20千伏推動(dòng)配電網(wǎng)的升級改造

2009年國家能源局頒布的《20千伏及以下配電網(wǎng)工程建設預算編制與計算標準》和《20千伏及以下配電網(wǎng)建設工程預算定額》開(kāi)始實(shí)施。這標志著(zhù)20千伏配電網(wǎng)工程的編制和審核，有了規范的基礎依據和國家標準，相關(guān)標準的出臺和政策的明確為20千伏供電的推廣奠定了基礎。

在持續穩定發(fā)展中壓配電網(wǎng)的歷史條件下，提高配電網(wǎng)運行電壓、簡(jiǎn)化電壓等級、減少變電次數是加快配電網(wǎng)建設，推進(jìn)“兩型”社會(huì )建設的有力措施。這不僅有利于城鄉電網(wǎng)的統籌發(fā)展，而且還有利于推進(jìn)城鄉一體化建設，在農村電網(wǎng)推行20千伏配電系統更具有事半功倍的效果。為此，在中壓配電網(wǎng)的升級改造中，20千伏電壓等級的推廣應用，這是配電網(wǎng)發(fā)展的必由之路。

一、10千伏電壓等級的歷史作用

在我國已具規模的城鄉電網(wǎng)中，大多采用220/110/35/10/0.4千伏級的電壓制，以10千伏作為中壓配電電壓，以220 /380伏作為低壓電壓。在廣大城鄉電網(wǎng)中均以10千伏作為聯(lián)系和溝通高、低壓的中間環(huán)節電壓。10千伏電壓等級的確定。采用與推廣，在配電網(wǎng)的發(fā)展與建設中確實(shí)起到過(guò)重要的歷史作用。

20世紀50年代，各地配電網(wǎng)電網(wǎng)電壓等級不僅偏低而且繁雜混亂，為簡(jiǎn)化電壓等級、降低損耗，提高供電能力，便于中壓配電網(wǎng)運行廣闊。原電力工業(yè)部于1956年2月曾以設計劉字131號文向全國發(fā)布了《關(guān)于在大城市推行10千伏高壓配電的命令》。自命令頒布之后，20世紀60~70 年代，全國各地配電網(wǎng)均以10千伏等級完成升壓改造工作。這不僅避免了中壓配電網(wǎng)電壓偏低而混亂的局面，而且統一以10千伏作為標準，使配電網(wǎng)電氣設備的生產(chǎn)有了統一的電壓標準，這在特定的歷史時(shí)期確實(shí)起到過(guò)加快配電網(wǎng)自身建設的積極作用。

然而事物的發(fā)展過(guò)程中都有它一定的內在規律，凡在一定歷史條件下起過(guò)積極作用的，當歷史發(fā)展到更高階段或層次時(shí)，其消極不利或限制作用的另一面也會(huì )顯現出來(lái)的。10千伏電壓等級在電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的作用也是如此。

自改革開(kāi)放以來(lái)，隨著(zhù)城鄉經(jīng)濟的快速發(fā)展，各項工作重心都轉到以經(jīng)濟建設為中心上來(lái)，用電負荷也隨之在大幅度地增長(cháng)。為此，在高負荷集中區，10千伏電壓等級供電的薄弱點(diǎn)與不適應性也就顯現。在電力負荷密度與用電量大幅度增長(cháng)的狀況下，如仍以10千伏供電實(shí)難滿(mǎn)足負荷快速增長(cháng)的需求。因10千伏線(xiàn)路輸電功率只有300~2000kW，送電距離只有8~18km。當供電負荷密度為20~30kW/km2時(shí)，供電半徑為10~12km，當負荷密度超過(guò)40~50kW/km2時(shí)，其供電半徑不足8km。而在農村的10千伏線(xiàn)路其送電距離大多超過(guò)15km，有的山區農村還達到40~50km，從而造成線(xiàn)路末端電壓過(guò)低，功率損耗大。 10千伏電壓的降低，也必然會(huì )株連到單相供電電壓的降低，有的地方照明單相低至170~200伏，從而嚴重影響百姓生活用電，

此外，從中壓配電網(wǎng)的發(fā)展而言，35千伏變電所供電能力受10千伏供電半徑和供電能力的制約，如要滿(mǎn)足10千伏供電負荷負荷增長(cháng)的需求，就必須增建35千伏變電所的數量。在高負荷密集區，當用電負荷密度達3~5萬(wàn)kW/km2時(shí)，10 千伏供電半徑僅為1km。如仍以10千伏向用戶(hù)供電，則需建設更多的35千伏變電所才能滿(mǎn)足供電質(zhì)量的要求。對于負荷密集區來(lái)說(shuō)，在10千伏線(xiàn)路建設、基建用地、線(xiàn)路走廊、運行管理及節能降耗等諸多方面都存在著(zhù)難以解決的問(wèn)題。為此，高負荷密集區中壓配電網(wǎng)的發(fā)展，應大力推行20千伏電壓等級送電，它必然會(huì )顯現出諸多優(yōu)越性。

