20kV配网系统概论

随着经济的发展，生产、生活电气化程度的提高，地区负荷密度(kW/km2)随之上升，特别是人口密集、经济发达的城镇，确定合理的中压配电网电压等级就会直接影响到供电质量、电网的能量损耗、电网建设的投资和电网的年运行费用等一系列问题。因此，当地区负荷密度发展到30～50MW/km2时(预计负荷)，对中压配电网电压等级的选择确定，必须认真对待，以取得最大的经济效益。
　　20世纪70年代，我国完成了将众多的繁杂的中压配电电压(2.3kV、3.3kV、5.2kV、6kV、13.2kV等)统一为10kV的工作。在我国，中压配电网10kV电压等级的确定、采用及推广，在电网发展的过程中，确实起了重要的促进作用。但随着经济的发展，生产、生活电气化程度的提高，地区负荷密度也随之上升，城市电力负荷密度随之增大，供电范围也不断扩大。现在的配电网已经逐渐不能满足安全、稳定、经济的用电要求，因此，增大配网容量是目前城市电网突出的问题。论文参考。为了满足不断增加的负荷，电力系统的电压也在不断地提高，这已经成为电力工业发展的规律。世界上一些国家的经验：城市用电增大后，由于原有配电电压等级不经济等原因，而采用对原有配电网进行升压改造。20kV电压等级在国际上出现其目的是为了提高一次配电电压，它的作用是取代10kV，直接向380V供电；同时取消35kV，直接从110kV取得电源，从而形成110/20/0.38 kV的供电体系。本文主要对中压配电网引入20kV电压等级，从国内外发展趋势及效益等方面进行探讨。
　　一、概述
　　1、国外20 kV配电电压等级的发展情况
　　在IEC标准电压中规定有24kV等级。将24kV电压等级列为国家标准国家有：美国、俄罗斯、日本、法国、意大利、加拿大、德国、保加利亚、匈牙利等，在亚洲和拉丁美洲的19个国家中有12个采用24kV电压等级，如新加坡、马来西亚、泰国、印度尼西亚、韩国、巴西、阿根廷等。
　　早在60年代初期韩国城网的线损率高达29.4%，经采取提高输电电压、加强监测、防盗电等活动之后，并进一步采取提高一次配电电压的措施，将原有3.3、6.6kV配电线升高至22.9kV之后，线损降到了5.9%。新加坡、日本等城市也将电压升至20kV，并将低压线路采用单相三线制配电，目前线损已降到5.7%，这主要是因为20kV与10kV相比，其供电半径与容量几乎比后者增加一倍，降低了损耗和单位容量建设资金和维修费用。国外的技术经济比较均证明20kV方案比10kV方案优越。
　　2、国内20kV配电电压等级的发展情况
　　在我国，20kV配电电压是以带括号的形式列入GB156-1993，并注明当用户需要时可以使用，目前，苏州新加坡工业园已采用20kV电缆网经小电阻接地的运行方式。苏州工业园区论证采用20kV配电电压，它比采用10kV配电的建设投资节约15.7%，比35、10kV配电节约27.2%；年运行费用分别节约16.39%和27.48%。采用20kV配电电压对一些大城市的高新开发区具有重大经济意义。
　　辽宁省本溪市南芬地区是本溪市管辖的一个区，距市区约30km。南芬地区是本溪钢铁公司露天铁矿、选矿厂、机修厂所在地，其原有电网电压为3kV，容量超过15000kVA，从供电能力、供电距离及线路损耗等方面已经难以适应负荷发展的要求，在经过慎重调研、分析后，确定采用20kV电压等级对南芬地区电网进行改造。南芬二次变电所重建后于2003年3月27日投入运行，有6条20kV配电线路。其2台主变压器及199台配电变压器全部采用低损耗型，年减少损失23万kWh，线路减少损失396万kWh。两项合计创造效益2035万元，其社会效益更为可观。论文参考。该项目于2003年12月23日通过了辽宁省科技厅组织的专家鉴定，鉴定委员会认为：该系统设计合理、规范，运行稳定、可靠，实用性强，增供降损效果明显，整体技术达到国内领先水平，具有广泛的推广应用前景。
　　3、发展20 kV中压配电的必要性
　　针对城市电网，在城市中心区域，往往是负荷密度大，10 kV配电网络容载比较低，这将严重影响该地区的供电可靠性，必须增加新的电源点。但是因为这些区域所处位置、站点、线路路径和上级电源的选取都非常困难。在这样的情况下，将10 kV电压等级升为20 kV，是解决中压配电容量不足，提高供电可靠性，满足用户用电需求的好方法。
　　二、20 kV电压等级的优越性分析
　　1、增强供电能力
　　20kV电压等级与10 kV电压等级相比，在同等导线截面积及电流密度的条件下，在输送相同电功率时，20kV有效供电半径可增加近1倍。如果供电半径不变，采用相同截面的导线，其输送功率可增加1倍。计算公式如下：
　　容量：
　　
　　式中：Un——额定电压等级；
　　 Ij——线路导线在环境条件下的持续载流量。论文参考。
　　当20 kV取代10 kV中压配电电压，原来线路导线线径不变，则
　　
　　即升压后的配电容量可以提高一倍，其配电网容载比也可提高一倍。
　　2、降低了线路上的电压损失
　　电压损失百分数(%)为
　　
　　式中：R、X——配电线路的参数（电阻、电抗）；
　　P、Q——配电线路的有功、无功功率。
　　20 kV与10 kV电压损失比为
　　
　　在负荷不变的情况下，
　　即电压损失是10kV的25%；
　　在负荷升高1倍时，

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