配電設(shè)備10～20 kV升壓改造分析

摘 要：先敘述了我國現(xiàn)在各個領(lǐng)域的配電系統(tǒng)及其存在的問題；然后提出了配電設(shè)備升壓改造所遵循的技術(shù)原則，以及升壓改造的策略和技術(shù)措施；最后以廣州為例分析配電網(wǎng)采用20 kV供電的必要性，并對配電升壓改造提出一些具體建議。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)升壓改造 10 kV電網(wǎng) 20 kV電網(wǎng)節(jié)約型電網(wǎng)

中圖分類號：TM714.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）0127-02

電力是經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)動力，電力在各項能源消耗領(lǐng)域中所占的比重很大，供電企業(yè)在輸電、配電、供電、用電等領(lǐng)域開展節(jié)能降耗工作，促進電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

由于配電網(wǎng)分布十分廣泛，電壓等級較低、線徑較細，加上缺乏有效的檢修和管理，造成配電網(wǎng)損耗較大。因此，配電網(wǎng)的節(jié)能降損在電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行過程中占據(jù)非常重要的地位。所以對配電網(wǎng)的升壓改造由10～20 kV是一項非常符合我國現(xiàn)階段電力發(fā)展需要的決策。20 kV電壓級在中壓配電網(wǎng)中實現(xiàn)全覆蓋是大勢所趨。當然，為了節(jié)省電網(wǎng)建設(shè)的投資費用，我們采取用10 kV電壓級配電升壓至20 kV電壓級配電的方式。

1 配電系統(tǒng)

在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)主要起分配電能的作用。配電網(wǎng)通常按電壓等級來分類，可分為高壓配電網(wǎng)（35～110 kV）、中壓配電網(wǎng)（6～10 kV）和低壓配點網(wǎng)（220/380 V）。在負載率較大的特大型城市，220 kV輸電網(wǎng)也兼有配電的功能。但是由于一些歷史、政治、經(jīng)濟以及技術(shù)等原因，現(xiàn)階段在我國已初具規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)中，除330、500 kV作為超高壓輸電電壓，220 kV作為高壓輸電電壓外，全國占多數(shù)的地區(qū)都采用35 kV與110 kV（東北用66 kV）為高配電壓，而10 kV為中配電壓、220/380 V為低配電壓。

經(jīng)濟的飛速發(fā)展，使得一些地區(qū)的電力配電系統(tǒng)的弊端日益顯現(xiàn)。特別是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，固有的10 kV配電系統(tǒng)出現(xiàn)容量小、損耗大等問題。已經(jīng)很難承受急劇增長的用電負荷。20 kV電壓等級已列入國際電工委員會標準IEC38—1983中，在國外已被數(shù)十個國家和地區(qū)采用，具有非常成熟的技術(shù)和經(jīng)驗。國內(nèi)對20 kV電壓等級的優(yōu)點早有認識，1980年當時的電力部就提出將20 kV電壓等級列入GB156標準，1984年農(nóng)電系統(tǒng)的專家也提出采用20 kV電壓等級配電，此后眾多專家學者相繼提出建議，給予論證，倡導(dǎo)采用2 0kV電壓等級。并在GB156—1993《標準電壓》中加括號列入，后修訂為GB156—2003《標準電壓》。自1993年蘇州新加坡工業(yè)園區(qū)的第一個20 kV全電纜供電項目起，目前已有不少項目進行了論證、規(guī)劃、立項、試點和投入使用，設(shè)備制造部門已開始研制、生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。

2 配電設(shè)備升壓改造的技術(shù)原則

2.1 架空線路升壓改造技術(shù)原則

將原有10 kV架空線路調(diào)整適當線間距離并更換絕緣子、避雷器等線路附屬設(shè)備后即可以運用于20 kV電網(wǎng)。當然，不同長度的架空線路要采用不同的升壓改造過渡方案，這樣10 kV用戶才可以順利完成20 kV新電網(wǎng)的接入。

2.2 電纜線路升壓改造技術(shù)原則

因為電纜線路深埋地下，改造困難。所以我們一般建議在改造初期暫不進行電纜線路改造。等到一定時期，我們還是需要對原來的10 kV電纜線路進行改造。但并非所有的固有10 kV電纜線路都可以再利用，首先要對升壓改造的10 kV電纜線路進行可行性的評估，根據(jù)評估結(jié)果才能決定是否再利用。然后對符合要求的電纜進行介質(zhì)損耗測量以及主絕緣交流耐壓試驗。

通過評估、試驗確定真正可以升壓的電纜線路，升壓前必須把所有的電纜的附件都更換成符合20 kV電壓的標準。10 kV電纜線路升壓改造完成之后，還需要進行外護套絕緣試驗，局部放電試驗，主絕緣交流耐壓試驗及絕緣電阻測量等。當這一切都符合要求時，方可進行投入運行。

