20kV配电网规划

20kV配电网规划随着电网的迅速发展，20kV配电网的出现可以有效破解电网建设与土地资源利用矛盾，是打破10kV配电网发展瓶颈的一个有效选择，很多西方国家在几十年前已经根据城市规模采取了20kV配电网作为中压配电网，我国1992年将20kV列入标准电压，现在20kV供电已经在国内部分试点取得了成功，获得了良好的运行经验，可在全国大部分地区推广。

文章从电网规划角度，对10kV配电网向20kV配电网转变提供系统的规划思路的实施方案。

标签：20kV；配电网；电压质量；电网规划1 随着经济发快速发展，电力负荷大幅增加，负荷密度越来越高，供电范围不断扩大，增加配电网容量是目前电网突出的问题。

在一些人口密集、经济发达的中心城区和新开发区，随着电网的快速发展，负荷及负荷密度增加更加突出，但配电网的站点和线路走廊资源却越来越紧张，这将严重制约着配电网的发展，现有以10kV为主的中压配电网已经开始显现出弊端。

2 20kV配电与现行10kV配电网优劣分析2.1 线路的输送容量S=UNI上式中：S-视在功率，UN-线路始端额定电压，I-线路电流。

由上式可以看出，在线路载流量不变的情况下，输电线路额定电压从10kV 升至20kV后，线路输送容量可增加一倍。

相反，对于一个高负荷密度区域来说，输送相同的容量，电压从10kV升至20kV后，其出线线路条数为原来的一半，可以节省大量线路走廊。

2.2 电压水平ΔU %=（PR+QX）/UN2×100%上式中，ΔU%-电压降，UN-额定电压，P-有功功率，Q-无功功率，R-线路电阻，X-线路阻抗。

由上式可知，当线路所带容量一定时，20kV线路电压损失仅为10kV电压损失的25%，20kV线路有利于提高线路末端电压合格率。

将电阻与电抗用线路长度表示，带入上式，经转换得L=ΔU %×■ UN/（r Icosφ+xIsinφ）上式中，L-线路长度，r-单位线路长度电阻，x-单位线路长度电抗。

国网导则规定，20kV、10kV三相供电电压允许偏差为额定电压的7%，所以由上式可见，在相同电压允许偏差下，20kV电压等级供电半径为10kV电压等级供电半径的2倍。

2.3 降低线损ΔP=N×I2RN为负荷分布系数，I为线路电流，R为线路电阻。

在输送相同功率下，20kV线路电流为10kV线路电流的50%，20kV线路线损率为10kV线路线损率的1/4。

3 电网规划中20kV配电网规划思路3.1 规划范围明确电网规划范围及规划年限，供电区分类及城农网划分。

3.2 规划区域分析对所规划区域的经济发展情况，产业结构进行分析，结合城市定位，城市发展思路及目标，重点发展产业及重点建设项目，让电力发展与城市建设协调发展。

3.3 现状分析对当地电网进行现状分析，掌握当地的网络构成、设备情况及运行情况，查找出现状电网存在的薄弱环节。

分析变电站情况（重过载主变、间隔利用情况、N-1、是否可扩展容量等）；分析中压配电网网架结构水平情况（环网率、站间联络率、线路平均分段数、线路可转供电率、网络接线标准化率、线路末端电压不合格比例），负荷供应能力（线路平均负载率、重过载线路、重过载配变），装备技术水平（中压线路绝缘化率、中压线路电缆化率、高损耗配变台数及比例）；低压台区电网规模和设备水平；设备运行年限、规划区线损、供电可靠性等。

针对现状分析结果，进行有针对性的规划实施。

3.4 负荷预测及电力平衡负荷预测是规划设计的基础，包括电量需求和电力需求预测两部分内容。

负荷预测在长期调查的基础上，收集和积累本地区用电量和用电负荷的历史数据以及城市建设及各行业发展的信息，充分研究国民经济和社会发展各种相关因素与电力需求的关系。

预测结果可适当参考国内外同类型地区的资料进行比较，使之具有较高的合理性和准确性。

负荷预测分近期、中期和远期（年限与规划年限一致）。

远期着重考虑规划区域饱和密度和饱和负荷的预测，确定最终负荷规模。

根据负荷预测水平和分布情况，对电网进行分电压等级电力平衡，根据电力平衡结果及电网容载比规定对电源容量及变电站位置进行布点。

3.5 技术原则根据规划区域社会经济发展水平和建设规模、负荷增长速度、规划负荷密度、环境保护等要求，以及各地的实际情况，合理选择和具体确定电压等级序列、供电可靠性、容载比、接线模式、中性点运行方式、无功补偿和电压调整、短路水平、电压损失及其分配、节能环保、通信干扰等确定技术原则。

确定110kV/20kV 和220kV/20kV的电压等级，取消35kV电压等级。

20kV布点少时可采用站内联络，随着站点的增多，逐步改为站间联络。

3.6 配电网规划根据现状电网分析及负荷预测的结果，以技术原则为指导，对20kV配电网进行规划。

配电网规划要从远景至近景进行规划。

远期规划，时间界限一般为16年-20年，远期规划主要考虑城网的长远发展目标以及电力市场的建立和发展，进行饱和负荷水平的预测研究，根据负荷预测及电力平衡结果，结合城市实际情况，确定10kV网架是否还能满足城市发展，若不能满足，则考虑建立20kV网架，若满足，则需结合周边电网环境综合考虑是否采用20kV网架结构，达到合理效果，制定电源布局和目标网架，目标网架确定后，在中期规划和近期规划中安排合理的年份来实现20kV的改造。

