中压配电网采用20kV电压等级的研究

【摘 要】在我国城市的电力负荷密度呈现增长趋势的今天，城市的10kV电压等级供电在某些方面可能满足不了城市电力需求，这就要求我们开始思考20kV电压等级供电的可能。我们在考虑20kV电压等级配电网的合理性时要综合技术与经济两个方面的情况，尽可能地做到高质量低损耗，同时适应不同单位的电力需要。实践证明，20kV的电网对于中压配电网的建设起到了良好的帮助作用。

【关键字】中压配电网；20kV电压；研究

引言

10kV配电网在当下的供电现状中逐渐达不到供电技术的要求，由于电负荷密度的增长，10kV配电网的线损问题越来越严重。同时，还出现了一些线路无法负载、线路末端电压过低等问题。为了解决10kV配电网供电中出现的这些问题，可以考虑使用20kV的中压配电进行供电的方法来解决。本文对于20kV电压配电的接线方式、设备情况等等问题进行了研究，探讨20kV电压等级在配电网中所拥有的优势。

1 我国20kV配电网状况

在20世纪80年代左右，我国电力有关的研究所方面最早提出了将10kV电压等级提高到20kV电压等级的理念，并可以应用到中压配中。通过实践证明指出，提高中压配电网电压对于城市发展建设有更好的帮助作用。其实，20kV电压的中压配电方式早已在许多欧洲以及北美国家得到了使用。20kV电压等级较之10kV电压，在供电能力、供电质量、线路耗损方面有着很明显的优势。建造20kV电压的供电设备所花费的资金与10kV电压供电设备相差无几，但20kV电价与10kV电价相比就高出了许多，因此，20kV电压供电所带来的经济效益是很高的。改革开放之后，我国许多城市的经济发展速度明显增快，对于供电的要求也越来越高，在许多电负荷密集与供电半径大的地区就需要采取20kV电压等级进行中压配电。

2006年，国家电网公司正式颁布了一份有着明确配电电压规定的《城市电力网规划设计导则》，20kV电压等级正式被纳入了中压配电电压的范围当中。我国现有实行的20kV中压配电的地区有很多，其中有以苏州工业园为代表的电负荷密集供电，还有以本溪南芬区为代表的大半径供电区。实践表明，20kV电压供电的效果较为显著，带来了大量的经济增长。现在有越来越多的城市借助已经实行了20kV中压配电城市的供电经验，希望能够将20kV电压配电运用到自己城市的配电中来。

2 20kV电压配电网中性点接地

20kV电压配电线路的中性点接地方式的选用取决于中压线路的主架设方式。

一般来说，在纯电缆线路中，20kV中性点的接地原则是小电阻接地。如果是由10kV电缆经过升压改造过来的20kV电缆，其中性点接地方式依旧采用小电阻接地。

如果线路是纯架空线路，我们将接地方式的运用方式以10A电容值为分界点，小于10A电容的线路采用不接地方式运行，大于10A小于150A电容的线路采用经消弧线圈接地的方式。

如果线路是电缆架空混合线路，当线路系统大于150A电容时，则在接线方式上依旧采用小电阻接地的原则。

在城市配电网的设计分布中要整齐、统一，以区域作为划分，达到便于线路区域性管理的需要。20kv电压中压配网中性点接地方式也要做到区域性的统一，方便不同变电站之间的工作需要。在使用小电阻接地方式供电的区域中不可与其他接地方式供电的区域互联，但如果供电区域是不接地方式供电，则可以与经消弧线圈供电的区域进行短时互联。

3 20kV配电设备要求

因为20kV配电网供电的中性点接地方式有所不同，所以在设备的选取上通常也要考虑到不同的情况。

3.1 电力变压器

由于电力变压器的20kV中性点接地方式有些许不同，我们在实际的应用中可能采用的是经消弧线圈接地，也可能是小电阻接地，所以在电力变压器的绕组中要采取Yn接线的方法，且要用套管引出电力变压器的中性点。我们对于电力变压器的中性点有严格要求，必须全绝缘。如果其他绕组的接线方式也是Y接线，则在变压器内必须增加一个D接线的稳定绕组。由于小电阻接地电力变压器在接地时发生故障的几率较高，我们必须采用抗短路电流冲击能力强的电力变压器设备。

3.2 20kV配电变压器

20kV配电变压器的常用类别有两种，分别是油浸式变压器和干式变压器，变压器绕组的接线组别可以采用Dyn11与Yyn0中的任意一种。配电变压器的短路抗阻选择要求随着类别不同有所变化，油浸式变压器的短路抗阻要求为5.5%，而干式变压器的短路抗阻要求则为6%。在户外变压器的外绝缘爬电比距设置上要符合变压器安装位置的污秽等级要求，地与线之间的空气净距要小于225mm。在干式变压器的局部放电测试中，测试出的放电量结果要小于或等于10pC。

3.3 开关设备的选择

20kV电压配电线路的开关设备选择标准可以参照DL/T593-2006高压开关设备及其控制设备的标准。开关设备的种类较多，它们所管制的部分也是不同的，主要包括环网柜、断路器、柱上断路器等。不同的开关设备其绝缘水平、空气净距和爬电距离要求也有所不同。

《城市电力网规划设计导则》中明确对开关设备的各项指标有所规定，一般的110 /20kV变压器单台容量不可大于63MVA，变电站的母线短路水平20kV电压等级的短路容量限定值为16 kA、20 kA。除特殊情况外，在断路器开断短路电流的选择上，变电所主回路的电流应为25 kA，变电所外的支路选取20 kA、16kA便足够了。因此，在选择小电流还是大电流高压开关柜时，其绝缘水平不能仅仅根据外形尺寸来估计，在订购设备时对于绝缘水平与绝缘距离的数据获取一定要精确。

3.4 配电网设备防雷措施

在20kV配电网各部分设备的防雷措施上都有不同的方法措施。对于变压器的防雷措施，我们是在变压器的高低两压侧安装避雷器进行保护，在变压器的低压一侧，使其中性点与变压器金属外壳相连，再共同与避雷线的接地线接地，此外还可以通过装置击穿保险器来对变压器的低压中性点进行保护。20kV配电线路的开关设备防雷较为简单，主要是装置避雷器。在20kV配电站的防雷措施使用上，主要的方法是使用避雷器进行保护，重点防护配电站的进线、出线以及母线。

4 结束语

随着现代社会经济发展对于生产中电力技术的要求越来越高，使用20kV电压等级的中压配电网进行供电，对于在生产中采用10kV电压供电存留的种种问题都有着良好的解决作用，如10kV电压配电的线路损耗、线路拥挤、供电效率、供电半径等缺陷。

但在推行20kV电压中压配电网配电的过程中也出现了一些不可忽视的技术问题，如在10kV电压与20kV电压并行供电运作中如何实施安全保护措施的问题与升压带来的10kV电压设备改造问题等，这也正是20kV电压等级中压配电网供电技术的普及过程中面临的主要阻碍问题。因此，现阶段的我们应该着力考虑配电网改造中的技术方面的问题，重点研究中性点接地、继电保护、设备防雷、10kV与20kV并行等问题，强化电网运行过程中的稳定性与安全性。照目前的形势来看，20kV电压等级中压配电网的发展前景是十分广阔的，我们应该不断探究，不断改革创新，为了社会发展需要而努力。

参考文献：

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