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第２２卷 云南水力发电 第５期 ＹＵＮＮＡＮ ＷＡＴＥＲ Ｐ０ＷＥＲ ９１ 中压配电网采用２０ ｋＶ电压等级的可行性分析 陈瑾 ，李宏伟 ，王建兴 （１．云南省电力设计院，云南昆明６５００１１；２．昆明理工大学电力工程学院，云南昆明６５００５１） 摘要：论述了在城市配电网中采用２０ ｋｖ电压等级的必要性以及在农村广大地区逐步推行的可行性；论证了２０ ｋＶ电压等级在 技术和经济方面的优越性。文中分析了目前昆明电网配电模式存在的问题，提出了昆明电网配电电压逐步向２０ ｋＶ过渡的建议。 关键词：配电网：２０ ｋｖ电压等级；可行性分析 中图分类号：ＴＭ７２６；ＴＭ７２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—３９５１（２００６）０５—００９１一ｏ４ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｄｏｐｔｉｎｇ ２０ｌ【Ｖ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｅｖｅｌ ｉｎ Ｍｅｄｉｕｍ—ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＣＨＥＮ Ｊｉｎ ，ＬＩ Ｈｏｎｇ—ｗｅｉ ，ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｘｉｎ （１．Ｙｕｎｎａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈｔｅ ｎｅｃｅｓｓｉｙｔ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｏ ｕｓｅ ２０ｋＶ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｅｖｅｌ ｎａｄ ｔｈｅ ｆｅａ— ｓｉｂｉｌｉｙｔ ｏｆ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ２０ｋＶ ｖｏｌｔｇａｅ ｌｅｖｅｌ ｉｎ ｒｕｒｌａ ａｒｅａｓ ａｙｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔｇａｅｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ２０ｋＶ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｂｏｔｈ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｓｐｅｃｔｓ ａｙｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｖｅｄ，ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｍｂｌｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｋｕｎｍｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｄ ａｙｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓａｌｓ ｆｏｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ｏｆ ｔｒｎａｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｈｔｅ Ｋｕｎｍｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｇｒｉｄ ｔｏ ｔｈｅ ２０ｋＶ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｅｖｅｌ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐ ａｙｅ ｏｆｆｅｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｉｒｃ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｄ；２０ ｋＶ ｖｏｌｔｇａｅ ｌｅｖｅｌ；Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｙｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ １概述 现在２０ ｋＶ电压等级又在国际上以新的功能出 １．１ ２０ ｋＶ的历史发展 现。中国也已将其列入国家标准电压，其目的都是 ２Ｏ ｋＶ电压等级有一段特殊历史和发展前景， 为了提高一次配电电压，仍然是由于负荷密度增长 曾在中国电力系统存在过很长时间，作为３—６／０．３８ 和电网发展的需要。它的作用将是取代１０ ｋＶ，直接 ｋＶ一次配电与二次配电电压之上的一级供电电压 向３８０ Ｖ供电；同时取消３５ ｋＶ，直接从１１０ ｋＶ取得 出现，起过很重要的作用。例如，在上海和营口等供 电源，而形成１１０／２０／０．３８ ｋＶ体系。这样不仅可取 电系统中曾一度存在过。 得提高配电电压的效益，而且可获得简化电压等级 后来被取消的主要原因是由于负荷密度的增长 的效果。 和电网的发展，而采取了两项重要技术措施：①推广 １．２正在运行和即将采用的２Ｏ ｋＶ中压配电网 １Ｏ ｋＶ作为一次配电电压，以代替３～６ ｋＶ；②推广 （Ｉ）上海轨道交通、地铁和轻轨均采用２Ｏ ｋＶ中 ３５ ｋＶ作为一次配电电压之上的供电电压，以取代 压配电电压等级，实际运行情况良好。 原有的２Ｏ ｋＶ。 （２）苏州的轻轨正在初级设计阶段，在园区 按照中国当前实际情况，《城市电力网规划设计 公园和新区苏州乐园各建１座１１０ ｋＶ变电站，其中 导则》中关于电压等级的功能表述为：５００—２２０ ｋＶ 压配电电压等级也将采用２０ ｋＶ。 属于输电电压：１１０～３５ ｋＶ属于高压配电电压；１０ （３）昆山的南亚公司（独资塑胶企业）使用 ｋＶ属于中压配电电压，也称一次配电电压；３８０ Ｖ属 的是２０ ｋＶ配电电压等级。 于低压配电电压，也称二次配电电压。 （４）苏州工业园区青秋浦以东４５ Ｉ（ｍ工业园区 收稿日期：２００６—０８—２４ 作者简介：陈瑾（１９７９一），男，云南昆明人，助理工程师，硕士研究生，主要研究方向：电力系统。 维普资讯 http://www.cqvip.com
云南水力发电 ２Ｏ０６年第５期 全部采用２Ｏ ｋＶ中压配电电压等级。 ｌＯ ｋＶ中压配电电压，有些不适应电力发展的要求。 例如：１９８６～２００３年，上海市用电最高负荷从３ ０７６ ＭＷ增长为１３ ６１６ ＭＷ，平均负荷密度增加了４倍； ２００２年上海、广州、深圳、武汉等城市的中心城区负 ２中压配电电压采用２０ ｋＶ的合理性 ２．１在城市配电网中应用２０ ｋＶ的必要性 由于改革开放的持续性发展战略和以经济建设 为中心的方针贯彻实施，我国国民经济迅速发 荷密度均超过了１０ ＭＷ／ｋｒｎ２；２００３年上海浦西市中 心区域平均负荷密度已超过１６ ＭＷ／ｋｍ２，其中虹桥 开发区和黄浦商业贸易区的负荷密度分别达１ １５．３５ ＭＷ／ｋＨｌ２和９６．４７ ＭＷ／ｋｒｎ２，详见表１。 展，电力行业作为国民经济的“晴雨表”，发展也非常 迅猛。