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目前，经济发达地区及省会城市，往往是用电量最大、用电负荷密度最集中的区域。现有的10kV配电网络因容载比较低，已不能很好的满足城市用电发展的需求。这些地区的供电可靠性势必会受到不同程度的影响，因此必须增加新的电源点。但是。一般这些区域所处地理位置、站点路径和上一级电源的选取都已非常困难。特别是发达地区用电负荷和用电量急剧增长，城市建成区负荷密度和开发区中压用户增长迅速，高中压变电站布点趋密、线路(电缆)占用信道量大，站址、走廊用地日趋困难。网络损耗偏大等问题突显。其中对极为珍贵的土地资源的占用已成为约束配电系统持续发展的主要矛盾之一。

 

如何解决这些矛盾已成为摆在供电企业面前的一道难题。参考一些文献资料发现，国内部分地区已成功的进行了配电网改造工作，将10kV电压等级升级为20kV。对于解决中压配电容量不足，提高供电可靠性，满足用户用电需求起到了一定的

作用。现结合本地区发展形势，与辽宁省本溪电业局南芬变电所10kV线路升压至20kV这一我国电力系统第一次在配电网改造中成功应用的事例进行比较，对供电企业实际推广应用20kV电压等级供电进行浅析。

 

1 技术参数比较

对一些升压前后的技术参数进行了比较，从比较结果可以看出升压后各类参数都有明显改善。包括：电压损失 ，在设备不变的条件下， 与 成反比；电网的输送功率P=31/2UIcosФ，在负荷电流及功率因子不变时，P与U成正比。

电网有功损耗的比较：假定电网升压前后输送功率不变，有功损耗ΔP=3I2R，电网电压升高，电流减小，有功损耗与12成正比，即与U2成反比。

 

2  20kV供电方式的经济可行性论证

(1)将20kV作为配电电压，可以取消35/10kV级降压方式。

采用110(66)/20/0．4kV供电方式，降低了送变电工程投资和线路损耗，特别是在负荷密度大、线路长的情况下，经济

效益十分显着。根据计算，采用110(66)/20/0.4kV电压制。1个站点的供电覆盖面积为1600km2，若采用35/10/0.4kV电压制，1个站点的供电覆盖面积仅为400km2。因此，采用110(66)/20/0.4kV电压制在上述面积(1600km2)的县可少建35/10/0.4kV变电所3座，35kV线路的供电距离约为60km，共减少投资约1,100万元。由于各县的地貌不同，负荷分布不均，因此，也可能出现采用20kV方案按上述方式布点却不能覆盖整个供电区的特殊情况。配电电压的提高，必然会导致配电线路和配电变压器以及其它变电设施建设投资的增加。根据现行的工程造价，20kV线路比10kV线路投资增加约30％，配电变压器和开关等设备投资增加25％~30％。但从总体投资效益和供电质量来比较，采用20kV作为配电电压，在改造工程中还是值得推广的。

(2)20kV电压等级相对于10kV电压等级的优越性。

①供电能力增加。输送相同的功率，在应用相同截面的导线，保证电压质量的条件下，输送距离可以远l倍，即供电半径增大1倍，供电范围(面积)增大4倍。如果在同样的供电半径条件下，应用相同截面的导线，输送功率可以增加1倍。

②保证电压质量。高科技企业客户对电压质量有着严格的要求，保证电压质量是电力部门为客户服务的基本条件之一。在同样输送功率条件下，应用20kV电压比10kV电压更可保证电压质量。

③降低电网的电能损耗。全国电网的线损率(线路电能损耗占输送容量的百分比)最近几年呈上升趋势，据有关部门研究分析，线损升高主要是因为10kV及以下配电网线损的增加。据计算，我圜中压配电网年损耗达180亿kWh。如将中压配电网电压南10kV升为20kV，在输送同样功率条件下，线路电流可减少50％，则线路电能损耗可降低75％。

④节省电网的建设费用。自20世纪90年代以来，城镇电力负荷增长很快，市区负荷密度大幅度增加，一些城镇的巾-区繁华地带最大负荷密度已达30～50MW/km2，一些城镇在进行电网建设与改造规划中，预测城镇中心地区负荷密度到2010年可达40~50MW/km2。为满足城镇的用电需求，必然要修建更多的降压变电所。

