深圳市光明新區(qū)20千伏配電網(wǎng)建設的探討

張艷芳

（深圳市西倫土木結構有限公司, 廣東 深圳 518129）

1前言：依據(jù)已編制完的《光明新區(qū)總體規(guī)劃》，未來光明新區(qū)城市定位為深圳西部地區(qū)重要的城市副中心、深圳創(chuàng)新型高新產(chǎn)業(yè)基地及其配套服務區(qū)、深港大都會獨具特色的生態(tài)旅游區(qū)、深圳綠色城市示范區(qū)。光明新區(qū)高標準的發(fā)展定位，并將會帶來用電負荷的快速增長，這對光明新區(qū)電網(wǎng)供電的安全性、可靠性提出了更高的要求。但目前，光明新區(qū)的可開發(fā)的土地資源日益稀缺，可用于電力設施的建設用地越來越少，電網(wǎng)建設與稀缺的土地資源之間的矛盾日益突出。因此，開展對光明新區(qū)新的配電網(wǎng)電壓層次研究，尋找輸送容量更高、輸變電網(wǎng)絡更優(yōu)、工程造價更經(jīng)濟、與現(xiàn)狀光明新區(qū)電網(wǎng)結合更好的替代性配電網(wǎng)電壓層次，在日益緊缺的可用于電力設施建設的土地資源上提高相關電力設施的電能的產(chǎn)出，已成為目前我市所必需開展研究的問題。

2光明新區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展存在的問題

光明新區(qū)現(xiàn)狀配電網(wǎng)主要采用220／110／10千伏三級變電層次，這種變電層次在過去二、三十年深圳市經(jīng)濟由弱至強逐步發(fā)展的時期為電力供應提供了有力的保障。但是，隨著光明新區(qū)工業(yè)化進程的加快以及城市規(guī)劃區(qū)范圍不斷拓展，現(xiàn)狀老城區(qū)內用地日益緊張，光明新區(qū)內各片土地資源開發(fā)規(guī)模不斷加大，導致電力需求旺盛、負荷增長迅速且分布相對集中，導致區(qū)域負荷密度很高，采用10千伏供電的局限性日趨突出。

2.1 110千伏變電站供電半徑越來越小，布點密度較高。目前，光明新區(qū)配電網(wǎng)電壓等級為220／110／10千伏，其中區(qū)內有2座220千伏變電站與7座110千伏變電站。2009年底，光明新區(qū)最高用地負荷為606兆瓦，110千伏電網(wǎng)容載比為2.2，電網(wǎng)供電能力較為富裕。依據(jù)已編制的《光明新區(qū)市政專項規(guī)劃調校》，遠期，光明新區(qū)預測最高用電負荷192萬千瓦，按光明新區(qū)總建設用地面積約為71.81平方公里考慮，光明新區(qū)的負荷密度將達到2.67萬千瓦/平方公里。至2020年，光明新區(qū)所需新增220千伏變電站2座，110千伏變電站15座。加之現(xiàn)狀2座220千伏變電站與6座110千伏變電站，遠期，光明新區(qū)將擁有110與220千伏變電站總的個數(shù)為25座。

2.2 設施用地選址難度大，制約電網(wǎng)發(fā)展。在構建光明新區(qū)110千伏配電網(wǎng)過程中，如此密集的變電站與線路建設，須征用相當數(shù)量的可建設用地，由于110千伏變電站均位于負荷中心布置，而負荷中心處的基本上屬于已建成區(qū)，新建變電站址選址、征地困難以及進出供電線走廊路通道難以落實，致使10千伏的電源點建設不足，變電容載比小，許多110千伏變電站無法滿足N-1要求(即在變電站內其中一臺設備停運的情況下，變電站能保持穩(wěn)定運行和正常供電)。

2.3 工程造價提高。由于110千伏變電站的需深入負荷中心布置，在保證區(qū)域供電質量的前提下，其建設型式與外觀需要求與所在區(qū)域城市風貌與形象相互協(xié)調，因此，在變電站與進出線的建設型式上提出更高的要求。另因負荷中心區(qū)域土地開發(fā)程度高，建筑物密集，人口密度大，在變電站進出110千伏線路架空敷設的走廊路徑選擇上難度相當大。為了能使變電站能按時投產(chǎn)運行，只有將110千伏線路采用電纜敷設。目前深圳110千伏電纜綜合造價為800～900萬/公里，而110千伏架空線的綜合造價為210～380萬/公里，架空線與電纜費用之間相差進2～3倍，致使整個變電站建設工程投資大幅度提高。

綜合上述分析，10千伏配電電壓已越來越不適應光明新區(qū)未來電力負荷增長的要求，儼然己成為新區(qū)電網(wǎng)功率傳送的瓶頸電壓層，且日益加劇配變電設備急速增長與新區(qū)用地緊張之間的矛盾，給配電網(wǎng)建設帶來巨大困難。為解決光明新區(qū)負荷密度地區(qū)10千伏配電網(wǎng)輸送容量小、供電半徑短、損耗大、占用大量線行等問題，有必要提高中壓配電網(wǎng)的電壓等級。

3光明新區(qū)建設20千伏配電網(wǎng)的可行性

光明新區(qū)是深圳第一個"綠色城市"，擔當深圳落實科學發(fā)展觀、構建和諧社會的先鋒試驗基地，現(xiàn)狀采用220／110／10千伏變壓層次供電能力不足的問題日益凸顯。如采用220／20千伏變壓層次供電將可在以下幾個方面有效解決上述矛盾。

