20千伏推動(dòng)配電網(wǎng)的升級(jí)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(shè)預(yù)算編制與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》和《20千伏及以下配電網(wǎng)建設(shè)工程預(yù)算定額》開始實(shí)施。這標(biāo)志著20千伏配電網(wǎng)工程的編制和審核，有了規(guī)范的基礎(chǔ)依據(jù)和國家標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和政策的明確為20千伏供電的推廣奠定了基礎(chǔ)。

在持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展中壓配電網(wǎng)的歷史條件下，提高配電網(wǎng)運(yùn)行電壓、簡化電壓等級(jí)、減少變電次數(shù)是加快配電網(wǎng)建設(shè)，推進(jìn)“兩型”社會(huì)建設(shè)的有力措施。這不僅有利于城鄉(xiāng)電網(wǎng)的統(tǒng)籌發(fā)展，而且還有利于推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化建設(shè)，在農(nóng)村電網(wǎng)推行20千伏配電系統(tǒng)更具有事半功倍的效果。為此，在中壓配電網(wǎng)的升級(jí)改造中，20千伏電壓等級(jí)的推廣應(yīng)用，這是配電網(wǎng)發(fā)展的必由之路。

一、10千伏電壓等級(jí)的歷史作用

在我國已具規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)中，大多采用220/110/35/10/0.4千伏級(jí)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(xiāng)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(jié)電壓。10千伏電壓等級(jí)的確定。采用與推廣，在配電網(wǎng)的發(fā)展與建設(shè)中確實(shí)起到過重要的歷史作用。

20世紀(jì)50年代，各地配電網(wǎng)電網(wǎng)電壓等級(jí)不僅偏低而且繁雜混亂，為簡化電壓等級(jí)、降低損耗，提高供電能力，便于中壓配電網(wǎng)運(yùn)行廣闊。原電力工業(yè)部于1956年2月曾以設(shè)計(jì)劉字131號(hào)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(jì)60~70 年代，全國各地配電網(wǎng)均以10千伏等級(jí)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(tǒng)一以10千伏作為標(biāo)準(zhǔn)，使配電網(wǎng)電氣設(shè)備的生產(chǎn)有了統(tǒng)一的電壓標(biāo)準(zhǔn)，這在特定的歷史時(shí)期確實(shí)起到過加快配電網(wǎng)自身建設(shè)的積極作用。

然而事物的發(fā)展過程中都有它一定的內(nèi)在規(guī)律，凡在一定歷史條件下起過積極作用的，當(dāng)歷史發(fā)展到更高階段或?qū)哟螘r(shí)，其消極不利或限制作用的另一面也會(huì)顯現(xiàn)出來的。10千伏電壓等級(jí)在電網(wǎng)發(fā)展過程中的作用也是如此。

自改革開放以來，隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各項(xiàng)工作重心都轉(zhuǎn)到以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心上來，用電負(fù)荷也隨之在大幅度地增長。為此，在高負(fù)荷集中區(qū)，10千伏電壓等級(jí)供電的薄弱點(diǎn)與不適應(yīng)性也就顯現(xiàn)。在電力負(fù)荷密度與用電量大幅度增長的狀況下，如仍以10千伏供電實(shí)難滿足負(fù)荷快速增長的需求。因10千伏線路輸電功率只有300~2000kW，送電距離只有8~18km。當(dāng)供電負(fù)荷密度為20~30kW/km2時(shí)，供電半徑為10~12km，當(dāng)負(fù)荷密度超過40~50kW/km2時(shí)，其供電半徑不足8km。而在農(nóng)村的10千伏線路其送電距離大多超過15km，有的山區(qū)農(nóng)村還達(dá)到40~50km，從而造成線路末端電壓過低，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(yán)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，如要滿足10千伏供電負(fù)荷負(fù)荷增長的需求，就必須增建35千伏變電所的數(shù)量。在高負(fù)荷密集區(qū)，當(dāng)用電負(fù)荷密度達(dá)3~5萬kW/km2時(shí)，10 千伏供電半徑僅為1km。如仍以10千伏向用戶供電，則需建設(shè)更多的35千伏變電所才能滿足供電質(zhì)量的要求。對(duì)于負(fù)荷密集區(qū)來說，在10千伏線路建設(shè)、基建用地、線路走廊、運(yùn)行管理及節(jié)能降耗等諸多方面都存在著難以解決的問題。為此，高負(fù)荷密集區(qū)中壓配電網(wǎng)的發(fā)展，應(yīng)大力推行20千伏電壓等級(jí)送電，它必然會(huì)顯現(xiàn)出諸多優(yōu)越性。

