20KV电网规划与改造

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1、20kV配电网规划与改造程浩忠 姜祥生著内容提要本书介绍了 20kV电压等级在目前电网中使用的必要性和可行 性。并从理论和实践来进行分析和探讨，对使用20kV配电网引起电 网规划变动、具体技术措施和现有10kV如何升压为20kV也进行了 详细叙述。全书共10章，第1章绪论介绍相关20kV配电网概述与必要性 和可行性；第2章20kV配电网应用现状，介绍国内外的应用实践、 发展历程、应用实例；第3章介绍配电网电压等级序列的选择；第4 章介绍20kV配电网接线方式；第5章介绍20kV配电网的设备选 型；第6章介绍电网经济性评价；第7章介绍20kV配电网中性点 接地方式的选择；第8章介绍中压配电网的升

2、压改造；第9章介绍 20kV配电网指标体系与规划原则；第10章结论与展望。本书是高等院校电气工程及其自动化专业师生的参考书，更是从 事城市电网规划、设计、施工和管理等工作的领导和工程师的参考书。随着我国电力电量的不断增长，20kV配电网规划与建设又被提 上议事日程。国内很多专家对此做了大量研究，积极呼吁将大中城市 高负荷密度区城网配电电压升级至20kV,而且1993年国家公布的 GB15693标准电压中，正式将20kV列入标称电压，但说明 “为用户要求时使用”，次年苏州供电局委托苏州市电机工程学会和 中国电机工程学会供用电专委会对中国一新加坡联合开发的苏州工 业园区采用20kV电压等级进行了论

3、证，论证结果认为采用20kV技 术上是先进的，经济上是合理的，并经江苏省电力工业局批准。并于 1996年4月正式投入运行，迄今已13年，运行一切正常。当前我国处在电力发展的又一个春天，将有大笔资金投入电力建 设，对每个从事电力事业的工作者都是极大的鼓舞，都应为我国建成 现代化电网出一份力。我国已经确立了 2020年将全面进入小康社会 的奋斗目标，预测我国电力水平也将达到2005年的两倍以上，同样 配电网规划也将为2005年的两倍以上，新增配电网是沿用现有模式 发展下去，还是乘规模扩大之机，采用新措施是一个很重要的课题。 由于20kV规划和运行方式与10kV有所不同,所以在规划与之对应 配电网时

4、，也应当充分考虑20kV与10kV的不同，从而使上级变电 站、配电网的接线方式和运行方式尽可能地经济合理。本书将以20kV特点和中压配电网规划的一般原则为基础，考虑 接线方式、设备选型、经济性、升压改造等因素，建立一个适合于20kV配电网的规划体系，本文作者之一姜祥生教授级高级工程师为 原苏州供电局总工程师，他组织和参与了苏州工业园区20kV电网规 划论证、设计、建设运行的整个工作过程，是我国20kV配电网规划 和建设的开拓者和实践者;作者之一程浩忠教授主持参与了国内许多 配电网的规划工作，在理论、方法及其应用方面有很多造诣，并且在 江苏无锡也开展了 20kV配电网规划和改造的实践工作。本书第

5、1、2、4、5、8和10章由姜祥生教授级高工撰写，第 3、6、7、9、章由程浩忠教授撰写。全书由程浩忠教授负责统稿。 写作过程考虑了理论与实践的结合，实用和最新学术成果的结合，注 意规划理论、方法的应用及其取得的成果。本书编著过程中参阅和引 用了不少前辈和同行的工作成果，是他们的一些工作成果使得本书能 够比较系统、全面的反映一些有关20kV配电网规划与改造的最新研 究成果。厉达、吴正骅、欧阳武、章文俊参加了部分章节的初稿撰写 和资料的收集工作；厉达、张慧丽等同志进行了电脑排版的中文字处 理。上海交通大学陈章潮教授和苏州供电公司蒋斌总经理、陈玉书书 记、沈培锋付总工程师等通读了书稿并提出了许多宝

6、贵意见。本书通 过了中国电力出版社的出版评审，著者的许多领导和许多同事、朋友、 家人为本书编写创造了条件并给予关心，在此一并向他们致以衷心的 感谢。由于作者水平有限，因此，不完善、不正确的地方在所难免。编 著者本身也有不少缺点和不足之处，恳望读者谅解，并请予以批评指 正为盼！编著者2009年9月于上海交通大学和苏州供电公司第一章绪论11概述12 20kV电压等级使用的必要性13 20kV电压等级使用的可行性11 概述电力工业是国民经济的重要支柱和先行行业。电力网络的结构与 布局、电网电压等级的确定和组合，尤其是作为电力系统与用户之间 起着桥梁作用的中压配电电压等级的合理选择及适时提高，是非常重

