10kV配电网升压到20kV配电网过渡方案的探讨

摘要 随着城市电力负荷密度和供电范围的增大,10kv配电网容载比越来越低。为了适应这种配电网的需要,出现了20kv配电电压等级。对20kV等级电压,从国内外的发展趋势及其效益、10kV电压等级升压至20kV的过渡方案进行了分析探讨。

关键词 电压等级;推广应用;方案

中图分类号TM72 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)30-0145-02

在电力网中,中压配电网起着承上启下的桥梁作用。中压配电网电压等级的选择经历了一个发展过程。这是随着经济发展而形成的自然趋势。

目前,我国的中压配电网电压等级基本上为10kV及以下的电压等级,包括3kV级、6.6kV级和10kV级,但城镇的现代化建设和人民生活水平的提高,使得对电力需求大幅度增长。因此,增大配电网容量是目前城市电网突出的问题。对于中压配电电压,20kV电压等级的出现,是为了提高中压配电电压,适应负荷密度增长和电网发展的需要,它取代10kV直接向0.38kV供电。

1 国内外20kV配电电压等级的发展趋势

随着经济的发展,负荷的增长,为了寻求最低支出和最高经营利润,美国早在1948年就部分采用了20.8kV~24.9kV电压;法国和德国在20世纪60年代初开始发展20kV电压等级;80%的欧洲国家,如意大利、奥地利、保加利亚、波兰等,中压配电均采用20kV~25kV;同期,前苏联几乎将所有大城市的10kV改造成20kV。目前,在14个亚洲国家和地区中,已有9个采用20kV作为中压配电电压等级。在国内,苏州工业园已选用20kV电压等级的中压配电电压。

2 发展20kV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,10kV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10kV电压等级升为20kV,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。

3 20kV中压配电电压的效益分析

3.1 提高了中压配电网的容量

配电容量:

式中:UN为中压配电网额定电压;

Ij为线路导线在环境条件下的持续载流量。

当20kV取代10kV中压配电电压,原来线路导线线径不变,则Ij不变,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。

3.2 降低了线路上的电压损失

电压损失百分数(%)为:

式中:R、X为配电线路的参数;

P、Q为配电线路的有功、无功功率。

20kV与10kV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倍时电压损失是10kV的50%。

3.3 增大了中压配电网的供电半径

当电压由10kV升至20kV,在一定的情况下,供电半径可增加1倍。

3.4 降低线损

功率损耗为:

则,说明在负荷不变的情况下,电压由10kV升压至20kV,功率损耗降低至原来的25%,即降低了75%。

4配电网升压的过渡方案

为推广应用20kV电压等级时,针对在具体规划和实施电网建设与改造、满足新客户接入等方面还存在的问题,提出以下过渡方案。

1)对于现状电网具有一定规模,但供电能力和设备状况难以满足电力需求进一步发展的区域,新申请接入20kV中压配电系统的用户,用电时间与变电站(20kV电源)建设周期存在矛盾时,用户先采用过渡电源供电。电网及电源进线采用20kV设计(降压成10kV运行),配电变压器选用20/10/0.4双抽头式。

2)20kV初始发展阶段,为满足用户供电可靠性,新建变电站(20kV电源)一期尽量新上2台或以上主变压器,以满足部分用户双电源要求。考虑到20kV的网架初期比较薄弱,建议对配网设备完善远方遥控操作功能,缩短负荷转移和故障处理时间,以利提高供电可靠性。

3)对某一片区域的中压配电网络进行改造时,以变电站为中心,对变电站的10kV出线进行梳理,逐条对线路及其所带配电变压器进行升压改造。在升压改造期间,暂不具备条件改造的配电变压器(主要是用户配电变压器)前加装20/10kV联络变压器。新申请增容的10kV老用户,对其接入系统的电压等级需做认真研究,如采用20kV电压等级接入,需对用户做解释、说服工作。

4)分多期开发建设的项目,其前期已采用10kV电压等级供电的,如后期接入系统的电压等级为20kV,需认真研究与前期配电网的衔接。已有老客户增容和分多期建设的项目,优先推荐采用20kV电压等级供电,确实不满足20kV供电条件的,可维持10kV接入,电源进线采用20kV设计(降压成10kV运行),配电变压器选用20/10/0.4双抽头式,便于日后接入20kV配电系统。

5)曾经因变电站建设滞后而已采用过渡电源方案供电的项目,在变电站(20kV电源)建成后,项目内部配电设备需进行升压改造才能转至新建变电站供电,需对用户进行解释,并利用电价政策引导新用户接入20kV系统,从而推进20kV电压等级的推广。

6)对于新建成的变电站(20kV电源),为了不造成区域内混合供电,将变电所2km范围内原10kV线路升压改造为20kV线路,双回架设,从新建变电站出线20kV一回与升压改造后的线路其中一回搭接,使该双回线路一回以20kV运行,另一回降压为10kV运行,在线路的首端或中部加装20/10kV联络变压器一台,10kV线路电源点从20kV线路的首端或中部加装的20/10kV联络变压器引入,并在10kV线路末端可加装柱上真空断路器,便于和现有的10kV线路进行联络。新申请用户直接接入20kV中压配电系统,将后续配电网改造建设的配变全部升压为20kV,经过逐步的改造,最终将10kV线路升压为20kV供电,可从变电所新出线一回,最终形成双回线路供电。

5 结论

20kV电压能够满足配电网发展的需求。在提高中压配电网的容量,降低线路上的电压损失,增大中压配电网的供电半径,降低线损等方面都比10kV等级具有很大的优势。因此,20kV推广应用要根据具体情况以及不同的范围因地制宜地制订实施规划和方案。

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