智能電網(wǎng)要求下的20kV配網(wǎng)建設(shè)需求分析

汪濤

摘要：智能電網(wǎng)是輸配電技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，國(guó)家可基于實(shí)際情況規(guī)劃智能電網(wǎng)建設(shè)。我國(guó)于2009年5月提出了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，國(guó)家配電網(wǎng)是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的改造建成，人們更加強(qiáng)調(diào)智能配電網(wǎng)的完善，從而有效提高供電質(zhì)量。文章探討了智能電網(wǎng)要求下的20kV配網(wǎng)建設(shè)需求分析，并提出了實(shí)用性應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；配網(wǎng)建設(shè)；建設(shè)需求；輸配電技術(shù)；電網(wǎng)系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM76 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0172-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.083

傳統(tǒng)配電網(wǎng)均是供方主導(dǎo)、單項(xiàng)供電，且大都是基于人工管理運(yùn)營(yíng)，而智能配電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)的是潮流雙向流動(dòng)，其運(yùn)行亦是高度自動(dòng)化的。智能電網(wǎng)的發(fā)展可鼓勵(lì)消費(fèi)者知情參與，且適應(yīng)于各種電源種類與電能儲(chǔ)存方式，亦可推動(dòng)現(xiàn)代化新產(chǎn)品、新服務(wù)、新市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，從而為人們提供適應(yīng)的電能質(zhì)量，可合理優(yōu)化電力資源調(diào)配，以便加強(qiáng)運(yùn)作效率。其可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制與修復(fù)，能夠更好地預(yù)防系統(tǒng)運(yùn)行故障，可于自然事故與人為事故下穩(wěn)定運(yùn)行。智能配電網(wǎng)安全性極高，且可以抵擋各類進(jìn)攻，能夠保護(hù)用戶供電連續(xù)不停，智能配電網(wǎng)可提供高質(zhì)量電能，從而滿足更多客戶的要求，確保客戶設(shè)備正常運(yùn)行。因此探討智能電網(wǎng)要求下的20kV配網(wǎng)建設(shè)需求分析，對(duì)智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展有著極大推動(dòng)作用。

1 智能配電網(wǎng)

1.1 智能配電網(wǎng)簡(jiǎn)述

智能配電網(wǎng)可以說(shuō)是目前世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的電網(wǎng)系統(tǒng)，此類概念是2011年美國(guó)電力科學(xué)研究院提出的，且將2003年提出的《智能電網(wǎng)研究框架》進(jìn)行了定義，其集成了傳統(tǒng)現(xiàn)代電力工程技術(shù)和高級(jí)傳感與監(jiān)視技術(shù)以及信息和通信技術(shù)輸配電系統(tǒng)，其具備更為健全的性能，從而為用戶提供相應(yīng)的增值服務(wù)。國(guó)家配電網(wǎng)為整個(gè)電力系統(tǒng)的重要內(nèi)容，近年來(lái)的電力系統(tǒng)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)和城市網(wǎng)絡(luò)改造完成之后，該采取怎樣的智能配電網(wǎng)管理方式，從而提高供電質(zhì)量，以便完善智能配電網(wǎng)建設(shè)。智能配電網(wǎng)安全性極高，可有效抵制各種進(jìn)攻，從而保護(hù)用戶連續(xù)供電，智能配電網(wǎng)可有效提升電能質(zhì)量，保證其有效值與波形滿足各方面要求，這樣也能確保用戶設(shè)備正常運(yùn)行。

1.2 國(guó)內(nèi)20kV配電網(wǎng)發(fā)展

我國(guó)提出20kV電壓等級(jí)歷經(jīng)了很漫長(zhǎng)的時(shí)間，在20世紀(jì)70年代末，可以說(shuō)我國(guó)已經(jīng)可將諸多復(fù)雜的中壓配電壓統(tǒng)一到了10kV工作；之后隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力負(fù)荷不斷增加，20世紀(jì)90年代開(kāi)始，鄭州工業(yè)學(xué)院與武漢高壓研究所提出了關(guān)于20kV配電電壓的使用問(wèn)題；1992年，我國(guó)公布了《標(biāo)準(zhǔn)電壓》，其間提出了20kV標(biāo)準(zhǔn)電壓，且指出了為用戶要求時(shí)使用；到了1993年，我國(guó)蘇州工業(yè)園區(qū)開(kāi)始使用了20kV配電電壓等級(jí)，到了1996年就開(kāi)始投運(yùn)；之后就是北京、上海等地都紛紛對(duì)20kV配電電壓等級(jí)實(shí)行了全面論證；2003年，我國(guó)遼寧本溪供電公司在南芬地區(qū)使用了20kV配電，同時(shí)也獲得了很大的經(jīng)濟(jì)效益，這也是我國(guó)第一個(gè)使用20kV架空線路的單位；到了2007年8月，我國(guó)江蘇省電力公司發(fā)布且推廣應(yīng)用了20kV電壓等級(jí)。

