關(guān)于城市20kV中壓配電網(wǎng)的優(yōu)化探析

肖鈺　倪爾康

摘 要：城市配電網(wǎng)作為連接城市終端用戶(hù)及電力發(fā)輸電系統(tǒng)的橋梁，起著分配電能的作用，直接關(guān)系到用戶(hù)的用電質(zhì)量，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系人民生活質(zhì)量及城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，其優(yōu)化規(guī)劃關(guān)系重大。在當(dāng)今城市用電負(fù)荷日益增長(zhǎng)的情況下，增強(qiáng)電網(wǎng)供電能力，提高中壓配網(wǎng)電壓，簡(jiǎn)化電壓序列成為供電企業(yè)迫切解決的問(wèn)題。本文就城市20kV中壓配電網(wǎng)的優(yōu)化進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：城市；20kV；中壓；配電網(wǎng)；優(yōu)化

一、20kV的電壓等級(jí)重要應(yīng)用價(jià)值分析

第一，采用20kV的電壓等級(jí)，確保導(dǎo)體內(nèi)的電流能在相等數(shù)值情況下，與10kV的相比20kV電壓等級(jí)的傳輸功率明顯較快，而且在 同等電路傳輸功率的情況下，電壓的等級(jí)也被提上了一倍，電流則在原基礎(chǔ)上減少了一半，此時(shí)電壓與線(xiàn)路的功率損耗會(huì)在很大程度上減少；第二，20kV的電壓等級(jí)低壓側(cè)的單臺(tái)變壓器容量有明顯提升，比10kV高了一倍。使用20kV的電壓等級(jí)，能較大程度上減少變電站以及設(shè)備的數(shù)量，使得我國(guó)土地資源的維護(hù)以及運(yùn)行費(fèi)用有明顯的減少；第三，在應(yīng)用范圍方面，20kV的電壓等級(jí)的供電半徑比10kV電壓等級(jí)長(zhǎng)一倍，較10kV電壓等級(jí)，20kV的電壓等級(jí)能覆蓋到一些電源極稀疏的偏遠(yuǎn)農(nóng)村與郊縣，也是說(shuō)20kV的電壓等級(jí)的覆蓋率比10kV等級(jí)電壓的大三倍，也降低了電路的損耗量；第四，20kV的電壓等級(jí)的電能質(zhì)量較好，對(duì)于10kV等級(jí)電壓來(lái)說(shuō)，20kV的電壓等級(jí)的電路不會(huì)因線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)末端電壓較低的情況，而且20kV的電壓等級(jí)能滿(mǎn)足高負(fù)荷密度的供電需求。

二、20kV配網(wǎng)的規(guī)劃特征分析

2.1、由于配電線(xiàn)路的送電能力提高，導(dǎo)致配電線(xiàn)路數(shù)量減少

按照城網(wǎng)規(guī)劃的原則，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線(xiàn)截面。相同導(dǎo)線(xiàn)，供電半相等，電壓由10kV提升至20kV，送電能力提高1倍，減少了中壓配電線(xiàn)路的數(shù)量和線(xiàn)路通道用地。

2.2、增大中壓線(xiàn)路的供電半徑

假設(shè)配電線(xiàn)路的供電范圍為夾角的扇形，配電線(xiàn)路的電壓降百分?jǐn)?shù)如下式所示：

導(dǎo)線(xiàn)阻抗（R、X）、供電范圍夾角（α）及負(fù)荷密度（σ）不變，供電半徑和電壓的關(guān)系：

可見(jiàn)，電壓由10kV提升至20kV，供電半徑大1.587倍，供電面積擴(kuò)大2.5倍，也就是擴(kuò)大220kV的供電范圍。

2.3、降低電能損耗

節(jié)能降損效益可觀，以采用相同導(dǎo)線(xiàn)輸送相同功率的電能為例，送電線(xiàn)路壓降：

相同的線(xiàn)路參數(shù)和輸送功率，20kV線(xiàn)路和10kV線(xiàn)路壓降比：

電壓由10kV升至20kV后，送電壓降可減少75%，明顯改善用戶(hù)端的電壓質(zhì)量。

2.4、配網(wǎng)組網(wǎng)形式要求為開(kāi)關(guān)站提供預(yù)留的建設(shè)空間

由于20kV配電電纜比以前10kV電纜的傳輸容量大，而單個(gè)的用戶(hù)容量有限，為保證電纜的充分利用，將在干線(xiàn)配電電纜末端配置開(kāi)關(guān)站，這樣的配網(wǎng)組網(wǎng)形式就要求為開(kāi)關(guān)站提供預(yù)留的建設(shè)空間。