7、 要的。电压等级标准和电网电压的确定，对一个国家的经济建设发展 及现代化程度的提高，既具有深远的战略意义，更有重要的现实意义。 它们不但会影响网络的结构与布局、电气设备的设计和制造、电力系 统的运行和管理，还在相当程度上决定着电力系统的基本建设投资和 年运行费用，同时也涉及国民经济的整体布局与城市远景规划，故电 压等级的确定和组合是一个牵涉面很广、影响因素很多，既有技术经 济性、又含方针政策性的综合课题。在国家和城市发展目标已经明朗，同时又遇到大规模基础建设机 遇，因此建设现代化配电网是势在必应，再加上苏州工业园区20KV 配电网十余年运行经验和国外20KV使用情况,20KV配电电压必将 提到

8、议程事日程上来。为了达到现代化配网，必须具备满足用电需求，电能质量可靠、省地环保、运行管理高效和技术经济可持续发展好的五个功能要求， 而20KV配电比其它配电电压更能达到。12 20kV电压等级使用的必要性：现阶段我国大都采用10kV中压配电网作为联系高、低压配电网 的中间环节。在配电网中承上启下的10kV电压等级其确定、采用和 推广，在我国的电网发展过程中起过重要的促进作用。是在20世纪 50年代中期开始到70年代末期结束的域网升压改造工程中，逐步 改造得来的，是将多种繁复的配电电压（如2.3KV、3.3KV、6.6KV和 13.2KV等），统一提高到当时标准配电电压。这次改造对配电电压的

9、提高和配电网技术改造的直接效果是扩大了对用户的配电能力，改善 了电压质量，大大降低了供配电系统的线路损失，各个大中城市供电 部门线损率的平均水平从11%12%降为7%8%，平均降低了 3.5个百 分点，效果显著，同时也统一了设备标准，简化了系统。实践证明， 这一重要举措有力地加快了电网自身的发展，极大地促进了国家经济 建设，但是当时城市负荷密度普遍不高，因此没有提出20KV配电。 可是到70年代后，改革开放以来，城乡用电事业大为发展，负荷密 度与用电量已有很大增长情况下，10kV配电网不能适应形势发展要 求趋势已日渐暴露出来。特别是“八五”期间，城市负荷增长很快， 城市居民用电和工业用电增长率

10、为14.818%，其中上海、广州市 繁华地区最大负荷密度分别到达54MW/km2和31MW/km2,例如 深圳是发展很快的特区城市，1980年电力负荷仅10MW，到1993 年增加到1485MW , 2000年高达4500MW ,负荷密度达 11.8MW/kM2,该市由于受10kV配电电压距离和供电能力限制， 为满足用电的要求迫使增建过多的上一级变电站，当时已建220kV 变电站7座，110kV变电站70座之多，且还需建造更多的110、 220kV变电站，在负荷密度更高的地区，当到达30-50MW/km2, 每12 km2就要求建一座110kV变电站，这无论从设备投资，基 建占地线路走廊、运行

11、管理以及降损节能等来说不可避免地会出现许 多难题。用简单例子，一个110kV变电站，如果用10kV配电电压，站 内设三台31.5MVA变压器，可出线约24回，可供容量“N-1”准 则，容量为63MVA，而如果用20kV配电电压，站内可设三台63 MVA主变压器，出线仍为24回，可供容量则为126 MVA，则可 增加一倍。以苏州工业园区中新合作区目标网架为例，采用20kV共需建设 17座110/20变电站，采用10kV，则需32座110/10kV变电站， 折合计算，20KV比10KV节约土地39.7%，约66.5亩。20世纪80年代以后全国线损率一直在8%左右徘徊，比发达国 家高出12%左右。全

12、国线损率1980年为8.9%, 1990年为 8.06%, 1995 年为 8.77%, 2000 年为 7.8%, 2005 年为 7.3%。 其中全国城网110kV及以下配电网线损电量约占总线损电量的 60%,从目前情况来看，部份城市居高不下，在较发达地区，再增加 220、110kV变电站布点，对降损效果不显著，因此关键在配电网。如果我国中压配电网年损耗达180亿kwh,相当于2-3座百万千瓦发电厂的发电量，如能将10kV升压至20kV则上述损耗可减少 四分之三。中新区目标网架为例，20kV方案线损率比10kV方案降低了 0.723%。2005年，苏州地区10kV线损率为6.25%，而20