表4.1

3.1 單臺220/20或220/110/20電壓等級變壓器裝機容量大，利于減少變電站布點。以蘇州20千伏配電網(wǎng)為例，單臺220/20或220/110/20電壓等級變壓器容量可達到120與240兆伏安，單個變電站裝機臺數(shù)為3×120兆伏安與3（4）×240兆伏安。1座220/20千伏變電站相對于3座3×50兆伏安的110千伏變電站。

3.2 變電站布點減少，供電半徑增大。

依據(jù)經(jīng)濟半徑 L的計算公式：L=ΔU%×Un/[√3 Ijcosφ(r0+tgφ)]。在電壓損失要求一致，負荷不變條件下：L20/L10=U20/U10=2。電壓由10kv升至20kv后，變電站供電半徑增加約1倍左右。10千伏與20千伏變電站供電范圍對比情況，如表4.1所示。從表中看出，220／20KV變電站相比110／10KV，變電站布點少，供電半徑長，建設投資少。

3.3 在導線相同的條件下，20KV線路可輸送的容量高于10KV線路約一倍，可有效減少中壓配電線路的出線回路數(shù)與線路走廊通道。以下列供電容量計算公式為依據(jù)，獲取中壓配電網(wǎng)供電容量數(shù)值。配電容量公式：S=√3×Un×Ij。Un-中壓配電網(wǎng)額定電壓。Ij-線路導線在環(huán)境條件下的持續(xù)載流量。保持原來線路導線線徑不變情況下，經(jīng)計算比較，20千伏電網(wǎng)配電容量為10千伏電網(wǎng)的2倍。隨著線路回路數(shù)減少，線路敷設所需的走廊建設用地與電纜通道也相應減少。

3.4 在輸送容量相同的條件下，20KV線路負載電流更小，單位長度的壓降更小、損耗更低，有利于保障供電質量、提高電網(wǎng)經(jīng)濟效益。采用以下電壓損失計算公式進行計算：ΔU%=[（PR+QX）/Un2]×100%。式中,R、X-配電線路的參數(shù)。Pc、Q-配電線路的有功、無功功率。Un－線電壓。

在用電負荷保持不變情況下，ΔU20%/ΔU10%=1/4。20千伏電網(wǎng)的線路電壓損失是10千伏的1/4；當負荷升高1倍后，ΔU20%/ΔU10%=1/2。上述比較，電壓由10kv升至20千伏后，電壓降可比10kv減少75%；當負荷升高1倍后，電壓降可比10kv減少50%。

4目前國內外已建成的20千伏配電網(wǎng)概況：

在美國，電網(wǎng)公司較多，因均為私營為主，電壓等級的構成和分布較為復雜，尤其是中壓配電網(wǎng)電壓等級較為繁多，不同地區(qū)可能采用不同的中壓配電電壓。目前，美國的電壓序列主要為5級的500/230/115/12.5（20.8.，22.9，24.9，34.5）/0.2 或 345/230/138（69）/12.5（20.8.，22.9，24.9，34.5）/0.2等。

俄羅斯60年代初,經(jīng)多方論證及實踐,已將20電壓等級正式列入國家標準，目前俄羅斯的主要電壓序列是500/220/110/(35)/10(20,6)/0.4千伏或750/330/110/(35)/10(20,6)/0.4千伏，大城市的中壓配電主要采用20千伏，農(nóng)村的中壓配電主要采用10千伏。

現(xiàn)今，80%的歐洲國家，如北愛爾蘭,德國,保加利亞,匈牙利等國的中壓配電均采用20～25千伏。在14個亞洲國家和地區(qū)中，已有9個采用20千伏作為中壓配電電壓等級。

在國內，早在1996年，蘇州電力公司已經(jīng)在占地面積約70平方公里的中新工業(yè)園區(qū)采用了20千伏電壓等級供電，目前已發(fā)展到有1座220千伏、3座110千伏變電站向園區(qū)提供20千伏電源；遼寧本溪供電公司于2002年對所管轄的南芬變電所進行了由66/10千伏升壓至66/20千伏的改造，以適應南芬地區(qū)內供電分散，供電負荷半徑大的特點。

結束語：光明新區(qū)作為深圳市唯一的高端、高新產(chǎn)業(yè)綜合服務新區(qū)，對于提升深圳未來綜合實力起著至關重要的作用。新區(qū)高要求、高標準的城市發(fā)展定位，勢必將帶來新區(qū)大規(guī)模的發(fā)展建設，隨著各高新企業(yè)不斷進駐以及大面積的居住、商業(yè)、物流產(chǎn)業(yè)的快速的發(fā)展，對于土地資源需求也不斷快速提升。而各大產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速發(fā)展，居住人口的不斷增加，自然帶來的新區(qū)內用電量不斷快速攀升。現(xiàn)狀電壓等級配電網(wǎng)供電能力不足，電網(wǎng)建設與土地資源之間矛盾日益尖銳，電網(wǎng)建設相對滯后，致使影響整個光明新區(qū)未來經(jīng)濟與社會的穩(wěn)定健康的發(fā)展。

在光明新區(qū)，20千伏配電網(wǎng)相對于10千伏配網(wǎng)在技術等方面有著較為突出的優(yōu)勢，而且在國內國外20千伏配電網(wǎng)的建設技術較為成熟。因次，對于在光明新區(qū)構建20千伏配電網(wǎng)是解決區(qū)域配電網(wǎng)建設與日益稀缺的土地資源的較為合理與務實的途徑。

[1]配電網(wǎng)"十二五"規(guī)劃技術原則若干問題講解.張祖平.2010.4.

[2]智能電網(wǎng)建設應向.中國能源報.張建華.2010年04月19日.