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1﹑概述

在電力網(wǎng)中﹐中壓配電網(wǎng)起著承上啟下的橋梁作用。中壓配電網(wǎng)電壓等級的選擇經(jīng)歷了一個發(fā)展過程。這是隨著經(jīng)濟發(fā)展而形成的自然趨勢。

當前我國的中壓配電網(wǎng)電壓等級基本上為10kV及以下的電壓等級﹐包括3kV級﹑6.6kV級及10kV級﹐但隨著經(jīng)濟的發(fā)展﹐生產(chǎn)﹑生活電氣化程度的提高﹐地區(qū)負荷密度(kW/km2)隨之上升﹐特別是人口密集﹑經(jīng)濟發(fā)達的城鎮(zhèn)﹐確定合理的中壓配電網(wǎng)電壓等級就會直接影響到供電質(zhì)量﹑電網(wǎng)的能量損耗﹑電網(wǎng)建設的投資和電網(wǎng)的年運行費用等一系列問題。因此﹐當?shù)貐^(qū)負荷密度發(fā)展到30~50MW/km2時(預計負荷)﹐對中壓配電網(wǎng)電壓等級的選擇確定﹐必須認真對待﹐以取得最大的經(jīng)濟效益。

20世紀70年代﹐我國完成了將眾多的繁雜的中壓配電電壓(2.3kV﹑3.3kV﹑5.2kV﹑6kV﹑13.2kV等)統(tǒng)一為10kV的工作。在我國﹐中壓配電網(wǎng)10kV電壓等級的確定﹑采用及推廣﹐在電網(wǎng)發(fā)展的過程中﹐確實起了重要的促進作用。20世紀70年代末開始的改革開放政策﹐大大地促進了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。城鎮(zhèn)的現(xiàn)代化建設和人民生活水平的提高﹐使得對電力需求大幅度增長。

2﹑20kV電壓等級相對于10kV電壓等級的優(yōu)越性

2.1增加供電能力

輸送相同的功率﹐應用相同截面的導線﹐在保證電壓質(zhì)量條件下﹐輸送距離可以遠1倍﹐即供電半徑大1倍﹐供電范圍(面積)可增加4倍。如果在同樣的供電半徑條件下﹐應用相同截面的導線﹐可以增加輸送功率1倍。

2.2保證電壓質(zhì)量

高科技企業(yè)客戶對電壓質(zhì)量有著嚴格的要求﹐保證電壓質(zhì)量是電力部門對客戶服務的基本條件之一。電壓損耗﹐在同樣輸送功率條件下﹐應用20kV電壓比10kV電壓等級可保證電壓質(zhì)量。

2.3降低電網(wǎng)的電能損耗

全國電網(wǎng)的線損率(線路電能損耗占輸送容量的百分比)最近幾年呈上升趨勢﹐據(jù)有關(guān)部門研究分析﹐線損升高主要是10kV及以下配電網(wǎng)線損的增加。據(jù)計算我國中壓配電網(wǎng)年損耗達180億kW．h。如將中壓配電網(wǎng)電壓由10kV升為20kV﹐在輸送同樣功率條件下﹐線路電流可減少50％﹐則線路電能損耗可降低75％。

2.4節(jié)省電網(wǎng)的建設費用

自20世紀90年代以來﹐城鎮(zhèn)電力負荷增長很快﹐市區(qū)負荷密度大幅度增加﹐一些城鎮(zhèn)的市區(qū)繁華地區(qū)最大負荷密度已達30~50MW/km2﹐一些城鎮(zhèn)在進行電網(wǎng)建設與改造規(guī)劃中﹐預計城鎮(zhèn)中心地區(qū)負荷密度到2010年可達40～50MW/km2﹐為滿足城鎮(zhèn)的用電需求﹐必然要修建更多的降壓變電所。

例如﹐在市區(qū)建一座110/10kV配電用變電所﹐設變壓器31.5MVA×3﹐總量為94.5MVA﹐正常負載率按65％計﹐為保證供電可靠性﹐還需要滿足N－1準則(即在變電所內(nèi)任何設備在停運一臺的情況下﹐不影響正常供電)﹐變電所可供容量為63MVA﹐負荷功率因子按0.85計﹐可帶負荷53.6MW。如地區(qū)負荷密度為30MW/km2可供面積為1.78km2﹐供電半徑為0.75km﹔如地區(qū)負荷密度為50MW/km2﹐則可