电力负荷的不断上升，负荷密度的不断增加， 使得一直在城市配电网中起着承上启下桥梁作用的 表ｌ ２００３年上海（浦西）市中心部分功能块负荷统计表 （２Ｏ０３年７月２５ Ｅｔ，上海全网负荷１３ ６１６＾ ） 分析表１较有代表性地区的数据：２００３年虹桥 开发区负荷密度已达到１１５，３５ ＭＷ／ｋｍ２，１０ ｋＶ容载 比为１．６６，且２００３年负荷增长率达１６．９７％。２００３ 年至今，该地区的负荷密度一直持续增长，今后还将 继续保持增长势头。由此看出，上海市区特别是市 中心商业贸易区负荷密度已相当高，容载比已低于 或接近部颁标准的下限，急需建造新的电源点。但 这些地区处于市中心，站点选址、线路走廊以及上级 人，又可降低线损。 农电线路多数是架空配电方式，ｌＯ ｋＶ线路较 容易改造为２Ｏ ｋＶ，尤其在电力扶贫地区，更可节约 建设资金，扩大受益范围，可收事半功倍之效。因 此，在农村广大地区推广采用２０ ｋＶ配电是极为可 行的。 ３采用２Ｏ ｋＶ电压等级可行性的分析 ３．１ 中压配电电压从ｌＯ ｋｖ升到２ｏ ｋＶ效益分析 ３．１．１提高中压网络的传输能力 供电电源的引人均非常困难，所以急需要ｌＯ ｋＶ升 为２Ｏ ｋｖ，这不失为解决用电负荷高速增长和满足用 户用电需求的好措施之一。 ２．２在农村广大地区推广２ｏ ｋＶ的可行性 按照城网规划的原则，依经济电流密度选择导 线截面 输送功率Ｓ＝√３ 农村电网的供配电设施，由于建设初期建设标 准的简陋．送电距离过长，线径过细，配电线路电压 在不改变原有线路导线规格的情况下，则 低，线损率高，这是造成农村电价高于城市居民用电 电价的重要原因，因而有必要对农电线路进行升压 改造。 农村广大地区的负荷特性，适于采用２Ｏ ｋｖ远 距离长配电线路供电，即１１０（６６）／２０／０．３８ ｋＶ电压 系列，这样可少建变电站；亦可考虑采用２２０／２０ ｋＶ 电压系列直接供电，以简化电压等级。将现有ｌＯ ｋＶ 农电线路升压改造为２Ｏ ｋＶ线路，可增加供电距离， 扩展电网覆盖范围。如用２Ｏ ｋＶ一级配电电压代替 现有３５ ｋＶ和１Ｏ ｋＶ两级电压，既减少了一次性投 ｓ∞／ｓ。０＝（√３ ∞４Ａ）／（√３ Ｕ ０ ）：２ Ｓ∞＝２Ｓ１０ 即２Ｏ ｋｖ的输送容量可比ｌＯ ｋＶ提高１倍。 ３．１．２提高电压质量 电压降百分数Ａ ％为 △ ％＝（艘＋ｑＸ）ｌ ×１００ 在负荷不变的条件下， △Ｕ２０％ＩＡＵ１０ ＝Ｕ］ｏ１ ＝１／４ 负荷升高一倍后， 维普资讯 http://www.cqvip.com
陈瑾，李宏伟，王建兴中压配电采用２ｏ ｋｖ电压等级的可行性分析 ＡＵ２ｏ％／ＡＵ１ｏ％＝１／２ 由上可知，电压由１Ｏ ｋＶ升至２Ｏ ｋＶ后，在负荷 不变的条件下，压降可比１Ｏ ｋＶ减少７５％；负荷增加 一倍后，压降可比１Ｏ ｋＶ减少５０％。 ３．１．３提高中压网络的供电范围 斗每尸： ＋Ｑ ＝Ｌ（ｒｏ√３ＵＮＩ￣Ａｃｏｓａ＋ ｏ￣／３ ＩｉＡｓｉｎａ）代入式Ａ ％，整理可得 经济供电半径Ｌ Ｌ＝（Ａ ％ＵＮ）／［√３ＩｊＡｃｏｓａ（ｒ０＋ｔｇａ）］ 在电压损失要求一致，负荷不变的条件下， Ｌ∞／Ｌｌｏ＝Ｕ∞／Ｕ１ｏ＝２ 电压由１Ｏ ｋＶ升至２Ｏ ｋＶ后，供电半径增加了一 倍。 ３．１．４降低线损 线路中功率损耗为 Ａｐ＝３，２Ｒ×１０ （ｋＷ） ，：Ｐ／（．，／３ ＵＮＣＯＳ（２） 将式，代入式△Ｐ得 ＡＰ＝Ｐ Ｒ×１０。／（ ＣＯＳ２口） 由此可知在负荷不变的条件下 △Ｐ２ｏ／Ａｐ１ｏ＝Ｕ，￣ｏ／ ＝１／４ 即：电压由１Ｏ ｋＶ升至２Ｏ ｋＶ后，在负荷不变的 条件下，功率损耗降低了７５％。 ３．１．５节约有色金属 经济电流密度为常量，在输送容量ｓ不变的情 况下，导线截面只随电压 变化，即 Ａ＝ｓ｜ ＵＮｌｉ 则 Ａ∞／Ａ１ｏ＝Ｕ１ｏ／Ｕ∞＝１／２ 电压由１Ｏ ｋＶ升至２０ ｋＶ后，在输送容量不变的 情况下，有色金属消耗量可减少５０％。 ３．２采用２ｏ ｋＶ电压等级的经济性分析 在假设高压配电电压１１０ ｋＶ固定的情况下，对 １１０／１０ ｋＶ、１１０／２０ ｋＶ、１１０／３５ ｋＶ、１１０／３５／１０ ｋＶ四种 不同组合的配电方案进行设备造价和年费用比较， 见表２。１９９３年，苏州电力局委托苏州市电机工程 协会和中国电机工程学会城市供电委员会对中压配 电电压等级进行技术经济论证，论证结果为采用２Ｏ ｋＶ电压等级，技术上先进，经济上合理。本文所用 经济性比较的数据为苏州园区的。 由表２知，采用１１０／２０ ｋＶ变压层次的设备造价 和年费用比其他的变压组合要低，因此采用２Ｏ ｋＶ 电压等级经济性上占优势。 苏州园区采用２０ ｋＶ配电至今，用实践再次证 明了２Ｏ ｋＶ电压等级在技术和经济上的优越性。 表２苏州工业园区配电设备造价与年费用比较表 设备造价比较 配电方案 １１０／１０ ｋＶ １１０／２０ ｋＶ 】】ｏ／３５ ｋＶ １１ ３ １Ｏ ｋＶ 总造价，亿元４８．３ ４０．６３ ４６．２８ ５３．８４ 变电站，座 ４２ ２１ １３ ８２ 造价，亿元 １２．１８ ８．８２ ７．８ １６．０８ 电缆／ｋｍ ７３５ ６２３ ４８７ ７７５ 造价，亿元 １Ｏ．２８ ９．９６ ９．１７ １１．９２ 配电单元，个 ７０３ ４８４ ４３６ ７０３ 造价，亿元 ２５．８４ ２１．８５ ２９．３１ ２５．８４ 造价比较／（％） １００ ８４．２８ ９５．８ １１１．４９ 年费用比较 总年费用，亿元 ３．７３ ３．１２ ３．５７ ４．１４ 年费用比较，（％） １０ｏ ８３．６１ ９５，８２ １１１．０９ 注：年费用包括变电、线路损失及维修折旧费用在内。均不含地 价、拆迁、赔偿费用。 ４昆明配电网采用２０ ｋＶ电压的必要性 ４．１昆明配电网现状 昆明电网中压配电网，目前以１Ｏ ｋＶ标称电压 为主要电压级，大多数用户的配电系统采用１０／０．３８ ｋＶ；一部分厂矿生产需要大容量电动机的用户采用 ３５／６／０．３８或１０／６／０．３８ ｋＶ系统。 云南农村电网大多数为１０／０．３８ ｋＶ或３５／１０／ ０．３８ ｋＶ配电，个别地方电网也有２３／１０／０．３８ ｋＶ配电 （如云县水电系统，是多年来沿用的电压级，因无投 资改造，２０ ｋＶ配电而运行至今）。高压配电网以 ｌ１Ｏ ｋｖ为主要电压级，绝大部分地区以１１０／３５／１０／ ０．３８ ｋＶ四级电压作为高、中、低配电电压模式。 云南省是一个人们晌往的旅游大省，社会经济 发展迅速，工业、商业、居民用电近年来一直增长很 快。省会昆明市和地级市人均用电负荷、平均负荷 密度都处于全国中上水平。随着负荷密度的提高， 现有１１０／１０ ｋＶ、３５／１０ ｋＶ供电模式的不适应性将逐 渐暴露，市区变电所无法再落点，新的１１０ ｋＶ线路 路径极为困难。 变电所布点较密，建一所变电站前期规划用地 往往受到制约，征地困难，时间拖延太长，如果增大 变电所容量，则会使短路电流和线损居高不下； ｌＯ ｋＶ出线困难，有的变电所建完，出现无法接人的 问题；城市规划，城市建设不允许有较多的线路，但 维普资讯 http://www.cqvip.com
云南水力发电 ２００６年第５期 是要落实供电的可靠性，需要“Ｎ一１”，而无法解决。 有的用户用３５ ｋＶ供电则余度太大，投资太高，ｌＯ ｋＶ供电回路数又多，主结线和走廊都存在问题。如 昆明巫家坝机场，用ｌＯ ｋＶ供电，容量大，采用四回 ｌＯ ｋＶ供电，ｌＯ ｋＶ分两段，每段上进两回，从线路保 护和备用电源自投都很不灵活。 农村地域大，居住点分散，供电半径大。３５ ｋｖ 供电造价高，１０ ｋＶ供电损耗大，电压降大，供电电 压质量差。 ４．２现有配电模式存在的问题 ４．２．１ １０ ｋＶ供电半径不足 １Ｏ ｋＶ线路供电半径，在负荷密度为２０ ３Ｏ ｋＷ／ｋｍ２时为ｌＯ一１２ ｋｍ；４０ ｋＷ／ｋｍ２时不足８ ｋｍ。 