2 20kV配電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)分析

2.1 配電容量大

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)用戶負(fù)荷密度不斷加大，傳統(tǒng)10kV配電網(wǎng)容載比根本適應(yīng)不了現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展需求，這時(shí)就嚴(yán)重影響了供電可靠性，且應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)增加新電源點(diǎn)，以便滿足各種負(fù)荷需求。不過(guò)因這些地區(qū)所處地方均是經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速的開(kāi)發(fā)區(qū)，這時(shí)的站點(diǎn)、線路走廊、上級(jí)電源點(diǎn)選擇應(yīng)非常嚴(yán)格。線路使用條件不變時(shí)，其電壓等級(jí)是逐漸上升的，且線路輸送容量亦會(huì)增加1倍。

2.2 線路末端電壓水平高

線路電壓損失率應(yīng)強(qiáng)調(diào)電阻、電抗、有功/無(wú)功功率的重要性，其負(fù)荷不變時(shí)，20kV輸電線路電壓降損失率低；如果負(fù)荷增多至4倍，20kV輸電線路電力損失率與10kV是相同的。這時(shí)對(duì)電壓質(zhì)量要求偏高位置，其20kV電壓等級(jí)良好性十分突出。

2.3 降低線損

功率損耗降低百分?jǐn)?shù)對(duì)電網(wǎng)升壓之后的有功功率耗損十分重要，其間10kV電網(wǎng)升壓之前的電壓與20kV電網(wǎng)升壓之后的電壓是不同的。10kV供電半徑偏短且其耗損量大，供電負(fù)荷偏小且負(fù)荷密度大的問(wèn)題十分顯著。相同供電半徑下可使用相同界面導(dǎo)線，20kV線路輸送功率大于10kV；相同負(fù)荷密度條件下，20kV供電半徑大，其供電面積更大。

2.4 減少出現(xiàn)數(shù)目

20kV電壓等級(jí)提升之后，輸送和10kV電壓相同容量時(shí)，其間導(dǎo)線需要截面面積會(huì)有效減小，這時(shí)就降低了有色金屬投資，也就是能節(jié)約資源，同時(shí)也節(jié)約了線路投資。20kV電壓等級(jí)的引進(jìn)可有效節(jié)約更多的線路走廊，以便縮減電力設(shè)施設(shè)備的占地資源，而這對(duì)城市土地有著極大作用。

3 20kV配電網(wǎng)建設(shè)

3.1 20kV配電網(wǎng)建設(shè)實(shí)施

20kV配電網(wǎng)建設(shè)往往是分為10kV配電網(wǎng)成熟區(qū)域，中壓配電網(wǎng)空白、薄弱區(qū)域或其余區(qū)域。10kV配電網(wǎng)成熟區(qū)域強(qiáng)調(diào)的是此類區(qū)域內(nèi)電力需求量增加趨近于穩(wěn)定狀態(tài)，10kV中壓配電線路主要是電纜，而當(dāng)下已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了手拉手環(huán)網(wǎng)接線和開(kāi)環(huán)運(yùn)行十分成熟的配電系統(tǒng)，較短期間之內(nèi)應(yīng)維持10kV不變，這時(shí)可使用增容改造來(lái)滿足負(fù)荷的增長(zhǎng)。10kV電力設(shè)備到了使用期限之后再引進(jìn)20kV電壓等級(jí)；中壓配電網(wǎng)空白或薄弱區(qū)域，通常老城區(qū)外的新型工業(yè)園區(qū)和開(kāi)發(fā)區(qū)與居住區(qū)等，其間相關(guān)的塊均是相對(duì)獨(dú)立和完整的，應(yīng)全面預(yù)測(cè)負(fù)荷密度區(qū)域，區(qū)域中并無(wú)變電站布點(diǎn)和配電網(wǎng)十分薄弱。此區(qū)域可有效推廣20kV電壓等級(jí)，從而不斷擴(kuò)大20kV配電網(wǎng)絡(luò)；其他區(qū)域則強(qiáng)調(diào)的是10kV配電網(wǎng)已經(jīng)有著相應(yīng)的規(guī)模，但傳統(tǒng)配電網(wǎng)根本適應(yīng)不了現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展需求。而此區(qū)域可被劃分為20kV、10kV混供區(qū)域，從而給新用戶接入20kV，以便降低運(yùn)行模式成本，但應(yīng)限制10kV接入。其間10kV、20kV共同運(yùn)行時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換掉10kV設(shè)備，從而盡可能減少10kV配電網(wǎng)供電區(qū)域，以便逐漸完善20kV配電網(wǎng)建設(shè)。