13、kV为4.25%， 20kV售电量为19.5亿kwh比用10kV节约0.43亿kwh相当于 节约标准煤约1.7万吨。由于10kV用户可装接容量，在颁布的全国供用电规则电 力供应与使用条例中均未详细规定具体数字，各城市供电部门根据 各自电网特点，纷纷指定了适合自己特点的装接容量。采用10kV的 可装接容量广州市为20000kVA，太原市为10000kVA，上海市为 6300kVA，长沙为15000 KVA，深圳为30000 kVA等，超过装 接容量，就要用更高电压35或110kV供电。随着改革开放以来， 城市中高楼大厦像雨后春 笋一样建造起来，而用户装接容量均在 10000 kVA以上，有的甚至

14、于达到20000kVA以上。如果10kV 供电需2-3路，甚至于4个回路。这样无论对用户主结线，正常运 行维护操作，线路走廊都不可避免地出现许多问题，有些问题达到无 法解决。中新区内用户平均报装容量每户为5000kVA，用10kV则一条 10kV线路只能供2-3个，而20kV可供4-6个，提高了线路利 用率，20kV装接目前最大容量为75000 kVA,迄今为止，还没有 出现过110kV用户变电站。采用20kV配电网不仅能很好的满足大客户需求,而建设投资远 小于35、110kV，运行费用与10kV基本相当。同时20kV方案也 可降低供电公司的投资，取消35、10kV二级降压，减少运行成本。综上

15、所述20kV配电网，不但受供电公司欢迎，也受到政府部门、 政府招商部门、客户的欢迎。1-3 20kV电压等级使用的可行性：20kV设备价格为1.11.4倍10KV价格。而供电能力成倍增 长，这是20kV电压等级可行之处，为了推广20kV电压等级，1996 年苏州供电局在江苏省电力工业局安排都已完成了所有设备试制任 务，并已投入了运行,再加上2007年江苏省电力公司决定推广20kV 电压等级，分别于2007年2008年指定了企业标准。同时为了推广 作准备的南方电网公司也指定了企业标准，这些都为制造部门提供了 技术支撑。问题在于往常开发一个电压等级变配电设备和装置的系列 产品，其中有关绝缘配合、测

16、试标准都应该由输变电制造行业和电力 行业的归口部门组织研究协调确定。这次20kV系列产品的组织开发 仅限于江苏省电力公司和南方电网公司确定其规格，绝缘配合和有关 试验参数，难以涵盖各个不同地区的特点和不同要求，因此尚须加强 行业引导，组织开发，以适应市场需求。苏州工业园区中新区20kV配电网已有十余年运行经验，2007 年并经东南大学与苏州市电机工程学会评估认为“技术上可行，并在 节约降损、节约土地资源等方面具有明显优势”。中新区为全电缆系 列，为了对架空方面也积累经验，于2007年投入9.7公里架空线路。运行一切正常。因此江苏省电力公司二次发文推广20kV电压等级。2003年辽宁省本溪供电公

17、司南芬地区也投入20KV架空线路运 行，运行正常。他们通过降损方法，已收回全部投资，也可供借鉴。苏州工业园区20KV使用电价，是参照76年原水利电力部文 件,20KV电价按照35KV电价，其原因，当时20KV是作为输电电压来处 理，比10KV电价低0.015元。现20KV作为配电电压，电价应在10KV 和35KV之间，为了配合20KV配网发展，国家发展改革委员会正式以 发改办价格2007 2171号文件批复江苏省增设20KV电压等级销售 电价有关问题。20KV电价按10KV和35KV电价插入法进行计算：2008 年江苏省电网销售电价表见下表。2008年江苏省电网销售电价表2008年7月1日抄见

18、电量起执行单位：元/千瓦时用电分类电度电价基本札电价不满1 千伏110 千伏2035 千 伏以下35110 千伏以下110千伏220千伏 及以上色一P至旦 最大而量（元/千瓦月）变压器容 量（元/千 伏安月）一、城乡居民生活用电0.52830.5183二、一般 工商业及 其他用电0.8130.7980.7920.783其中：1、 中小化肥0.3700.3550.3490.3402、限制类 高耗能0.8630.8480.8420.8333、淘汰类 高耗能1.1030.9980.9920.983三、大工 业用电0.6020.5960.5870.5720.5573828其中：1、离子膜法氯碱0.5840.5780.5690.5540.53938282、中小化 肥0.2320.2260.2170.20230213、限制类 高耗能0.6520.6460.6370.6220.60738284、淘汰类 高耗能0.8020.7960.7870.7720.7573828四、农业生产用电0.4400.4300.4240.415其中：贫 困县农业 排灌用电0.2940.2920.2900.288由于20KV电价合理，将推动20KV电压等级发展。国外许多国家都采用20kV电压作为配电，已取得成功经验，特 别是法国，采用220KV直降20KV和新加坡采用220KV、66KV、 20KV三级电压，都可借鉴。