（国网浙江桐乡市供电公司 浙江桐乡 314500）
摘要：中压配电是高压输电与低压配电之间的桥梁。目前，我国大多数城市的中压配电网大都采用10kV电压，也有少数采用20kV和35kV电压。在当今城市用电负荷日益增长的情况下，增强电网供电能力，提高中压配网电压，简化电压序列成为供电企业迫切解决的问题。本文就城市20kV中压配电网的优化进行了分析。
关键词：城市；20kV中压配电网；优化
一、20kV的电压等级重要应用价值
20kV的电压等级的重要应用价值可以从一下几个方面进行分析：其一，采用20kV的电压等级，确保导体内的电流能在相等数值情况下，与10kV的相比20kV电压等级的传输功率明显较大，而且在同等电路传输功率的情况下，电压的等级也被提上了一倍，电流则在原基础上减少了一半，此时电压与线路的功率损耗会在很大程度上减少。其二，20kV的电压等级线路承载负荷能力明显提升，比10kV高了一倍。使用20kV的电压等级，能较大程度上减少变电站以及设备的数量，使得我国土地资源的维护以及运行费用有明显的减少。其三，在应用范围方面，20kV的电压等级的供电半径比10kV电压等级长一倍，较10kV电压等级，20kV的电压等级能覆盖到一些电源极稀疏的偏远农村与郊县，也是说20kV的电压等级的覆盖率比10kV等级电压的大三倍，也降低了电路的损耗量。其四，20kV的电压等级的电能质量较好，对于10kV等级电压来说，20kV的电压等级的电路不会因线路过长而出现末端电压较低的情况，而且20kV的电压等级能满足高负荷密度的供电需求。
二、20kV引入的可行性分析
20kV对中压配电网的影响
由理论分析可知，相比于10kV中压配电电压等级，20kV具有减少电压损失、增大输送功率、扩大供电范围、降低线损、节约有色金属等技术优势。此外，采用20kV取代10kV电压等级，还可以减少主变低压侧的短路电流。
20kV可行性分析
20kV作为中压配电电压等级，在技术性能上较10kV存在一定的优势。然而，只有技术上可行，才能保证20kV的广泛使用。一方面，20kV的电气设备应该具备生产能力且造价合理；另一方面，对于20kV的运行和管理经验需要不断积累。
目前，20kV设备的生产技术比较成熟，依靠国内水平生产供应20kV设备是完全有保障的；20kV设备的造价比10kV设备有所增加，总体增加幅度在5%～15%的范围内。在20kV运行管理方面，国内对于20kV线路升压改造、过电压保护、防雷问题、继电保护方案等都有成熟的运行方案。所以，在我国城市电网采用20kV作为中压配电电压等级，在技术上是可行的。
三、20kV配电网技术原则分析
20kV网架结构
供电半径
高负荷密度区，供电半径宜控制在3km以内；中等负荷密度区，供电半径宜控制在5km以内；低负荷密度区，根据负荷实际情况核算电压降，供电半径可以适当放大，一般不宜超过10km。
架空系统网架结构
架空线路可采用手拉手接线或多分段适度联络接线。20kV架空线路应依据线路长度、负荷水平和装接配变情况进行分段，一般分为3～4段，每个分段装接配变容量4000～6000kVA。支线接入配变超过5台或接入容量超过3000kVA时应装设分支断路器。
电缆系统网架结构
电缆线路主要采用单环网、双环网、双放射或N供一备接线。
配电变压器
①20kV配电变压器容量在30～1600kVA之间，公变容量宜选择1250kVA以下。②20kV配电变压器的接线组别：Dyn11。③可根据环境需要选用柱上变压器、组合式箱变或干式变压器。柱上油浸配变容量不宜超过315kVA，应选用全密封结构；组合式箱变中油浸配变容量不宜超过630kVA；干式配变容量不宜超过1000kVA。
继电保护
（1）20kV馈线及主变20kV侧均配置反映接地故障的零序保护：馈线零序电流宜取自套在间隔出线电缆上的穿芯式CT；主变20kV侧零序保护电流取自主变20kV中性点或接地变中性点电流互感器。
（2）220／110／20kV三圈变的20kV侧应配置反映相间故障的复合电压闭锁过流保护，当主变20kV侧采用双分支开关时，为了保证选择性，复合电压闭锁过流保护应在每个分支上均配置，电流分别取自对应的分支CT，电压取自分支对应的母线PT。