供面積1.1km2﹐供電半徑為0.35km。如將變電所的變壓器增至50MVA×3時﹐可帶負荷85MW﹐如地區(qū)負荷密度為30MW/km2時﹐供電面積也只有2.83km2﹐供電半徑0.9km﹔如地區(qū)負荷密度為50MW/km2時﹐供電面積只有1.7km2﹐供電半徑只有0.5km。也就是說﹐當?shù)貐^(qū)負荷密度增至30~50MW/km2時﹐每隔1~2km就要修一座110/10kV配電變電所。而建設110/20kV(220/20kV)變電所可選用63MVA變壓器3臺或80MVA變壓器3臺。當?shù)貐^(qū)負荷密度達到30~50MW/km2時﹐供電面積可達3~4.5km2﹐供電半徑可達1.25km以上﹐可大大減少變電所的分布密度﹐從而減少了建設投資。

從經(jīng)濟效益分析結(jié)果來看﹕

(1)電網(wǎng)總的建設費用在地區(qū)負荷密度為5MW/km2時﹐采用10kV電壓等級與采用20kV電壓等級的配電網(wǎng)﹐其總建設費用相差不大﹐當負荷密度逐漸加大時﹐兩者的建設費用相應逐漸加大﹐當負荷密度增至50MW/km2﹐總建設費用相差達20％。

(2)年運行費的計算結(jié)果與建設費用的情況相似。當負荷密度為50MW/km2時﹐電網(wǎng)年運行費用采用20kV電壓等級比采用10kV電壓等級要低20％﹐負荷密度到達50MW/km2以上時﹐采用20kV電壓等級的優(yōu)越性更明顯。

(3)經(jīng)濟效益分析計算還對不同電壓等級的降壓方式進行了比較﹐計算說明大﹑中城鎮(zhèn)配電網(wǎng)以110/20kV(220/20kV)為最佳方案。

(4)城鎮(zhèn)電壓配電網(wǎng)采用20kV電壓等級是發(fā)展的必然趨勢﹐勢在必行。城鎮(zhèn)電壓配電網(wǎng)隨著地區(qū)負荷密度的增加﹐采用20kV電壓等級作為配電網(wǎng)的電壓勢在必行﹐改造現(xiàn)有的10kV配電網(wǎng)﹐過渡到20kV電壓﹐將是一項龐大的和長期的系統(tǒng)工程。

 

3﹑當前應當認真研究的幾個問題

(1)20kV電壓等級電氣設備和裝置的生產(chǎn)條件和能力﹐且已有產(chǎn)品供應﹐一些外資廠家或中外合資廠家也引進了20kV電壓等級的電氣設備和配電裝置﹐但這些設備的技術(shù)條件﹑絕緣配合﹑測試標準等均引用國外產(chǎn)品標準﹐還沒有適應我國具體條件的相關(guān)標準。

(2)應用20kV電壓等級中壓配電網(wǎng)的一些技術(shù)政策問題﹐在推廣應用20kV電壓等級的過程中﹐無論是開新文件20kV中壓配電網(wǎng)或在10kV配電網(wǎng)基礎上改造﹐一些基礎性的技術(shù)政策應認真對待﹐如﹕

◆中性點運行方式﹕電力電纜網(wǎng)的建設和絕緣導線的應用﹐中壓配電網(wǎng)的中性點運行方式已逐步趨向于中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地。中性點運行方式的確定﹐相應地確定中壓配電網(wǎng)的保護方案。

◆配電變壓器的結(jié)線方式﹕在20kV電壓等級的中壓配電網(wǎng)的配電變壓器聯(lián)結(jié)群群群組方式應確定為20/0.4kV－Δ/Y即D.yn11。

◆配電體制﹕在20kV電壓等級的中壓配電網(wǎng)中應盡量減少照明和動力用電混合型配電制式﹐實行照明和動力用電分開﹐對居民用電采用單相制供電﹐同時減少配電變壓器單臺容量﹐縮短低壓配電線供電半徑﹐提高電壓質(zhì)量。

◆推行箱式配電站﹕在市區(qū)繁華街道或住宅街區(qū)推廣使用箱式配電站。

 

4﹑退出語

綜上所述﹐解決城鎮(zhèn)中心區(qū)高負荷密度地區(qū)供電困難的出路﹐只能是提高中壓配電網(wǎng)的電壓等級﹐城鎮(zhèn)中壓配電網(wǎng)選用20kV電壓等級﹐在技術(shù)上是合理的﹐經(jīng)濟上是優(yōu)越的﹐過去由于沒有很好地研究中壓配電網(wǎng)合理電壓等級的選擇﹐以致當前再需過渡到20kV電壓已成為極為困難的事。各地針對配電網(wǎng)存在問題﹐對采用20kV電壓等級應根據(jù)各地具體情況﹐因地制宜另訂實施規(guī)劃﹐逐步過渡。

（長沙國奧電力科技有限公司）

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