3.2 20kV配電網(wǎng)建設(shè)實(shí)施步驟

通常20kV配電網(wǎng)實(shí)施之前應(yīng)全面分析配電網(wǎng)現(xiàn)狀與電力需求增長(zhǎng)及土地資源等類因素，之后再全面分析。20kV配電網(wǎng)實(shí)施通常可分為下述三個(gè)方面：

3.2.1 加強(qiáng)逐臺(tái)主變升壓改造。目前的配電網(wǎng)已十分成熟，不過(guò)這根本適應(yīng)不了現(xiàn)代化社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，且土地資源缺乏，根本找不到新站點(diǎn)。應(yīng)對(duì)變電所中的主變逐臺(tái)進(jìn)行改造，從而將20kV配電網(wǎng)逐漸建成。不同電壓等級(jí)下的饋線是不同的，且應(yīng)為其添加相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)變壓器，以此加強(qiáng)供電可靠性。

3.2.2 加強(qiáng)新建站點(diǎn)過(guò)渡。目前的中壓配電網(wǎng)較為薄弱，其負(fù)荷增長(zhǎng)很快，這使得變電站落點(diǎn)容易的地方總是新開(kāi)發(fā)區(qū)，在此類區(qū)域構(gòu)建110/20kV變電站，這樣才能提供相關(guān)服務(wù)為新報(bào)裝用戶，10kV用戶設(shè)備到了使用期限之后，再將其升壓至20kV。應(yīng)于不同電壓等級(jí)饋線上添加聯(lián)絡(luò)變壓器，以此提高變電站之間負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，這樣才能增強(qiáng)供電可靠性。

3.2.3 建設(shè)中應(yīng)注意的問(wèn)題。往往新建成的110kV變電站應(yīng)不斷加強(qiáng)其負(fù)荷供電，而新建配網(wǎng)線路應(yīng)和現(xiàn)在的10kV互相聯(lián)系，以此增強(qiáng)其高負(fù)荷下可靠供電。但這時(shí)如果使用20kV就務(wù)必于10kV配電網(wǎng)區(qū)域中規(guī)劃單獨(dú)的20kV供電。但目前是沒(méi)有20kV電源點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)替換和完善設(shè)備，不過(guò)不可實(shí)現(xiàn)停電改造。

用戶方的配電設(shè)備諸多，比如變壓器、電壓互感器、電流互感器等，這些均需進(jìn)行全面改造與更換。如果涉及的用戶數(shù)量極多，這時(shí)就很難形成統(tǒng)一，但最終有不少110kV變電站的規(guī)劃與建設(shè)，不過(guò)20kV電壓等級(jí)會(huì)受到極大的限制。配網(wǎng)電壓提高到20kV時(shí)，需要改變更多，比如架空線更換絕緣子時(shí)，其間線間距會(huì)不斷增大，電纜亦會(huì)因絕緣水平缺乏而被更換，斷路器與隔離開(kāi)關(guān)就需要再次選擇，但同時(shí)電流互感器與避雷器亦應(yīng)隨之更換，而用戶處的變壓器也應(yīng)進(jìn)行改造。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升推動(dòng)了智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，而智能電網(wǎng)是現(xiàn)代化世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革最新的電網(wǎng)建設(shè)，可以說(shuō)這是未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)具備良好的自愈性，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行連續(xù)不斷的在線自我評(píng)估，從而給出相應(yīng)的預(yù)防性控制手段，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)其間存在的問(wèn)題與故障隱患，其系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)及零售電力市場(chǎng)進(jìn)行無(wú)縫連接，亦可推動(dòng)電力交易的有序開(kāi)展，使得資源配置最優(yōu)化，從而優(yōu)化電力產(chǎn)品的全壽命周期。智能電網(wǎng)可用于發(fā)電和分布發(fā)電模式，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷處的交互。但盡管我國(guó)智能電網(wǎng)配網(wǎng)建設(shè)飛速發(fā)展，其間仍存在諸多不足之處，這也說(shuō)明探討智能電網(wǎng)要求下的20kV配網(wǎng)建設(shè)需求分析，對(duì)智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展有著極大的推動(dòng)作用。本文分析了智能配電網(wǎng)，并對(duì)20kV配電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，探討了20kV配電網(wǎng)建設(shè)，為職能電網(wǎng)建設(shè)水平的提升提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉平，馬新明，戴迪.20kV電壓等級(jí)應(yīng)用的探討[J].電氣開(kāi)關(guān)，2010，（6）.

[2] 方旭東，李智.20kV配電網(wǎng)優(yōu)越性及現(xiàn)實(shí)建設(shè)中存在問(wèn)題的探討[J].電氣開(kāi)關(guān)，2010，（5）.

[3] 劉開(kāi)俊，宋毅.主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃理論與實(shí)踐方向探索[J].電力建設(shè)，2015，（1）.

[4] 高亦南.10kV與20kV混供電網(wǎng)中配電變壓器的選型

[J].電力設(shè)備，2008，（9）.

（責(zé)任編輯：小 燕）