淺析20 k V電壓等級在山東配電網中的應用

張連升 鐘洪霞 鐘海濤 王 寧

（國網山東青州市供電公司，山東 濰坊 262500）

1 山東省配電網現狀分析

目前，山東省城市供電主要采用220 k V、110 k V、35 k V、10 k V、0.4 k V電壓等級，隨著山東省經濟的快速發展，用電負荷快速增長，10 k V配網供電的局限性越來越突出，因此提高配網的供電能力尤為重要。

2 10 k V配網運行的局限性

2.1 負荷集中區域所需的變電站數量較多

隨著負荷集中區域供電需求和負荷密度的快速增長，35／10 k V變電站容量和10 k V線路配電容量有限，造成負荷集中區域的變電站和10 k V線路供電能力不足，因此需要改造或者擴建變電站。但征地民事工作成為了新的問題，地區供電能力不能快速提高，制約了地方經濟的發展。

2.2 配電線路數目巨大

受10 k V線路供電能力制約，負荷集中區域需要建設10 k V線路數量較多，隨之設備數量增多，投資巨大，且線路走廊較多、占地面積大、配網結構復雜、運行和管理困難、線路損耗增多等問題突出。

2.3 配網損耗過高

2.4 配電線路較長，電壓降低較多

隨著城鄉結合部用電負荷不斷增大和用戶對供電質量的要求越來越高，10 k V線路逐漸暴露出其不合理性。由于大量10 k V架空線路供電半徑較長，線路末端電壓偏低，供電電壓質量難以保障。

3 20 k V配網試點的可行性分析

隨著山東省經濟社會的快速發展，采用220／110／20／0.4 k V變壓層次供電將可在以下幾個方面有效解決上述矛盾：

（1）110／20 k V變壓器容量更大，可以減少變電站數量，從而大量減少用地，為國家節省土地資源；

（2）20 k V線路的配電容量是10 k V線路的2倍，可以減少配電線路數量，從而減少設備投資、線路走廊用地、運行成本等；

（3）在輸送容量相同時，20 k V線路比10 k V線路負載電流小，電壓降低少、損耗低，可提高供電質量、提高配網效益。

4 20 k V與10 k V供電能力的比較

4.1 配電容量的比較

衡量一條線路供電能力的首要指標是線路配電容量的大小，配電容量越大線路所能帶的負荷就越高，就能盡可能多地滿足電力用戶的需求。配電容量的數值可以通過以下公式計算：

式中，UN為額定電壓；Ij為線路導線的持續載流量。

當采用20 k V電壓等級配電時，假設導線直徑不變，則20 k V與10 k V的配電容量之比為：

由上式可知，相同條件下20 k V線路配出的容量是10 k V線路的2倍，具有明顯的優勢。

4.2 配網電壓損失的比較

配電線路一般都比較長，這樣就會造成線路末端電壓降低，電壓質量難以保證，下面比較20 k V線路與10 k V線路電壓損失。

電壓損失百分數（%）為：

式中，R、X為線路的參數；P、Q為線路的有功、無功功率。20 k V與10 k V電壓損失比為：

式中，S10為10 k V線路配出容量；S20為20 k V線路配出容量；cosφ1為10 k V線路功率因數；cosφ2為20 k V線路功率因數。

由以上分析可知，在供電半徑和導線線徑相同的條件下，負荷相同時，20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1／4；負荷升高一倍時，20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1／2。

4.3 中壓配電網供電半徑的比較

正是因為中壓配電線路存在電壓損失，所以配電線路的長度不能超出其合理的供電范圍，否則就會影響用戶的電壓質量，這一點由以下公式可以看出：

式中，P、Q為配電線路輸送的有功、無功功率；r、x為配電線路單位長度的電阻和電抗值。

由上式可得供電半徑：

通過計算可得出如圖1所示負荷半徑與負荷密度關系圖。

圖1 允許負荷半徑與負荷密度的關系

由圖和計算可知，20 k V電壓等級配電網，一個變電站的供電面積為1 600 km2；而10 k V電壓等級配電網，一個變電站的供電覆蓋面積僅為400 km2。

4.4 降損比較

近年來，國家提倡節能降耗政策，降低線路功率損耗不但關系著企業的發展，也有利于促進社會的發展。下面比較20 k V配電線路與10 k V線路的功率損耗。

由以上分析可以知道，20 k V線路損耗是10 k V線路的1／4，線路損耗大約降低75%。在環境條件及線路導線持續載流量相同的情況下，20 k V線路配出的容量是10 k V線路的2倍；在供電半徑和導線線徑相同的條件下，負荷相同時，20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1／4；負荷升高一倍時，20 k V配電線路電壓損失是10 k V線路的1／2。

5 結語

配電網采用20 k V電壓，能夠滿足城市電網發展及負荷增長的需求，具有一定的必要性，其在提高中壓配電網的供電質量、降低線路的電壓損失和損耗、增大供電半徑等方面具有明顯優勢。但20 k V配電電壓等級的推廣會影響到整個地區配網的運行、維護，所以推廣前應認真調查、全面規劃，讓技術先進、經濟合理的20 k V配網在不影響社會發展的前提下發揮其內在優勢。

［1］馬蘇龍.20 k V電壓等級在配電網中的應用［J］.電網技術，2008，32（19）.

［2］姜祥生.蘇州工業園區20 k V配電工程［J］.電網技術，1997，21（2）.

［3］孫科.寧波市東部新城采用20 k V配電電壓的探討［J］.浙江電力，2007，26（5）.

［4］程浩忠，姜祥生.20 k V配電網規劃與改造［M］.北京：中國電力出版社，2010.