中压配电电压等级优选

中压配电电压等级优选研究

随着城乡居民用电增加，变、配电设施和负荷密度大幅度增加，致使l0kV电网线路损失增加。近几年国家加大了城乡电网建设，很多大中城市ll0kV和220kV高压电源直接引入负荷中心，这些措施虽然对增强电网的供电能力、提高可靠性、降低线损有重要的作用，但也使10kV电网的短路容量大大增加。～些地区在将高压引入到了负荷中心之后，在l0kV侧屡屡发生大范围开关爆炸着火事故。究其原因，就是在城市电网和农村电网的建设和改造中，偏重于提高输电电压，而不注重中低配电网的改造。用电高峰时段，向用户直接配电的l0kV电网的负荷电流很大、电压水平低，中、低压往往出现配电设备、用电设备的热稳定不够而烧坏的故障。同时，一次侧电源容量加大，当二次侧发生短路故障时，短路电流超过了断路器的开断能力，必然造成开关的无选择性动作，甚至发生爆炸，所以不提高配电侧二次电压，即使把220kV变电站线路引入市中心，充其量只不过是增强了配电电源的供电能力，对降低线损来说作用是不大的。

总之，l0kV配电网日益显示出的不适应性主要表现在：作为中压配电电压，电压明显偏低，供电半径不长，输送能力不足，配电损失过高，不能满足不断增长的负荷密度需要，容易造成供电被动等。而35kV一般不宜作为直配用户的一次配电电压等级。若直接用35kV作为直配用户的一次配电电压等级，虽然有提高输送容量、输电半径，降低网损的效益，但由于受低压短路容量的限制与低压输电半径的限制，35kV配电变压器不能做得太大。配变容量过大，低压总开关的额定开断电流就会增大，开关的费用也会增大。

中压配电网电压等级的选择直接影响到电力系统的稳定性、电能质量、经济性的好坏。规划一个国家或者一个地区的电力发展时，确定网络规划中的中压配电网电压等级是必须考虑的主要问题。当现有网络的电压等级不能满足高负荷密度时，必须考虑一个合适的更高电压等级。当前我国正在积极开展电网改造，电网发展呈现出从未有过的大好机遇，依据我国大部分地区负荷增长的现实，研究提高现行l0kV中压配网电压等级，具有显著的社会价值和经济价值[3]。 1.2.3 20kV电压等级的出现

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，它取代10kV直接向0.38kV供电。尤其是近年来随着全国各地商业、金融的繁荣及原有的工业用电的增长，用电负荷密度的增加，导致供电结构不能适应，采用20kV开始凸显其必要性。据统计，全国城网110kV及以下高、中、低压配网线损电量约占总线损电量的60%，而10kV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%，于是20kV取代10kV配电网的改造工作被逐步提上议程。

1980年3月6日，电力工业部根据各地区负荷的发展情况，以（80）电技字第14号文“对国标GB—156《额定电压（草案）》的意见”中第5条，提出

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了“目前东北、华北、华东地区大城市高密度用电区希能采用20kV配电电压，这样就能使设备小型化，投资比较经济，建议如条件允许，可将20kV级电压列入草案中”。

1993年，《城市电力网规划设计导则》中明确规定，中压配电电压为10kV，同时，国家颁布的《标准电压》GB156 -1993及之后颁布的《标准电压》GB156-2003中，中压增加了20kV电压等级,但注明在用户需要时才采用。在最新的2007年版本《标准电压》GB/T156-2007中将20kV作为标准电压等级。上述国家标准的变化，说明改革开放以来，我国经济飞速发展，电力需求不断上升，负荷密度不断增加，对中压配电提出了更高的要求，在一些大城市中负荷集中地区10kV中压配电有些不适应电力发展的需求。此时20kV中压配电电压等级的提出，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。