2.3 架空裸導(dǎo)線線路升壓改造技術(shù)原則

在升壓改造前，要對水平線之間的距離進行校核，導(dǎo)線之間的標準距離如表1所示。如果檔距超過120 m時，就要根據(jù)《66kV及以下架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)范》進行計算。

3 架空裸導(dǎo)線線路升壓改造技術(shù)原則

在升壓改造前，要對水平線之間的距離進行校核，導(dǎo)線之間的標準距離如表1所示。如果檔距超過120 m時，就要根據(jù)《66 kV

及以下架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)范》進行計算。

當裸導(dǎo)線升壓改造后，在最大計算弧垂風偏的條件下，與地之間的距離及交叉跨越應(yīng)滿足表2的要求。

4 配電變壓器升壓改造技術(shù)原則

4.1 配電變壓器升壓改造技術(shù)原則

配電變壓器的改造主要在于變壓器的更換時間。由于升壓改造施工能力與配電變壓改造時間的限制，為了保證供電的可靠性，需要對同一線路上的配電變壓器進行分批更換。線路未改造時，雙抽頭配電變壓器在10 kV檔工作，改造完成之后，調(diào)至20 kV檔工作。

4.2 配電網(wǎng)升壓改造的策略和技術(shù)措施

（1）改造的策略。

對10 kV配電網(wǎng)升壓改造的原則要充分將“設(shè)備全壽命周期”和“問題設(shè)備改造”等統(tǒng)籌考慮，使固有10 kV系統(tǒng)的資產(chǎn)能夠得到最大限度的使用，保證經(jīng)濟效益，而新改進的20 kV系統(tǒng)具有較高的科技含量這樣一個兩全的效果。要達到這種效果，我建議從以下幾個方面做。

①對于220/110（66）/22/0.4 kV這樣的環(huán)狀區(qū)域，因為它們主要在大城市的外圍城鄉(xiāng)，該區(qū)域的配電設(shè)備固定資產(chǎn)投入都是比較低的，改造成本也比較低，改造之后可以得到更大的經(jīng)濟效益，因此應(yīng)該將該區(qū)域劃分為20 kV的供電區(qū)域。

②對于一些地區(qū)的負荷超過了8～10 MW/km2，并且有增長的趨勢，網(wǎng)絡(luò)損壞率也比較高，布局不合理等，那么可以將這些地區(qū)先行劃入20 kV供電區(qū)域。

③根據(jù)“配電設(shè)備的全生命周期”理論，利用較長的時間將10 kV網(wǎng)全部改造成20kV網(wǎng)，而在此過程中就把20/10 kV的變壓器作為過渡，此區(qū)域劃為10 kV供電區(qū)域。

④對改造地區(qū)要確定20 kV電壓等級的設(shè)計原則，以及新增加的用戶接入時應(yīng)該遵循的設(shè)計原則，堅決抵制10 kV新客戶的接入，分擔20 kV網(wǎng)絡(luò)的改造費用等。對于各級電壓等級和變壓器之間的變化要有明確的了解。

此外，20 kV電網(wǎng)正在向著智能網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)充分改造。“十二五”規(guī)劃中提到了將發(fā)展智能電網(wǎng)作為重要的內(nèi)容將其融入“三網(wǎng)融合”，并開始制定方案列入試點項目之中。

（2）改造的技術(shù)手段。

①改造架空線路：10 kV與20 kV電網(wǎng)的架空線路只是線與線之間的距離以及導(dǎo)線對橫擔和桿塔間距有所不同，它們距離地面的長度是相同的。在升壓改造過程中，需要把瓷瓶和橫擔更換掉，將導(dǎo)線間的距離由原來的0.9 m調(diào)整至1.15 m，原絕緣線維持在0.9 m的距離，原桿塔不必改變。

②電纜線路：電纜線路的改造可以依照架空線路的改造手段。選取電纜（YJV-8.7/10 kV-3×400 mm2），長0.81 m，不更換上面的附屬配件，人為的在電纜之間增加幾個10 kV的接頭。20 kV電壓等級的試驗采用變頻諧振法進行測量絕緣電阻以及現(xiàn)場的介質(zhì)損耗，并做現(xiàn)場的耐壓交流實驗。一切符合要求時即可運行20 kVd電網(wǎng)。

③開關(guān)設(shè)備：開關(guān)設(shè)備的改造方法和手段和配電變壓器的方案相似。采用新?lián)Q一些和利用一些舊的相結(jié)合的方式。首先對原來10 kV開關(guān)設(shè)備進行20 kV電壓等級的試驗?？梢愿脑斓?0 kV開關(guān)設(shè)備，送廠改造。對于不可以改造的開關(guān)設(shè)備，全部進行更換。