2.5、20kV開(kāi)關(guān)站應(yīng)規(guī)劃在區(qū)域負(fù)荷中心

20kV開(kāi)關(guān)站應(yīng)規(guī)劃在區(qū)域負(fù)荷的中心為多個(gè)建筑提供電源，并注意與市政電力線(xiàn)路的連接及進(jìn)出線(xiàn)方便。

2.6、20kV開(kāi)關(guān)站轉(zhuǎn)供容量宜為20～30MVA

20kV開(kāi)關(guān)站的出線(xiàn)回路數(shù)和轉(zhuǎn)供容量應(yīng)滿(mǎn)足配電分區(qū)的負(fù)荷要求，其轉(zhuǎn)供容量宜為20～30MVA。

三、規(guī)劃實(shí)例

以某合作區(qū)A地為例，A地的高開(kāi)發(fā)強(qiáng)度帶來(lái)較高的負(fù)荷密度，而在高負(fù)荷密度地區(qū)采用20kV供電，能夠較好的解決10千伏配電電壓較低而導(dǎo)致的輸送容量小、供電半徑小、線(xiàn)路通道擁擠、線(xiàn)損大等供電能力不足的問(wèn)題，從而形成較為穩(wěn)定、充裕的供電系統(tǒng)。

第一，主變并列，環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)采用同一變電站不同變壓器之間的環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)模式，20kV配電線(xiàn)路從變電站一臺(tái)主變的低壓側(cè)母線(xiàn)配出，經(jīng)過(guò)若干用戶(hù)后，環(huán)回本變電站另一臺(tái)主變的低壓側(cè)母線(xiàn)，一進(jìn)一出，按2路配網(wǎng)出線(xiàn)算。

第二，電源點(diǎn)的20kV供電半徑按1.5～2.5公里規(guī)劃，20千伏主干線(xiàn)路長(zhǎng)度控制在2.5～3.0公里內(nèi)。

第三，配網(wǎng)應(yīng)依據(jù)電源點(diǎn)的位置和負(fù)荷分布，按地理情況分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立又能互供的分區(qū)，各配網(wǎng)分區(qū)應(yīng)有大致明確的供電范圍，供電范圍互不交叉，一般以主要道路或其他自然環(huán)境劃界，不交錯(cuò)重疊。各配網(wǎng)分區(qū)范圍應(yīng)隨電源點(diǎn)的增加及負(fù)荷的增長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)合理規(guī)劃，避免重復(fù)建設(shè)。

第三，A地道路是配網(wǎng)建設(shè)的依托。每個(gè)街坊周邊的道路上應(yīng)留有電纜的走廊和過(guò)路管通道。電纜通道及過(guò)路管應(yīng)根據(jù)規(guī)劃結(jié)合道路建設(shè)盡量一次建成，建設(shè)電纜通道時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮主網(wǎng)規(guī)劃中的220kV電纜通道和配電自動(dòng)化所需的通訊線(xiàn)路的建設(shè)。

第四，由于市政管線(xiàn)規(guī)模較大，在A地區(qū)的部分道路上規(guī)劃有市政共同溝。中壓電纜通道在共同溝有條件的條件下，考慮進(jìn)溝敷設(shè)。在沒(méi)有條件的路段，則根據(jù)單元開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，及A地區(qū)道路人行道較窄的實(shí)際條件為每個(gè)單元預(yù)留至少一個(gè)市政配電系統(tǒng)接入點(diǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

電力行業(yè)也是國(guó)家發(fā)展的重要支柱，所以電力設(shè)施的規(guī)劃及建設(shè)要有一定的預(yù)見(jiàn)性，電網(wǎng)規(guī)劃人員必須明確城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本思路，分析城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，為城市電網(wǎng)規(guī)劃提供可靠的依據(jù)。

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