20kV电压等级在中压配电网中的应用探讨

20kV电压等级在中压配电网中的应用探讨
发布时间：2022-04-24T02:07:45.551Z 来源：《福光技术》2022年6期作者：高欢[导读] 随着我国经济的快速发展，传统的配电设备上网容量，早已无法满足人们的用电需求，为更好地满足大城市日益增长的用电需求和电力调控配电稳定性，从而逐渐思考20kV工作电压等级配电的可能性。

贵阳电力设计院有限公司贵州省贵阳市 550000
摘要：随着我国经济的快速发展，传统的配电设备上网容量，早已无法满足人们的用电需求，为更好地满足大城市日益增长的用电需求和电力调控配电稳定性，从而逐渐思考20kV工作电压等级配电的可能性。

在考虑20kv电压等级配电网的可行性时，需要将技术和经济发展两个方面结合起来，尽可能保证优质无耗，同时融入不同企业的电力工程。

实践经验证明，20kV电网对中压配电网基础建设具有较好的辅助作用。

现阶段我国供电系统单位日常工作的重点是找到适合大家用电的方式，并分析了20kV电压等级在中压配电网中的应用。

关键词：20KV电压等级；中压配电网；应用探讨
前言：随着用电客户的不断增加，10kV配电网在目前的配电形势下，已经慢慢无法满足新型配电技术的要求。

由于用电负荷相对密度的增加，10kV配电网的线损率问题越来越突出严重。

同时，我国配电网现状还不能满足我国大城市电力工程负荷不断增加的趋势，所以既可以减轻配电网日益增加的焦虑，又可以减少损失以及配电网的工作压力，可产生巨大的经济效益和社会效益。

城网更新改造中电压等级10kV向20kV进行升压，也是大势所趋。

它不仅节省了配电网基础建设的成本，而且显著提高了电网运行的效率。

1我国20kV配电网状况
在我国电力工程相关研究实验室方面，一开始就明确提出了将电压等级从10kV提高到20kV的核心理念，可以应用于中压配电。

根据实践经验，强调提高中压配电网的工作电压对城市发展有更快的助力作用。

事实上，电压为20kV的中压配电设备方式已经非常成熟。

与10kV 工作电压相比，20kV电压等级在配电容量、配电质量、线路损耗等方面具有明显优势。

20kV工作电压配电装置的建设成本与10kV工作电压配电装置相同。

因此，一个20kV工作电压的供电站所产生的经济效益是非常高的。

中国改革开放后，在我国许多大城市，社会经济发展速度明显加快，对配电的需求也在增加。

在用电负荷集中、配电半径大的地区，必须使用20kV电压等级进行中压配电[1]。

2 20kV 的电压等级重要应用价值
20kV电压等级的关键应用值可以从以下几个层面来分析：第一，选用20kV电压等级，同时也确保导体中的电流可以处于相同的标称值的情况下，20kV比10kV传输输出功率明显更快，在传输输出功率相同的电源电路的情况下，工作电压的电平也增加了一倍，电流量基本上减少了一半。

此时，电压和输出功耗都降低到一定的水平。

第二，每台变压器电压等级20kV的低压侧都有明显提高，是10kV的两倍。

施加20kV的电压等级可以将变电站及其机械设备的总数减少到一个比较大的水平。

第三，在应用层面，20kV电压等级的分布半径是10kV电压等级的一倍，高于10kV电压等级。

20kV的电压等级可以覆盖一些电源极为稀少的偏远乡村和郊区县。

据说20kV电压等级的覆盖率比10kV级工作电压的覆盖率大三倍，这也降低了电源电路的损耗率。

第四，是20kV电压等级电力系统良好。

对于10kV级工作电压，20kV电压等级供电线路不会由于线路较长造成尾端电压低，20kV电压等级能满足长期负载相对密度的配电要求[2]。

3 20kV电压等级的优势
随着社会经济的快速发展，客户的相对负荷密度不断扩大。

以往10kV配网容量比达不到负荷增长率，严重影响配电稳定性。

这时候需要升级新的电源点，只有这样才能满足负载要求。

为进一步提高配电网的高效率，在我国市场推广20kV等级电压是合理的选择。

其在经济发展、环保、节能、高效等方面的优势十分突出。

具体表现是：第一，完善电网结构。

当配电网中的直流变压器层结构过于复杂时，会进一步增加电网建设计划的成本。

例如：35kV等级电压配电网直流变压器层数较多，工程造价高于其他层次30%。

20kV的等级电压可以显著降低直流变压器的等级。

根据220/20kV和110/20kV完成运行电压控制，改善了配网内部结构。

第二，保持配电正常。

20kV等级电压具有较强的性能指标，可显著扩大配网分布半径。

例如，如果输电线路截面和施工结构相同，20kV、10kV和35kV相比，供电率要提高1倍。

而且，在配网必须投入的电能消耗中，20kV等级电压的基本消耗仅为10kV的50%，维持了全部正常配电，提高了工作电压质量[3]。

4 20kV电压配电网中性点接地
中压线路的主要施工方法采用20kV工作电压配电线路中性点接地法。

一般来说，在纯电缆线路中，20kV中性点接地装置的标准是低阻接地装置。

如果是由10kV电缆经过改造改造而成的20kV电缆，中性点接地方式仍采用小电阻接地装置。

如果线路是纯输电线路，大家会用10A电容值边界线用于接地装置法的应用，10A以下电容的配电线路采用不接地装置法，大于10A小于150A电容电弧线圈接地装置的方法。