（3）配电变压器容量为500kVA及以下时采用熔丝保护时，熔丝熔断特性应满足200A电流下熔断时间小于60ｍs；考虑到零序电流保护整定值很难与熔断器的熔断曲线配合，当配电变压器容量在630kVA及以上时，配电变压器应配置反映相间故障的电流保护和反映接地故障的零序保护。
四、城市20kV中压配电网优化规划概述
配电网规划是指在统计历史负荷增长并进行未来负荷预计増长的前提下，基于现有网络架构及负荷分布情况，构建新的网络连接方式及设备配置方案，满足一定的技术和经济指标。也就是在确定所在区域当前配电网架、电源和负荷分布及未来的发展趋势前提下，规划设计一个满足各类约束性条件的配电网络架构，使得其对应的技术经济优化目标函数最优。其中技术性指标包括电能质量、供电可靠性等。
五、20kV配网的规划特征
1由于配电线路的送电能力提高，导致配电线路数量减少
按照城网规划的原则，按经济电流密度选择导线截面。相同导线，供电半相等，电压由10kV提升至20kV，送电能力提高1倍，减少了中压配电线路的数量和线路通道用地。
2增大中压线路的供电半径
假设配电线路的供电范围为夹角的扇形，配电线路的电压降百分数如下式所示：
2）电源点的20kV供电半径按1.5～2.5公里规划，20千伏主干线路长度控制在2.5～3.0公里内。
3）配网应依据电源点的位置和负荷分布，按地理情况分成若干个相对独立又能互供的分区，各配网分区应有大致明确的供电范围，供电范围互不交叉，一般以主要道路或其他自然环境划界，不交错重叠。各配网分区范围应随电源点的增加及负荷的增长进行调整，但应合理规划，避免重复建设。
4）A地道路是配网建设的依托。每个街坊周边的道路上应留有电缆的走廊和过路管通道。电缆通道及过路管应根据规划结合道路建设尽量一次建成，建设电缆通道时应同时考虑主网规划中的220kV电缆通道和配电自动化所需的通讯线路的建设。
5）由于市政管线规模较大，在A地区的部分道路上规划有市政共同沟。中压电缆通道在共同沟有条件的条件下，考虑进沟敷设。在没有条件的路段，则根据单元开发的特点，及A地区道路人行道较窄的实际条件为每个单元预留至少一个市政配电系统接入点。
2注意事项
1）据其他国家和城市20kV系统升级改造的经验，对于配电20kV的电压等级的接线形式采用双环网或单环网，而由于主环上不可能设置过多的用户分散接入点，只能采用局部集中接入的形式，建议供电部门结合20kV配网设计对集中接入所用的开关站的设置等相关问题进行考虑，以解决集中接入问题。
2）建议配网主环网由供电企业进行建设，便于统一建设、统一维护，提高配网的可靠性。
3）在推广应用20kV电压等级的过程中，无论是新建20kV中压配电网或在10kV配电网基础上改造，一些基础性的技术政策应认真对待，如中性点运行方式、配电变压器的接线方式、配电体制、开关站的配置等。
结语
电力系统作为生产建设和居民生活的核心产业，电力行业也是国家发展的重要支柱，所以电力设施的规划及建设要有一定的预见性，作为电网规划人员，我们必须明确城市电网规划设计的基本思路、需要遵循的原则以及任务和目标等，分析城市电网规划设计中的关键技术，为城市电网规划提供可靠的依据。
随着社会经济的不断发展，我国电力使用率越来越高，我国传统的配电网络容载已经无法满足国民的用电需求，进而使得我国电力系统的可靠性受到影响。目前，我国电力系统部门的重要任务就是找出符合人们用电负荷量的方法。我国社会用电负荷呈现出较快增长趋势，较10kV来说20kV优势尤为明显，上文就针对城市20kV中压配电网的优化及规划特征进行了简要分析。
参考文献
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[3]陈晖.20kV中压配电网建设与改造在客户侧的思考[J].中华民居，2011，08:102-104.
论文作者:楼丹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：电压论文; 等级论文; 中压论文; 线路论文; 负荷论文; 电流论文; 配电网论文; 《电力设备》2017年第26期论文;