例如：在市区建1座110/10kV配电用变电所，设变压器为31.5MVA×3，总量为94.5MVA。正常负载率按65％计，为保证供电可靠性，还需要满足N-1准则(即变电所内任何设备在停运l台的情况下，不影响正常供电)，变电所可供容量为3MVA，负荷功率因子按0.85计，可带负荷53.6MW。如地区负荷密度为30MW/km2,则可供面积为1.78km2，供电半径为0.75km；如地区负荷密度为50MW/km2，则可供面积1.1km2，供电半径为0.35km。如将变电所的变压器增至50MVA×3时，可带负荷85MW。如地区负荷密度为30MW/km2时，供电面积也只有2.83km2。供电半径0.9km；如地区负荷密度为50MW/km2时，供电面积只有1.7km2，供电半径只有0.5km。也就是说，当地区负荷密度增至30~50MW/km2时，每隔1~2km就要建1座110/10kV配电变电所。而建设110/20kV(220/20kV)变电所可选用63MVA变压器3台或80MVA变压器3台。当地区负荷密度达到30～50MW/km2时，供电面积可达3～4.5km2，供电半径可达1.25km以上，可大大降低变电所

的分布密度，从而减少了建设投资。

 3  综合比较分析

与10kV配电电压比较，20kV在技术与经济上都有优势：

(1)     技术优势

①输送容量提高1倍。在导线截面和通过电流一定的情况下，电压越高，输送容量越大。如果输送相同的容量。20kV的导线截面比10kV的导线截面可以减少50％。2负荷矩提高4倍，输送距离提高1倍。当允许电压降一定时，电力线路负荷矩和电压的平方成正比。考虑到线路负荷增加了1倍，供电距离还可以提高1倍。

③输送相同功率时，线路电流只有10kV电流的一半，其功率损耗只有10kV时的25％，降低了75％。对于农村电网，在增大供电半径1倍的情况下，电能损耗仍能降低50％左右。

(2)     经济效益

电网总的建设费用在地区负荷密度为50MW/km2时。采用10kV电压等级与采用20kV电压等级的配电网，其总建设费用相差不大；当负荷密度逐渐加大时两者的建设费用相应逐渐加大，当负荷密度增至50MW/km2，总建设费用相差达20％。②年运行费的计算结果与建设费用的情况相似。当负荷密度为50MW/km2时，电网年运行费用采用20kV电压等级比采用10kV电压等级要低20％。负荷密度到达50MW/km2以上时，采用20kV电压等级的优越性更明显。

③经济效益分析计算还对不同电压等级的降压方式进行了比较，计算说明大、中城镇配电网以110/20kV(或220/20kV)为最佳方案。

城镇电压配电网随着地区负荷密度的增加，采用20kV电压等级作为配电网电压势在必行。改造现有的10kV配电网，过渡到20kV电压，将是一项庞大的和长期的系统工程。

 

4 当前应当注意的几个问题

(1)20kV电压等级电气设备和装置的生产条件和能力。已有相关产品供应，一些外资厂家或中外合资厂家也引进了20kV电压等级的电气设备和配电装置。但这些设备的技术条件、绝缘配合、测试标准等均引用国外产品标准，还没有适应我国具

体条件的相关标准。

(2)应用20kV电压等级中压配电网的一些技术政策问题。在推广应用20kV电压等级的过程中，无论是新建20kV中压配电

网还在10kV配电网基础上改造，一些基础性的技术政策应认真对待，如：

1中性点运行方式：电力电缆网的建设和绝缘导线的应用，中压配电网的中性点运行方式已逐步趋向于中性点直接接地或经小电阻接地，中性点运行方式的确定，相应地确定中压配电网的保护方案。

②配电变压器的接线方式：在20kV电压等级的中压配电网的配电变压器连接群组方式应

确定为20／0.4kv一△/Y，即D11.Yn。

③配电体制：在20kV电压等级的中压配电网中应尽量减少照明和动力用电混合型

配电制式。实行照明和动力用电分开，对居民用电采用单相制供电，同时减少配电变压器单台容量，缩短低压配电线供电

半径，提高电压质量。

④推行箱式配电站：在市区繁华街道或住宅街区推广使用箱式配电站。

 5 结束语

综上所述，中压配电电压等级引入20kV，从城市电网发展及负荷增长的角度看，具有一定的必要性。20kV电压等级的出现，是为了提高中压配电电压，适应负荷密度增长和电网发展的需要。从提高配电网的容量，降低线路上的电压损失，增大配电网的供电半径，降低线损等方面分析，都比10kV等级具有更大的优势。解决城镇中心区高负荷密度地区供电困难的出路，只能是提高中压配电网的电压等级。城镇中压配电网选用20kV电压等级，在技术上是合理的，经济上是优越的。针对配电网存在的问题，对采用20kV电压等级应根据各地具体情况，因地制宜制订实施规划。逐步过渡。在具体实施前，应认真调查、进行全面规划，让技术先进、经济合理的20kV配网发挥出其潜在的优势。