我国农村（东部地区）用电负荷密度平均约６ｏ ７Ｏ ｋＷ／ｋｍ２，一个县约几百平方公里，用ｌＯ ｋｖ线路供电 时，由于受供电半径的，将需要建设３５ ｋｖ变电 所十余座，除花费大量投资及占地外，每年仅主变压 器损耗就有百万千瓦时之多。我国大城市中心负荷 密度在１１—３０ ＭＷ／ｋ『ｎ２，每２．３ ｋ『ｎ２就得建一个降压 变电站，无论以投资、管理、占地、节能、环境等方面 来看，都存在不少问题。 ４．２．２网损大，电能质量差 目前农村１Ｏ ｋＶ配网线损率大都在１０％以上。 线路过长，末端电压过低，配变长期低负荷运行，故 农网早在１９８４年就提出采用２０ ｋｖ电压等级代替 １Ｏ、３５ ｋＶ等级的问题。因此，在用电负荷不断增加、 各行各业对用电质量要求越来越高的形势下，采用 ２Ｏ ｋＶ电压等级，并结合城市电网和农村电网的建 设和改造，应列入工程项目的设计之中。 ４．２．３ 高负荷密度的供电难以满足 随着经济的发展，出现了许多机场、学校、商业 娱乐中心、厂矿以及高层建筑等高负荷密度的用户， 这些用户用１ １０ ｋＶ或３５ ｋＶ都不能很合理地解决供 电问题。目前城市大多数采用１Ｏ ｋｖ供电，１１０ ｋＶ 变电所进入市区，ｌ０ ｋＶ供电半径１ ２ ｋｍ，供电面 积２—４ ｋｍ２，造成１１０ ｋＶ变电所太多，出线太多。 而以２０ ｋＶ能较为满意地解决大负荷、远距离、占 地、造价等各种问题。 ４．２．４ ３５ ｋＶ作配电，存在造价高，占地多，变电所 进出线不易等问题 即使从发展的眼光看，也不可能用３５ ｋｖ直接 配电到中小客户。如果要满足主干网及重要用户 “Ｎ一１”、“Ｎ一２”的要求，则问题更为突出。 而且，还有电压等级多，通道拥挤，变电站多，管 理层次多等问题。 ４．２．５ 国际接轨问题 国内ｌＯ ｋＶ电网中性点： 接地，绝缘水平高，进 口设备往往购进ｌ５ ｋｖ甚至２４ ｋＶ电压等级的产品 用于国内ｌＯ ｋＶ电网，增加了 成本和投资。此外，国 外中压电网已普遍采用２Ｏ ｋｖ电压，法国、英国、意 大利、俄罗斯、德国、美国、日本、印度等ｌ７国２０ ｋＶ 电网已运行多年；东南亚ｌ４个国家中，已有９国采 用２Ｏ ｋＶ电网供电。为进入国际电力市场，云南省 也应生产制造２Ｏ ｋＶ等级的电气设备和设计２Ｏ ｋｖ 电网，解决本地区的扩大供电问题和设备出口贸易， 争取国外市场。 ４．３昆明电网采用２Ｏ ｋｖ电压等级的几点建议 根据我国国情，ｌＯ ｋＶ配电网升压为２０ ｋＶ，只 能是在充分利用原有设备的基础上进行升压。这样 能够用最低的费用最小的工作量，达到供电能力成 倍的增长。 （１）昆明新建设的负荷密度较高的新区域，如 “新机场”、“呈贡新城”，采用：２Ｏ ｋｖ供电，可减少１１０ ｋＶ变电所个数，可减少配电室数，可用简单的接线 满足“Ｎ一１”的要求，减少线路回路数，既降低投资， 又提高供电可靠性。 （２）农网改造中试用２Ｏ ｌｋｖ供电，节约投资，降 低线损，提高供电质量。 （３）为有利推广，实际操作可根据需方要求。２Ｏ ｋＶ受电用户可参照３５ ｋＶ电价计算电费；或对１Ｏ ｋＶ、３５ ｋＶ电价进行差值法折算调整，重新制定电价 标准。 ５结语 采用２Ｏ ｋＶ电压配电，既是一种发展的必然趋 势，又应该根据市场的需求，经过试点，逐步推广采 用。按以上分析，中压配电采用２０ ｋｖ电压等级在 理论上是可行的，在我国也已经有２０ ｋＶ配电的试 点，但是一种电压的优势与推行需要考虑的因素很 多，因此现在还需要大力加强工程实践，通过实践才 能验证采用２０ ｋｖ电压的价值和有效性。 参考文献： （１］蓝毓俊．现代城市电网规划设计与建设改造（Ｍ］．北京：中国电 力出版社，２００４． ［２］姜祥生，唐德光，苏州工业园区配乜网电压等级论证［Ｊ］．供用 电，１９９５，（１）． ［３］孙西骅，樊祥荣．城市中压配电网改造首选２ｏ ｋｖ电压等级 ［Ｊ］．浙江电力，１９９６，（６）．
