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(jí)的選擇經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過程。這是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而形成的自然趨勢(shì)。
當(dāng)前我國的中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)基本上為10kV及以下的電壓等級(jí)﹐包括3kV級(jí)﹑6.6kV級(jí)及10kV級(jí)﹐但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展﹐生產(chǎn)﹑生活電氣化程度的提高﹐地區(qū)負(fù)荷密度(kW/km2)隨之上升﹐特別是人口密集﹑經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)﹐確定合理的中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)就會(huì)直接影響到供電質(zhì)量﹑電網(wǎng)的能量損耗﹑電網(wǎng)建設(shè)的投資和電網(wǎng)的年運(yùn)行費(fèi)用等一系列問題。因此﹐當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度發(fā)展到30~50MW/km2時(shí)(預(yù)計(jì)負(fù)荷)﹐對(duì)中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)的選擇確定﹐必須認(rèn)真對(duì)待﹐以取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
20世紀(jì)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(jí)的確定﹑采用及推廣﹐在電網(wǎng)發(fā)展的過程中﹐確實(shí)起了重要的促進(jìn)作用。20世紀(jì)70年代末開始的改革開放政策﹐大大地促進(jìn)了我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。城鎮(zhèn)的現(xiàn)代化建設(shè)和人民生活水平的提高﹐使得對(duì)電力需求大幅度增長。
2﹑20kV電壓等級(jí)相對(duì)于10kV電壓等級(jí)的優(yōu)越性
2.1增加供電能力
輸送相同的功率﹐應(yīng)用相同截面的導(dǎo)線﹐在保證電壓質(zhì)量條件下﹐輸送距離可以遠(yuǎn)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(yīng)用相同截面的導(dǎo)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(duì)電壓質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求﹐保證電壓質(zhì)量是電力部門對(duì)客戶服務(wù)的基本條件之一。電壓損耗﹐在同樣輸送功率條件下﹐應(yīng)用20kV電壓比10kV電壓等級(jí)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(shì)﹐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(jì)算我國中壓配電網(wǎng)年損耗達(dá)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(shè)費(fèi)用
自20世紀(jì)90年代以來﹐城鎮(zhèn)電力負(fù)荷增長很快﹐市區(qū)負(fù)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(fù)荷密度已達(dá)30~50MW/km2﹐一些城鎮(zhèn)在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)與改造規(guī)劃中﹐預(yù)計(jì)城鎮(zhèn)中心地區(qū)負(fù)荷密度到2010年可達(dá)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(shè)變壓器31.5MVA×3﹐總量為94.5MVA﹐正常負(fù)載率按65％計(jì)﹐為保證供電可靠性﹐還需要滿足N－1準(zhǔn)則(即在變電所內(nèi)任何設(shè)備在停運(yùn)一臺(tái)的情況下﹐不影響正常供電)﹐變電所可供容量為63MVA﹐負(fù)荷功率因子按0.85計(jì)﹐可帶負(fù)荷53.6MW。如地區(qū)負(fù)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(fù)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(shí)﹐可帶負(fù)荷85MW﹐如地區(qū)負(fù)荷密度為30MW/km2時(shí)﹐供電面積也只有2.83km2﹐供電半徑0.9km﹔如地區(qū)負(fù)荷密度為50MW/km2時(shí)﹐供電面積只有1.7km2﹐供電半徑只有0.5km。也就是說﹐當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度增至30~50MW/km2時(shí)﹐每隔1~2km就要修一座110/10kV配電變電所。而建設(shè)110/20kV(220/20kV)變電所可選用63MVA變壓器3臺(tái)或80MVA變壓器3臺(tái)。當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷密度達(dá)到30~50MW/km2時(shí)﹐供電面積可達(dá)3~4.5km2﹐供電半徑可達(dá)1.25km以上﹐可大大減少變電所的分布密度﹐從而減少了建設(shè)投資。