如果线路是混合电缆线路，当线路系统软件超过150A电容时，布线方式仍选择低阻接地装置的标准。

大城市的配电网设计在遍布各地时，必须整齐统一，以区域进行划分，有利于路线的区域管理方式。

20kV工作电压中压配电网的中性点接地方式也需要保证区域统一，方便性与在配电站中间工作不一样。

在采用低阻接地装置方式配电的地区，不能与其他采用接地装置方式配电的城市互联。

但是，如果配电区域不是接地装置的配电方式，则可以通过消弧线圈连接到供电范围内，进行短期互联。

5 20kv的电压等级在中压配电网应用中存在的实际问题
5.1 20kv电压发展受电价制度制约
现在关于20kv的等级电压有各种技术点，但是由于这个级别的电压还没有得到广泛应用，一些地区还没有制定工作电压更新到20kv后的最新电费政策。

如果再以10kv为收费标准，会对我国电力企业造成更大的影响，而且20kv等级电压的经济优势无法体现，更谈不上推动其优良的发展。

因此，电力工程不合理电价将对20Kv等级电压的发展造成一定的影响。

5.2技术实力低，人力资源少
通过长期的电力工程科学研究，我国掌握的20kV工作电压配电设备技术有了一定的提高，这也是20kV配电网小规模应用的一个要素。

这种新型电网如果要在大城市和农村推广，很多关键点还存在技术问题，比如配电站的中性线运行方式、配变的接线方式等技术优势。

由于现场办公的环境相对较差，配电网的基础设施建设大多在现场完成。

这种情况导致中国电力行业人才短缺。

一个是技术人员缺乏，能够灵活运用20kV配网技术的人员较少，造成20kV等级电压在组装时比较难组装；另一个是是缺乏专业的管理人才。

20kV配网全面实施后，如何维护是一大难题[4]。

5.3更新改造难度大
中压配电网更新改造水平难度较大，更新改造周期较长，传统的10kv等级电压配电网在农村电网和大型城市电网建设中已经产生了规模运行，客户分散度也很大。

在更新改造的情况下，不仅要保证改造期间客户用电的稳定，更重要的是目前没有20kv的电源。

现20kV变压器生产条件已经很成熟，如果设置变压器改造等一系列配电设备，会耗费大量时间，使20kv等级电压在配电网中不能按时产生网状结构，线路互供运行的灵活性也比较低，会影响客户配电的稳定性。

现20kV变压器生产条件已经很成熟，如果要提高工作电压等级，其他相应的绝缘层设备也需要升级，这意味着设施的资金投入成本可能会大大增加，导致一次性投资相对较大。

因此，有必要选择一些负荷较重的地点，并继续增加进行电压更新的基础建设，以确保对其经济效益进行综合评估和设计规划，使配电的概率得以实现。

保证可以有很多的经济效益，从而积累很多丰富的工作经验[5]。

电压等级越高，传输线所需的截面越小，大大降低了线路的工程投资。

可见，20kV额定电压的应用对提高中压配电网的配电功能和适应性、降低网损和配电成本、减少配电设备资源占地面积等方面的作用不可估量。

6 20kV电压等级在中压配电网中应用分析
6.1 结合区域特征，选择合适的升压时机
使用20kV等级电压必须结合区域特点，做好区域整体规划，选择合适的变压机会。

