能的将原１０ｋＶ电压等级网　络通过升压改造转变成２０ｋＶ电压等级网络。　３．２分区域进行升压改造　按时问先后划分了阶段改造以后，就要对具体　的区域进行改造。而各个地区的负荷密度及现阶段　的１０ｋＶ网架模式不同。那么，可以根据这些差异将　具体改造区域细分为城市新建区、城市混合区、城　郊结合区和农村低密度地区。　３．２．１新建区　对一些新规划的城市发展区、住宅区、工业区　等在新增供电点时可直接采用２０ｋＶ等级进行供电。　不再另外新增１０ｋＶ供电点。　１　１２　ｏ中闽高新耸书企业２０｛２　０５　３．２．２混合区　在这个区域，既有２０ｋＹ供电网，也有１０ｋＶ供电　网。且两种供电网将有比较长的共存期。在这个区　域内的１０ｋＶ网络，应采用“蚕食”的方式逐步升压　改造。　３．２．３过渡区　在这个区域，负荷增长比较缓慢，现有的１０ｋＶ　网络供电能力充足，且设备运行年限不长，可暂时　保留１０ｋＶ等级供电，选择适当的时机再进行改造。　３．２．４农村地区　由于在农村低密度地区，现有的网络已经在一　段时期内都能满足负荷的增长需求，可暂缓升压　改造。　４结论　随着我国经济的高速发展，１０ｋＶ电压等级配电　网作为我国一直以来主要的中压供电网络已经暴露　出众多的缺点，已经不能有效地满足用电负荷快速　增用的需求。且在建设过程中越来越受用地的制　约，必须寻找新的电压等级进行供电。２０ｋＶ电压等　级能有效的提高中压配电网的输送容量和电网容载　比、降低电压损失、提高中压配电网的供电半径、　可大幅降低线损、可节约有色金属、节省电网的建　设费用，具有十分明显的优势，且技术可行，是中　压配电网发展的方向。ｏ　参考文献　［１］张鸿涛．浅谈１０ＫＶ配电网建设与改造方案Ⅱ］．黑龙江　科技信息，２０１１，（１　［２　胡新兴．城市配电网规划存在问题分析及解决方法［２］Ｉ］．　科技与生活，２０１１，（２１　［３］张满佳．论中国电网的可持续发展道路［『】．神州，２０１０，　（１２）．　（责任编辑：文森）