從經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果來看﹕
(1)電網(wǎng)總的建設(shè)費(fèi)用在地區(qū)負(fù)荷密度為5MW/km2時(shí)﹐采用10kV電壓等級(jí)與采用20kV電壓等級(jí)的配電網(wǎng)﹐其總建設(shè)費(fèi)用相差不大﹐當(dāng)負(fù)荷密度逐漸加大時(shí)﹐兩者的建設(shè)費(fèi)用相應(yīng)逐漸加大﹐當(dāng)負(fù)荷密度增至50MW/km2﹐總建設(shè)費(fèi)用相差達(dá)20％。
(2)年運(yùn)行費(fèi)的計(jì)算結(jié)果與建設(shè)費(fèi)用的情況相似。當(dāng)負(fù)荷密度為50MW/km2時(shí)﹐電網(wǎng)年運(yùn)行費(fèi)用采用20kV電壓等級(jí)比采用10kV電壓等級(jí)要低20％﹐負(fù)荷密度到達(dá)50MW/km2以上時(shí)﹐采用20kV電壓等級(jí)的優(yōu)越性更明顯。
(3)經(jīng)濟(jì)效益分析計(jì)算還對(duì)不同電壓等級(jí)的降壓方式進(jìn)行了比較﹐計(jì)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(jí)是發(fā)展的必然趨勢(shì)﹐勢(shì)在必行。城鎮(zhèn)電壓配電網(wǎng)隨著地區(qū)負(fù)荷密度的增加﹐采用20kV電壓等級(jí)作為配電網(wǎng)的電壓勢(shì)在必行﹐改造現(xiàn)有的10kV配電網(wǎng)﹐過渡到20kV電壓﹐將是一項(xiàng)龐大的和長期的系統(tǒng)工程。
3﹑當(dāng)前應(yīng)當(dāng)認(rèn)真研究的幾個(gè)問題
(1)20kV電壓等級(jí)電氣設(shè)備和裝置的生產(chǎn)條件和能力﹐且已有產(chǎn)品供應(yīng)﹐一些外資廠家或中外合資廠家也引進(jìn)了20kV電壓等級(jí)的電氣設(shè)備和配電裝置﹐但這些設(shè)備的技術(shù)條件﹑絕緣配合﹑測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等均引用國外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)﹐還沒有適應(yīng)我國具體條件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)應(yīng)用20kV電壓等級(jí)中壓配電網(wǎng)的一些技術(shù)政策問題﹐在推廣應(yīng)用20kV電壓等級(jí)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(chǔ)上改造﹐一些基礎(chǔ)性的技術(shù)政策應(yīng)認(rèn)真對(duì)待﹐如﹕
◆中性點(diǎn)運(yùn)行方式﹕電力電纜網(wǎng)的建設(shè)和絕緣導(dǎo)線的應(yīng)用﹐中壓配電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式已逐步趨向于中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小電阻接地。中性點(diǎn)運(yùn)行方式的確定﹐相應(yīng)地確定中壓配電網(wǎng)的保護(hù)方案。
◆配電變壓器的結(jié)線方式﹕在20kV電壓等級(jí)的中壓配電網(wǎng)的配電變壓器聯(lián)結(jié)群群群組方式應(yīng)確定為20/0.4kV－Δ/Y即D.yn11。
◆配電體制﹕在20kV電壓等級(jí)的中壓配電網(wǎng)中應(yīng)盡量減少照明和動(dòng)力用電混合型配電制式﹐實(shí)行照明和動(dòng)力用電分開﹐對(duì)居民用電采用單相制供電﹐同時(shí)減少配電變壓器單臺(tái)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(fù)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(jí)﹐城鎮(zhèn)中壓配電網(wǎng)選用20kV電壓等級(jí)﹐在技術(shù)上是合理的﹐經(jīng)濟(jì)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(jí)的選擇﹐以致當(dāng)前再需過渡到20kV電壓已成為極為困難的事。各地針對(duì)配電網(wǎng)存在問題﹐對(duì)采用20kV電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)各地具體情況﹐因地制宜另訂實(shí)施規(guī)劃﹐逐步過渡。
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