二、20千伏電壓等級送電的優(yōu)越性

在電網(wǎng)結構與參數相對不變的狀況下，電網(wǎng)的低電壓運行是導致電能損耗增加的主要原因，所以提高運行電壓是降低網(wǎng)損的重要舉措。通過(guò)10千伏與20千伏送電線(xiàn)路的電流與功率損失的對比可以得到證明。

設線(xiàn)路在輸送P負荷運行中，若以10千伏送電則有：

這表明用相同截面導線(xiàn)輸送同樣的功率，如以20千伏送電比10千伏送電，可降低線(xiàn)路功率損失75%。同理，在輸送相同功率時(shí)，采用20千伏送電其送電能力是10千伏的2倍，供電范圍則是10千伏的2.5倍。

為此，在電力負荷密度和用電量快速增長(cháng)的區域，為滿(mǎn)足客戶(hù)用電負荷持續增長(cháng)的需求，必須積極著(zhù)手解決中壓配電網(wǎng)，如何向更加節能、高效、合理配置電力資源的發(fā)展問(wèn)題。在高負荷密集區，電力負荷密度達，土地資源也很緊缺。如果單純依靠增加35 千伏變電所和10千伏送電線(xiàn)路來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)用電需求，不僅變電所用地、線(xiàn)路通道難以解決，而且也不利于供電網(wǎng)絡(luò )的節能降耗。據此，在中壓配電網(wǎng)的升級改造中，應積極推廣采用20千伏電壓送電，這對電網(wǎng)的發(fā)展而言，也是一個(gè)革命性的變化，采用20千伏送電，可合并通道，簡(jiǎn)化電壓等級層次，減少重復降壓(即以 110/20替代110/35/10)這樣可有利于降低電網(wǎng)運行中電能損耗，從而提高電能使用效率，同時(shí)也有利于節能減排。

如以20千伏電壓等級送電，輸送功率可達800~500kW，送電距離可達15~35km。在電力負荷密度為20~35kW/km2時(shí)，其供電半徑可達18~20km，如負荷密度為60~70kW/km2時(shí)，其經(jīng)濟供電半徑可達14~15km。據此，在電力負荷密度和用電量大幅度增長(cháng)及經(jīng)濟發(fā)展速率大的區域，采用20千伏作為中壓配電網(wǎng)的電壓等級，具有如下的優(yōu)越性。

(1)在線(xiàn)路導線(xiàn)截面和電流密度相同情況下，線(xiàn)路在輸送相同功率時(shí)，采用20千伏送電比10千伏，其供電半徑可增加一倍，線(xiàn)路的經(jīng)濟負荷距可增大約4倍。

(2)在額定電流和短路電流分別相同情況下，采用20千伏送電比10千伏，其變電所主變供電容量可擴大一倍。這樣在同一地區內設置的變電所數量可減少一半。

(3)線(xiàn)路在輸送等量功率和相同供電半徑時(shí)，采用20千伏送電比10千伏，其線(xiàn)路的電壓降和線(xiàn)損可減少一半。

(4)在相同電力負荷密度下，采用20千伏送電比10千伏，其配電饋線(xiàn)的出線(xiàn)回數可減少一半。(這對線(xiàn)路走廊困難地區更有現實(shí)意義)

(5)對配網(wǎng)減少投資而言，采用20千伏送電比10千伏，其導線(xiàn)可節省有色金屬耗量1/3以上，基建投資節省40%。

三、結束語(yǔ)

在中壓配電網(wǎng)的建設中，20千伏電壓等級的采用，有利于減少變電次數，簡(jiǎn)化電壓等級層次，這對電力負荷密集區，不僅可降低網(wǎng)損及基建投資，而且還可解決基建占地和線(xiàn)路通道的困難，這對中壓配電網(wǎng)升級改造很有意義。

但對目前負荷增長(cháng)不大，電網(wǎng)又能安全平穩運行的，不一定非得改成20千伏電壓等級。電力負荷在短期內編號不大的，也要擇機而行。中壓配電網(wǎng)的改造中，如何在原有供電網(wǎng)絡(luò )上無(wú)縫對接成新電網(wǎng)，需要綜合考慮諸多因素。從供用電雙方來(lái)講，均會(huì )涉及原設備的技術(shù)改造和投資回收問(wèn)題，需要統籌考量，因地制宜。為此，20千伏電壓等級的發(fā)展，其實(shí)是一種未來(lái)和現實(shí)的博弈。