近期规划应着重解决电网当前存在的主要问题，依据近期规划编制年度计划，提出逐年改造和新建的项目，逐步满足负荷需要，提高供电质量和可靠性，改造中要结合目标网架满足远期发展需要。

中期规划应与近期规划相衔接，预留变电站站址和通道。

逐步将现有电网结构有步骤的过渡到目标网络，并对大型项目可进可行性研究，做好前期工作。

针对不同类型区域20kV方案。

新区规划，这类主要包括新建技术开发区、工业园区、新建住宅区等。

区内10kV中压网络空白或较为薄弱，能够很快为新的中压配电电压网络所取代，这类区域统一采用20kV供电。

对于饱和负荷密度较高的新建小区，建议采用220/20kV供电序列；对于负荷密度相对较低的新建小区，建议采用220/110/20kV 供电序列。

负荷增长较快的已有城区，现有10kV中压网络将进行升压改造。

现有10kV 中压配电网将与20kV中压配电网长期共存。

城市10kV与20kV混合供电区域，10kV供电线路与20kV供电线路应各自独立运行，如对供电可靠性有特殊要求，宜经联络变压器进行联络。

混合供电区域，应采用逐步蚕食的技术政策，逐步扩大20kV的供电范围，实现平稳过渡。

对于新增的配电设备，全部按照20kV电压等级进行设计选型，在升压改造初期先降压为10kV运行，待具备升压条件后直接升至20kV运行。

新增变电站低压侧应采用20kV电压等级，逐步扩大20kV 供电区域提供，完成10kV向20kV的过渡。

负荷增长缓慢的已有城区改造，通常指那些负荷增长相对平稳的原10kV供电区。

可较长期保留10kV中压供电。

在城市平稳过渡供电区域内，对于负荷增长相对平稳，且供电能力充足的原有10kV供电区域，原则上宜暂时保留10kV 供电方式，但应积极创造升压改造条件。

在原有10kV供电区域外，应不断加强20kV的供电能力，以便为原有10kV供电区域逐步改为20kV供电创造外围电源条件，使20kV供电区域有能力不断对原有10kV供电区域进行逐步蚕食，针对区内站与站之间联络关系不紧密的变电站，宜结合变电站改造升至20kV配电网。

农网地区，通常指那些负荷密度较低的偏远农村、山区以及城镇和近郊地区。

这类地区供电面积大，线路距离长，末端电压不合格地区主要集中在这些地区，线损率偏高。

根据现状调查，这些区域现有变电站以35kV为主，联络关系不紧密。

对于农网地区，应结合现有设备运行年限以变电站为单位对农网进行改造。

若设备年限未达到规定使用年限且满足供电需求的，暂时维持现有10kV供电模式不变。

对于设备达到运行年限或容量不满足供电需求的，则以远景年电网网架为目标，统一以变电站为单位进行20kV升压改造，取消原来35kV变电等级，采用220/110/20kV和110/20kV变电等级。

改造过程中未达到运行年限的10kV 设备，移给10kV供电区进行二次利用，以节约投资。

改造中应注意的问题：同一城市负荷分布不均衡的不同区域，需区别对待，先期改造供电能力不足区域电网。

被改造的线路与其他区域的线路间有联络关系时，在改造时宜在两侧同步实施升压改造，以保证两侧运行电压等级的一致性和供电的可靠性，同时也缩短了整个地区的升压改造周期。

选择负荷的供电可靠性要求低的区域实施升压改造；选择互联较少的区域实施升压改造；选择施工造成的停电影响较小的区域实施升压改造。

对于上级电源点暂时不具备改造条件的，在原上级电源点的10kV侧加装10/20kV联络变压器的方式为划定的20kV供电区域供电。

结合目标网架，结合投资综合考虑，一次到位，避免二次改造。

3.7 投资估算根据现有20kV配电网运行经验，110/20kv变电站单位容量造价比110/10kv 低20%以上，实施20kv配电网相比10kv配电网设备规模降低约40%，20kv设备单价约为10kv设备的1.1～1.2倍，综合计算，20kv配电网的经济性要明显优于10kv。

对项目进行投资估算，科学合理安排各年份投资，并进行经济评价，得出各项经济评价指标。

3.8 规划评估对规划年内的存在问题解决情况、技术原则落实情况、供电可靠性、线损率及投资效益进行评估，反应电网规划效果是否能达到预期目标。

4 结论20kv配电网，与10kv配电网相比，在解决土地资源紧张情况及满足高负荷密度区域供电有着突出的优势，同时，20kv可以提高供电质量、降低网损、提高配电网运行的经济性。

在我国可根据现有20kv配电网运行经验，扩大20kv 配电网范围。

由于各地区的经济和社会发展情况差异很大，电网结构也有所不同，所以20kv 配网建设和推广要根据城市规划发展趋势和电力需求，并结合区域内负荷增长趋势和现状电网结构等因素综合考虑，科学编制配电网长期规划，指导20kv配电网的实施，是做好20kv配电网必不可缺的部分。

参考文献[1]马晓东，姜祥生.苏州电网20kv配电电压的应用与发展[J].电力设备，2008，9（9）：1-5.[2]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，2008，32（20）：104-107.[3]黄茜.浅谈10kv配电网络短路电流实用计算及应用[J].Value engineering，2011，165.[4]许颖.我国城市配电网技术改造浅析[J].电网技术，1998 ，22 （12）：11-14.[5]范明天，汪洪业，刘思革.城市电网电压等级的合理配置[J].电网技术，2006，30（10）：64-68.作者简介：孟庆立（1985-），男，助理工程师，大学本科，主要从事电网规划、负荷特性研究、电气设计等工作。