二、20千伏電壓等級(jí)送電的優(yōu)越性

在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)相對(duì)不變的狀況下，電網(wǎng)的低電壓運(yùn)行是導(dǎo)致電能損耗增加的主要原因，所以提高運(yùn)行電壓是降低網(wǎng)損的重要舉措。通過10千伏與20千伏送電線路的電流與功率損失的對(duì)比可以得到證明。

設(shè)線路在輸送P負(fù)荷運(yùn)行中，若以10千伏送電則有：

這表明用相同截面導(dǎo)線輸送同樣的功率，如以20千伏送電比10千伏送電，可降低線路功率損失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(fù)荷密度和用電量快速增長的區(qū)域，為滿足客戶用電負(fù)荷持續(xù)增長的需求，必須積極著手解決中壓配電網(wǎng)，如何向更加節(jié)能、高效、合理配置電力資源的發(fā)展問題。在高負(fù)荷密集區(qū)，電力負(fù)荷密度達(dá)，土地資源也很緊缺。如果單純依靠增加35 千伏變電所和10千伏送電線路來滿足客戶用電需求，不僅變電所用地、線路通道難以解決，而且也不利于供電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能降耗。據(jù)此，在中壓配電網(wǎng)的升級(jí)改造中，應(yīng)積極推廣采用20千伏電壓送電，這對(duì)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，簡化電壓等級(jí)層次，減少重復(fù)降壓(即以 110/20替代110/35/10)這樣可有利于降低電網(wǎng)運(yùn)行中電能損耗，從而提高電能使用效率，同時(shí)也有利于節(jié)能減排。

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

(1)在線路導(dǎo)線截面和電流密度相同情況下，線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，線路的經(jīng)濟(jì)負(fù)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(kuò)大一倍。這樣在同一地區(qū)內(nèi)設(shè)置的變電所數(shù)量可減少一半。

(3)線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，其線路的電壓降和線損可減少一半。

(4)在相同電力負(fù)荷密度下，采用20千伏送電比10千伏，其配電饋線的出線回?cái)?shù)可減少一半。(這對(duì)線路走廊困難地區(qū)更有現(xiàn)實(shí)意義)

(5)對(duì)配網(wǎng)減少投資而言，采用20千伏送電比10千伏，其導(dǎo)線可節(jié)省有色金屬耗量1/3以上，基建投資節(jié)省40%。

三、結(jié)束語

在中壓配電網(wǎng)的建設(shè)中，20千伏電壓等級(jí)的采用，有利于減少變電次數(shù)，簡化電壓等級(jí)層次，這對(duì)電力負(fù)荷密集區(qū)，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路通道的困難，這對(duì)中壓配電網(wǎng)升級(jí)改造很有意義。

但對(duì)目前負(fù)荷增長不大，電網(wǎng)又能安全平穩(wěn)運(yùn)行的，不一定非得改成20千伏電壓等級(jí)。電力負(fù)荷在短期內(nèi)編號(hào)不大的，也要擇機(jī)而行。中壓配電網(wǎng)的改造中，如何在原有供電網(wǎng)絡(luò)上無縫對(duì)接成新電網(wǎng)，需要綜合考慮諸多因素。從供用電雙方來講，均會(huì)涉及原設(shè)備的技術(shù)改造和投資回收問題，需要統(tǒng)籌考量，因地制宜。為此，20千伏電壓等級(jí)的發(fā)展，其實(shí)是一種未來和現(xiàn)實(shí)的博弈。