国家电网公司通过召开20kV 应用研讨会等形式在着力研究我国中压配电电压升级的可能性和可行性，从现有的理论研究成果看，提升中压配电电压可以降低线路损耗，能够适应国家建设资源节约型、环境友好型和谐社会的要求，同时也能在一定程度上提升电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，增加供电量[1]。

1.3 研究内容

根据我国近年来负荷密度持续增长的现实，借鉴发达国家提高配电电压等级和简化变压层次的成功经验，在对我国20kV电压等级的研究基础上，本文进行了中压配电网采用20kV电压等级的技术经济研究，归纳起来，主要研究内容如下：

首先，对目前中压配电网采用10kV电压等级的情况做了充分分析，提出了引入20kV电压等级的必要性。其次，介绍了国内外20kV电压等级的应用情况，并且从中得到了启示。再次，建立了中压配电网采用20kV电压等级的技术性、经济性和社会资源三方面进行分析，具体研究思路如下：

(1)技术性

技术性包括单项技术参数比较，可靠性和电压质量。技术优势是从各项技术参数对20kV电压等级增大输送功率、降低损耗等进行分析。可靠性分析是通过系统平均停电持续时间及系统平均供电可用率来得出可靠性指标。电压质量则是通过电压降落分析所得。

(2)经济性

经济性则要通过总成本及收益方面的综合考虑，同时也要考虑到网损这个因素。总成本要则要包括投资和运行费用，而收益方面则是通过电费收益获得。

(3)社会资源

社会资源分为社会性指标、社会性指标和现状约束，这些方面都要结合所规

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划地区的实际情况来考虑[4]。

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2 配电网概况

2.1 引言

长期以来，由于城市建设规划与电力的规划相对独立以及电力投资“重发轻输不管配”的建设发展模式，使配电网建设留下很多的隐形问题，底子较薄弱，使我国城市配电网建设相对落后。尽管近些年来，国家有意识地加大了配电网建设改造的力度，使配电网面临的问题有所改观，但由于我国配电网的底子薄，配电网的运行水平仍然低下。

2.2 中压电压等级的现状

中压配电网电压等级与国民经济的发展密切相关，随着用电水平的不断提高，电力负荷密度不断加大，中压配电网电压也随之提高。例如在苏州地区，20世纪50年代初，中压配电电压为2.3kV，到60年代中期已经提高到6kV，70年代统一配电电压为10kV。而10kV中压配电电压作为联系高、低配电电网的中间环节，在配电网中起着承上启下的作用，同样的在我国电力发展过程中起着重要的促进作用。

2.2.1 10KV电压等级现状

目前我国城市电网主要采用220/110/10/0.4kV四个电压等级，35kV在市区作为公用电网电压等级基本取消，今后不作发展，仅作为用户供电电压。220kV作为送电电压等级，一般以220/110/10kV变压层次配电。目前的供电电压层次基本能适应现有负荷水平供电，但也存在一定问题。随着我国经济的高速发展，一些地区负荷密度不断增加，采用10kV供电，从供电能力、供电距离及线路损耗等方面已有些难以适应负荷发展的要求，10kV配电电压等级主要具有以下一些局限：

(1)输变电工程用地紧张

改革开放以来，随着经济建设的飞速发展，以及居民生活水平的不断提高，用电水平以空前的速度增长，越来越明显地暴露出我国现有供配电网络已不适应经济发展和城市现代化建设的需要。目前，在我国的一些大中城市，负荷密度已达30～50MW/km2甚至更高。在这种情况下，继续采用10kV配电网供电会显得很勉强：首先，若采用110kV降压至10kV配电，受负荷密度大小和10kV线路供电范围限制，每平方公里需要建1～2座110kV降压变电所，势必造成110kV变电所密集布置。在规划区的核心区内，绝大部分为高层建筑，用地结构紧凑，而变电站建在大楼内部的难度较大，将出现变电站和城市建筑共享大量土地资源的情况，造成土地资源的不平衡分配。如果将220kV直接降压为10kV配电，则10kV出线回路数多达数十回，导线截面和电缆截面大为加粗，形成出线难以布

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