首先要做好区域的总体规划、调查和分析工作，然后整合调查的结构，进行总体规划设计方案，确保可行性分析。

完成区域有效统筹。

其次，在新规划的配电区，尽可能采用20kV等级电压，对部分不需要改造的10kV级工作电压配电区进行调整，确保完成20kV等级电压配电方式。

此外，在部分10kV配电不足的地区，可实施增加负荷主动升压。

对于实施办法与配电方式无法同步的情况，可立即采用20kV等级电压方式，完成调整。

最后，与等级电压10kV相比，相对负载密度和工作电压较低。

可以选择新建35kV配电站，改善偏远山区的配电状况。

6.2 照顾各级配电权益
在等级电压为20kv的过程中，要时刻兼顾其安全系数和稳定性，同时还要保证相关收益不受损害。

必须选择多段多接的方式及其转换方式，以增强配电的可靠特性。

在更新中压设备工作电压的整个过程中，必须充分考虑变压器设备应用的所有正常循环周期。

最重要的是要依靠我国电力企业制定一些相应的管理计划来制定消费者权益维护[6]。

6.3根据供电需求，实施升压改造工作
在实施升压改造工作中，必须结合区域划分和阶段性方法。

20kV等级电压的升压改造在大型配电区域无法顺利进行。

因此，必须根据区域经济发展情况进行分配。

开展用电状态预测分析，完成区域、分期工作电压更新工作。

一般来说，可以分为三个环节：长期、中后期、短期。

其中，长期至少在11—20年范围内：中后期在6—10年范围内：短期在0—5年范围内，将分阶段进行。

6.4 配网设备防雷对策
20kV配网各部分的防雷对策有不同的对策。

针对变压器的防雷措施，我们在变压器的两个电压侧安装了高压避雷器进行维护。

在变压器的低压侧，将零线与变压器的塑料外壳连接，再与防雷线连接。

此外，导线接头的接地装置还可以根据击穿保险器对变压器的中性点进行维护。

20kV配电线路开关柜的防雷比较简单，主要是设备高压避雷器。

在20kV变电站的防雷对策应用中，关键方法是采用高压避雷器进行检修，安全防护的重点是保护配电站的进出线和母线[7]。

6.5 配电变压器
由于配电变压器的20kV中性点接地方式略有不同，我们在具体应用中很可能会选择通过消弧线圈的接地装置，也可能是小电阻接地装置，所以变压器的绕组使用时Yn接线法，用套管引出变压器的中性点。

每个人对配电变压器的中性点都有严格的管理，必须充分绝缘。

如果其他线圈的接线方法也是Y接线，则必须在变压器中促进D接线的平滑绕制。

因为小电阻接地装置的配电变压器更容易引起接地装置的问题，所以必须选择抗短路的机械设备进行保护。

6.6实际勘察与故障维修
基于对电网的观测结果，对配网管理系统进行了详细分析。

如果一些大城市一直使用10kV的等级电压，应用效率比较理想，配电特性比较稳定，这种配电网不需要更新改造为20kV配电网，以防止成本增大、费用扩容、资源消耗等，当配电网某部分出现异常时，移动电源业务必须尽快指派专业技术人员进行维修，防止客户的用电因配电中断网络并造成影响。

维修时应注意20kV额定电压的准确测量，线路的连接弄清楚后，再逐步检查解决，有常见故障的机械设备应立即修理或更换。

6.7使用成功案例完成20kV工作电压分配
20kV等级电压的变压工作比较复杂。

认为10kV工作电压机械设备及其标准可以灵活使用，防止资源消耗，同时也可以提高改造工作的高效率。

首先，可以利用工作电压为10kV的路线走道，准确把握不同经营规模客户的用电需求。

对于一般客户，20kV等级电压配电变压器和高压断路器的项目投资将增加，约为原项目投资的20%，而对于空间较大的消费者，400V机械设备的热导率限制在配电半径，主变量不能选的比较大，如35kV就施放困难。

就35kV变压器而言，20kV变压器占30%至40%以上，现场应用几台变压器降压是不够的。

其次，可以灵活使用原有的机械设备线路、变压器等机械设备。

20kV等级电压输电线路的间距、杆塔相对高度、安全通道总宽度等诸多方面与10kV等级电压输电线路相同。

只有拆除和更换复合绝缘子机械设备，并适当增加爬电距离，才能将工作电压提高到20kV[8]。

此外，在改造工作方面，要特别注意20kV等级电压的营销推广，是区域经济社会发展的必然要求。

在适当变换电压的工作中，有目的地、简化、有效地使工作电压过多。

在一些最新的政策中，要义无反顾地进行电压改造，20kV配网的发展。

尤其是在农村负荷低的地区，配电与线路走道的矛盾必须立即处理，防止增加基本建设资产和自然区域的升级改造成本。

配电设备的工作电压也必须处理，需要有足够的关注和考虑。

可在保证线路数和配电总台数不变的条件下，对所涉及的主要规定，适当减少配电站总数，完成现行配电方式的维护。

结论：在中压配电网中使用20kv等级电压符合电网相关发展的规律。

它不仅可以降低互联网的损耗率，提高配电工作能力，提高配电质量，而且可以合理地改善电力工程资源配置和电网结构切实助力我国工作电压改造改革创新。

但是，就电流分配工作电压而言，10kv电流仍然占据着流行的部分。

因此，中压配电网的开发设计和20kv工作电压的使用必须在一些新开发的设计和低密度负荷中进行。

在一些配电不足的地区，可以进行有效的改革创新，提高工作电压。

当达到一定的基础水平时，将进行区域性和阶段性的扩展。

最后，20kv工作电压将领先，10kv工作电压互为辅助，完善中压设备网络，推动我国配电发展。

参考文献
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[4]赵国祥.20kV电压等级在中压配电网中的应用[J].华电技术,2009,31(04):32-34.
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[7]马苏龙.20kV电压等级在配电网中的应用[J].电网技术,2008(19): 98-100.
[8]李子韵,姜宁.20kV电压等级在南京中压配电网的推广应用[J].电力系统自动化,2008(20):104-107.
作者简介：
高欢（1988.04.12），性别：女；籍贯：贵州；民族：汉；学历：大学本科、工学学士；职称：工程师；研究方向：电力工程（20kV及以下供配电设计）。