關于城市20kV中壓配電網的優化探析

肖鈺　倪爾康

摘 要：城市配電網作為連接城市終端用戶及電力發輸電系統的橋梁，起著分配電能的作用，直接關系到用戶的用電質量，其安全穩定運行關系人民生活質量及城市的經濟發展狀況，其優化規劃關系重大。在當今城市用電負荷日益增長的情況下，增強電網供電能力，提高中壓配網電壓，簡化電壓序列成為供電企業迫切解決的問題。本文就城市20kV中壓配電網的優化進行了分析。

關鍵詞：城市；20kV；中壓；配電網；優化

一、20kV的電壓等級重要應用價值分析

第一，采用20kV的電壓等級，確保導體內的電流能在相等數值情況下，與10kV的相比20kV電壓等級的傳輸功率明顯較快，而且在 同等電路傳輸功率的情況下，電壓的等級也被提上了一倍，電流則在原基礎上減少了一半，此時電壓與線路的功率損耗會在很大程度上減少；第二，20kV的電壓等級低壓側的單臺變壓器容量有明顯提升，比10kV高了一倍。使用20kV的電壓等級，能較大程度上減少變電站以及設備的數量，使得我國土地資源的維護以及運行費用有明顯的減少；第三，在應用范圍方面，20kV的電壓等級的供電半徑比10kV電壓等級長一倍，較10kV電壓等級，20kV的電壓等級能覆蓋到一些電源極稀疏的偏遠農村與郊縣，也是說20kV的電壓等級的覆蓋率比10kV等級電壓的大三倍，也降低了電路的損耗量；第四，20kV的電壓等級的電能質量較好，對于10kV等級電壓來說，20kV的電壓等級的電路不會因線路過長而出現末端電壓較低的情況，而且20kV的電壓等級能滿足高負荷密度的供電需求。

二、20kV配網的規劃特征分析

2.1、由于配電線路的送電能力提高，導致配電線路數量減少

按照城網規劃的原則，按經濟電流密度選擇導線截面。相同導線，供電半相等，電壓由10kV提升至20kV，送電能力提高1倍，減少了中壓配電線路的數量和線路通道用地。

2.2、增大中壓線路的供電半徑

假設配電線路的供電范圍為夾角的扇形，配電線路的電壓降百分數如下式所示：

導線阻抗（R、X）、供電范圍夾角（α）及負荷密度（σ）不變，供電半徑和電壓的關系：

可見，電壓由10kV提升至20kV，供電半徑大1.587倍，供電面積擴大2.5倍，也就是擴大220kV的供電范圍。

2.3、降低電能損耗

節能降損效益可觀，以采用相同導線輸送相同功率的電能為例，送電線路壓降：

相同的線路參數和輸送功率，20kV線路和10kV線路壓降比：

電壓由10kV升至20kV后，送電壓降可減少75%，明顯改善用戶端的電壓質量。

2.4、配網組網形式要求為開關站提供預留的建設空間

由于20kV配電電纜比以前10kV電纜的傳輸容量大，而單個的用戶容量有限，為保證電纜的充分利用，將在干線配電電纜末端配置開關站，這樣的配網組網形式就要求為開關站提供預留的建設空間。

2.5、20kV開關站應規劃在區域負荷中心

20kV開關站應規劃在區域負荷的中心為多個建筑提供電源，并注意與市政電力線路的連接及進出線方便。

2.6、20kV開關站轉供容量宜為20～30MVA

20kV開關站的出線回路數和轉供容量應滿足配電分區的負荷要求，其轉供容量宜為20～30MVA。

三、規劃實例

以某合作區A地為例，A地的高開發強度帶來較高的負荷密度，而在高負荷密度地區采用20kV供電，能夠較好的解決10千伏配電電壓較低而導致的輸送容量小、供電半徑小、線路通道擁擠、線損大等供電能力不足的問題，從而形成較為穩定、充裕的供電系統。

第一，主變并列，環網接線采用同一變電站不同變壓器之間的環網接線模式，20kV配電線路從變電站一臺主變的低壓側母線配出，經過若干用戶后，環回本變電站另一臺主變的低壓側母線，一進一出，按2路配網出線算。

第二，電源點的20kV供電半徑按1.5～2.5公里規劃，20千伏主干線路長度控制在2.5～3.0公里內。

第三，配網應依據電源點的位置和負荷分布，按地理情況分成若干個相對獨立又能互供的分區，各配網分區應有大致明確的供電范圍，供電范圍互不交叉，一般以主要道路或其他自然環境劃界，不交錯重疊。各配網分區范圍應隨電源點的增加及負荷的增長進行調整，但應合理規劃，避免重復建設。

第三，A地道路是配網建設的依托。每個街坊周邊的道路上應留有電纜的走廊和過路管通道。電纜通道及過路管應根據規劃結合道路建設盡量一次建成，建設電纜通道時應同時考慮主網規劃中的220kV電纜通道和配電自動化所需的通訊線路的建設。

第四，由于市政管線規模較大，在A地區的部分道路上規劃有市政共同溝。中壓電纜通道在共同溝有條件的條件下，考慮進溝敷設。在沒有條件的路段，則根據單元開發的特點，及A地區道路人行道較窄的實際條件為每個單元預留至少一個市政配電系統接入點。

四、結語

電力行業也是國家發展的重要支柱，所以電力設施的規劃及建設要有一定的預見性，電網規劃人員必須明確城市電網規劃設計的基本思路，分析城市電網規劃設計中的關鍵技術，為城市電網規劃提供可靠的依據。

參考文獻

[1]張蕾.20kV中壓配電網項目規劃方案設計及綜合評價研究[D].華北電力大學，2014.

[2]陳暉.20kV中壓配電網建設與改造在客戶側的思考[J].中華民居，2011，08：102-104.

[3]周奇璐.城市中壓配電網20kV應用可行性研究[D].華北水利水電大學，2016.

[4]姚春印.城市20kV中壓配電網的優化研究[J].中國房地產業，2016，（17）.