4.3 以廣州為例分析電網(wǎng)升壓改造的必要性

據(jù)統(tǒng)計，我國的線損率和發(fā)達國家相比比較高，將10 kV電網(wǎng)升至20 kV電網(wǎng)可以降低75%的線損，節(jié)點潛力很大。經(jīng)濟飛速發(fā)展，配電網(wǎng)規(guī)模的要求也愈來愈高，我國有必要進行大規(guī)模的電網(wǎng)升壓改造。在這樣一個時機，我們恰好可以充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)存量和裝備制造水平，來提高供電能力和客戶接入適應(yīng)范圍，來建設(shè)節(jié)約型電網(wǎng)，緩解站點和線路走廊資源緊張程度。新型電網(wǎng)系統(tǒng)可以達到提升供電能力、規(guī)范城市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、方便運行維護、節(jié)約土地資源和降低電網(wǎng)損耗、減少電網(wǎng)投資、增加社會和企業(yè)經(jīng)濟效益等目的。下面就以廣州為例，分析中壓配電網(wǎng)采用20 kV供電的必要性。

（1）適應(yīng)配電網(wǎng)規(guī)模增量發(fā)展的需要。

2008年時預(yù)計在2011年，廣州市最大負荷將達1000萬千瓦。新型20 kV配電網(wǎng)可以解決固有10 kV電壓模式的弊端。

（2）提高供電能力和客戶接入適應(yīng)范圍的需要。

在番禺區(qū)、天河區(qū)等負荷密度較高的地區(qū)，電力需求旺盛，大容量客戶所占的比例日漸增高，10 kV電網(wǎng)系統(tǒng)已不能滿足客戶的供電需求。而如果采用20 kV供電可使線路的供電能力提高1倍，不僅擴大了供電半徑和供電范圍；還可使客戶的報裝容量達到2萬～3萬 kVA，能夠為大客戶提供更加靈活和經(jīng)濟的接入方式，可以緩解經(jīng)濟發(fā)展和供電不足的緊張。

（3）建設(shè)節(jié)約型電網(wǎng)的需要。

20 kV電網(wǎng)設(shè)備價格、設(shè)備尺寸、征地價格與10 kV電網(wǎng)相差不多，但供電能力卻是后者的兩倍。前者可以減少一級變電層次（66 kV），所以20 kV電網(wǎng)可以明顯節(jié)省電網(wǎng)投資。據(jù)測算，輸送同等功率時20 kV供電線路的有色金屬耗量可減少50%，節(jié)約中壓線路的建設(shè)投資約40%。通過理論分析可知：在單回線路輸送功率相同的情況下，線路載流僅相當于10 kV線路的50%，則線路電能損耗僅相當于升壓前10 kV線路的1/4，綜合經(jīng)濟效益優(yōu)勢明顯。

（4）緩解站點和線路走廊資源緊張程度的需要。

在人口密度和負荷密度較高的城區(qū)，獲取站點和線路走廊資源越來越緊張。20 kV電網(wǎng)可簡化變電層次、提高單臺主變?nèi)萘?，從而減少變電站的布點密度和線路走廊資源的需求，大大節(jié)約變電設(shè)備和線路走廊占用的土地資源。

5 結(jié)語

理論研究和運行實踐都表明，20 kV和10 kV電壓相比，在技術(shù)性和經(jīng)濟性方面具有明顯的優(yōu)勢，將20 kV確立為我國中壓配電網(wǎng)的電壓等級是一種趨勢。我國電網(wǎng)建設(shè)正處于上升期、轉(zhuǎn)型期，相當一部分配網(wǎng)設(shè)備處于更型換代的最佳階段。對各地配電網(wǎng)的升壓改造，可以有以下幾點建議。

（1）在新建配電網(wǎng)時，優(yōu)先考慮使用20 kV配電系統(tǒng)，必要時還可考慮采用雙電壓供電，特別是開發(fā)區(qū)、工業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)地區(qū)。

（2）20 kV配網(wǎng)建設(shè)初期，建議66 kV或220 kV變電所采用2臺及以上主變壓器，互為備用，以保證供電可靠性，必要時可考慮采用聯(lián)絡(luò)變壓器。

（3）在一些邊遠地區(qū)，如果升壓費用不太高，且具有很大的經(jīng)濟效益，那么可以進行20 kV升壓改造。

（4）在客戶接入方面，建議運用政府的號召力，頒布相關(guān)規(guī)定，要求新客戶采用20 kV供電，在過渡期允許客戶短期內(nèi)通過聯(lián)絡(luò)變壓器接入20 kV系統(tǒng)。

（5）在電價方面，相關(guān)部門需要盡快重新制定20 kV電價政策。

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