20千伏推動配電網的升級改造
2009年國家能源局頒布的《20千伏及以下配電網工程建設預算編制與計算標準》和《20千伏及以下配電網建設工程預算定額》開始實施。這標志著20千伏配電網工程的編制和審核,有了規范的基礎依據和國家標準,相關標準的出臺和政策的明確為20千伏供電的推廣奠定了基礎。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/200780.htm在持續穩定發展中壓配電網的歷史條件下,提高配電網運行電壓、簡化電壓等級、減少變電次數是加快配電網建設,推進“兩型”社會建設的有力措施。這不僅有利于城鄉電網的統籌發展,而且還有利于推進城鄉一體化建設,在農村電網推行20千伏配電系統更具有事半功倍的效果。為此,在中壓配電網的升級改造中,20千伏電壓等級的推廣應用,這是配電網發展的必由之路。
一、10千伏電壓等級的歷史作用
在我國已具規模的城鄉電網中,大多采用220/110/35/10/0.4千伏級的電壓制,以10千伏作為中壓配電電壓,以220 /380伏作為低壓電壓。在廣大城鄉電網中均以10千伏作為聯系和溝通高、低壓的中間環節電壓。10千伏電壓等級的確定。采用與推廣,在配電網的發展與建設中確實起到過重要的歷史作用。
20世紀50年代,各地配電網電網電壓等級不僅偏低而且繁雜混亂,為簡化電壓等級、降低損耗,提高供電能力,便于中壓配電網運行廣闊。原電力工業部于1956年2月曾以設計劉字131號文向全國發布了《關于在大城市推行10千伏高壓配電的命令》。自命令頒布之后,20世紀60~70 年代,全國各地配電網均以10千伏等級完成升壓改造工作。這不僅避免了中壓配電網電壓偏低而混亂的局面,而且統一以10千伏作為標準,使配電網電氣設備的生產有了統一的電壓標準,這在特定的歷史時期確實起到過加快配電網自身建設的積極作用。
然而事物的發展過程中都有它一定的內在規律,凡在一定歷史條件下起過積極作用的,當歷史發展到更高階段或層次時,其消極不利或限制作用的另一面也會顯現出來的。10千伏電壓等級在電網發展過程中的作用也是如此。
自改革開放以來,隨著城鄉經濟的快速發展,各項工作重心都轉到以經濟建設為中心上來,用電負荷也隨之在大幅度地增長。為此,在高負荷集中區,10千伏電壓等級供電的薄弱點與不適應性也就顯現。在電力負荷密度與用電量大幅度增長的狀況下,如仍以10千伏供電實難滿足負荷快速增長的需求。因10千伏線路輸電功率只有300~2000kW,送電距離只有8~18km。當供電負荷密度為20~30kW/km2時,供電半徑為10~12km,當負荷密度超過40~50kW/km2時,其供電半徑不足8km。而在農村的10千伏線路其送電距離大多超過15km,有的山區農村還達到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,從而嚴重影響百姓生活用電,
此外,從中壓配電網的發展而言,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10千伏供電負荷負荷增長的需求,就必須增建35千伏變電所的數量。在高負荷密集區,當用電負荷密度達3~5萬kW/km2時,10 千伏供電半徑僅為1km。如仍以10千伏向用戶供電,則需建設更多的35千伏變電所才能滿足供電質量的要求。對于負荷密集區來說,在10千伏線路建設、基建用地、線路走廊、運行管理及節能降耗等諸多方面都存在著難以解決的問題。為此,高負荷密集區中壓配電網的發展,應大力推行20千伏電壓等級送電,它必然會顯現出諸多優越性。
二、20千伏電壓等級送電的優越性
在電網結構與參數相對不變的狀況下,電網的低電壓運行是導致電能損耗增加的主要原因,所以提高運行電壓是降低網損的重要舉措。通過10千伏與20千伏送電線路的電流與功率損失的對比可以得到證明。
設線路在輸送P負荷運行中,若以10千伏送電則有:

這表明用相同截面導線輸送同樣的功率,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,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,在電力負荷密度和用電量快速增長的區域,為滿足客戶用電負荷持續增長的需求,必須積極著手解決中壓配電網,如何向更加節能、高效、合理配置電力資源的發展問題。在高負荷密集區,電力負荷密度達,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絡的節能降耗。據此,在中壓配電網的升級改造中,應積極推廣采用20千伏電壓送電,這對電網的發展而言,也是一個革命性的變化,采用20千伏送電,可合并通道,簡化電壓等級層次,減少重復降壓(即以 110/20替代110/35/10)這樣可有利于降低電網運行中電能損耗,從而提高電能使用效率,同時也有利于節能減排。
如以20千伏電壓等級送電,輸送功率可達800~500kW,送電距離可達15~35km。在電力負荷密度為20~35kW/km2時,其供電半徑可達18~20km,如負荷密度為60~70kW/km2時,其經濟供電半徑可達14~15km。據此,在電力負荷密度和用電量大幅度增長及經濟發展速率大的區域,采用20千伏作為中壓配電網的電壓等級,具有如下的優越性。
(1)在線路導線截面和電流密度相同情況下,線路在輸送相同功率時,采用20千伏送電比10千伏,其供電半徑可增加一倍,線路的經濟負荷距可增大約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大一倍。這樣在同一地區內設置的變電所數量可減少一半。
(3)線路在輸送等量功率和相同供電半徑時,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)在相同電力負荷密度下,采用20千伏送電比10千伏,其配電饋線的出線回數可減少一半。(這對線路走廊困難地區更有現實意義)
(5)對配網減少投資而言,采用20千伏送電比10千伏,其導線可節省有色金屬耗量1/3以上,基建投資節省40%。
三、結束語
在中壓配電網的建設中,20千伏電壓等級的采用,有利于減少變電次數,簡化電壓等級層次,這對電力負荷密集區,不僅可降低網損及基建投資,而且還可解決基建占地和線路通道的困難,這對中壓配電網升級改造很有意義。
但對目前負荷增長不大,電網又能安全平穩運行的,不一定非得改成20千伏電壓等級。電力負荷在短期內編號不大的,也要擇機而行。中壓配電網的改造中,如何在原有供電網絡上無縫對接成新電網,需要綜合考慮諸多因素。從供用電雙方來講,均會涉及原設備的技術改造和投資回收問題,需要統籌考量,因地制宜。為此,20千伏電壓等級的發展,其實是一種未來和現實的博弈。
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