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摘要：随着现代化建设的不断深入，电力作为二次能源在生产生活中的地位越来越突出。以往服务能力较小的配网系统已经难以适应当下的电力消费需求，20kV配网的设计应用成为业界关注的重点。笔者在文章论述了20kV配网系统的技术优势；并在此基础上针对系统设计和电压电流选择提出了具体看法，以供参考。
关键词：20kV配网；设计原则；保护电流
引言
近年来已有不少电力企业小范围落实20kV配网系统，但由于这项技术要求较为苛刻，因此普及推广的难度也是不言而喻的。比如该配网系统较传统电压等级高，线缆、设备对应的绝缘标准也就比传统装置更高，这无疑会极大的增加造价成本。此外，目前国内尚未完善20kV配网的各项指标，这也需要电力企业从技术方面形成行业规范。可见，对20kV配网系统设计进行探讨，就具有十分重要的现实意义。
一、20kV配网系统的优势
（一）传输能力更强
20kV从投产使用的情况来看，其输送电的负荷性能远超以往的低压配网。根据欧姆定律可以得出，当电网所使用线缆不变则电阻值也就相等。那么若电流取值也相等，电压与电容量呈现出明显的正比例关系，即采用20kV配网的设计方法能够显著提升电网的容量。不仅如此，在系统的整体功率一直的情况下，20kV配网系统的服务半径也能达到将近20km。相比之下，传统低压配网则仅有一半左右，给城市化的扩建发展造成了极大的不便。尤其是电力市场经过改革企业的竞争日益激烈，在配网设计中仍需要考虑到经济性指标。比如20kV相比传统低压配网负荷提升了一倍有余，且其供电的敷设范围也翻了一番。在同等经济投入下，无疑使用20kV配网设计能够达到更出色的输送电能力。
（二）电能损耗较低
电网系统中无功功率损耗一直以来困扰着业界，这一问题难以杜绝只能进行合理的控制。从电力部门提供的数据显示，近几年电网线损正在逐渐攀升，造成了严重的能源浪费。而提高电网的电压等级能够减少线损，这也给20kV配网系统应用提供了依据。比如在额定的输送功率下，线缆中的电流根据电学原理可知降为了原先的一半，那么线损所造成的浪费油超过七成能得到遏制。除此之外，20kv配网系统中有功损耗也得到了一定的改善。根据功率损耗的计算方式可知，若电流越大则损耗越大，电压越大则损耗变小。则20kV的线损降低可以如下计算：
（三）降低建设成本
自改革开放以来，我国城镇居民对电网的需求不断扩大，需要电网及时提高负荷压力。尤其是在繁华的地区，每公里的电力负荷最高可达50MW，因此在设计中就必须考虑到城市的规划进度。通常而言，业界主要通过增加变电所的方式来缓解这一问题。在传统的低压电网中，为了保障持续稳定的供电，就必须大量新建配电所。究其原因，主要是供电面积达不到城市发展的规模，且负荷密度增长过快。密集的配电所建设不仅造成了额外的成本投入，而且还将给后期的运行维护带来负担。而若改用20kV配网系统，则原先的供电面积将扩大一倍，配电所的分布密度也可以明显缩减。一方面能够减少对城市用地的占用，另一方面也可以避免有色金属的浪费。
二、20kV配网系统的设计
（一）线路线缆使用
由于20kV配网系统的电压更高，因此设计中对于各项设备的技术指标要求也更加严格。比如线间距离、杆塔距离等都是设计施工的重点内容，与项目落实有着密切的联系。以往的10kV配网中通常会借助于高度10米左右的水泥杆，在地区分布上呈现出“△”状。这就使得导线与地面的距离过小，容易造成严重的安全事故。而在20kV设计中，为了避免这一现象就必须要扩大间距。根据技术标准20kV配网的导线必须高于地面5.5m，而考虑到施工掩埋和水泥杆的普遍长度，技术人员应该增加横担的长度。此外，在线路线缆的设计中，还需要进行经济指标的换算。一般来说，配网系统的成本主要包括投资和运维两部分成本，目前业界在计算使也通常采用年费法来计算。设计人员应该综合考量系统的花费，并不断优化得出更符合实际情况的方案。
（二）变压器的选择
在20kV配网系统中，变压器也必须进行更换。经过近些年的发展，关于中压变压器的各项技术也相继取得突破，甚至有部分企业已经面向海外出口。在配网设计中，就可以根据项目的实际情况选择合适的产品。在满足电网正常运行的前提下，也要合理的进行成本控制。同时，设计人员还可以将以往110kV的变压器进行改造利用。比如技术人员可以调整接法，使变压器能够将电压等级转化为20kV。这种工艺在操作上较为简单，并不会造成额外的成本投入。相反，通过改接只大量的减少了变压器的购置，进一步缩减了成本。除此之外，技术人员还需要完善断路器等开关设备，确保20kV配网能够安全可靠的投入生产。
（三）完善保护措施
由于我国20kV配网技术起步较晚，因此在保护措施方面还缺乏经验和理论成果。这方面就必须吸取国外的先进技术，完善配网系统运行的相关保护。比如设计人员可以在系统中添加瓦斯保护，一旦设备内部出现了故障则能够及时作出应对，能够极大的降低安全事故发生的概率。其次，要明确保护级差。传统配网级差约为半秒钟，这实际上也给系统运行埋下了安全隐患。在20kV设计中，必须将级差的反应时间进一步控制。比如设计人员可以在支线增设开关，抑或是采取常见的两段式保护措施。最后，接地也是20kV配网设计中的关键一环。根据先关的技术标准，在20kV设计中不能采用传统的直接接地方法。技术人员可以根据线路的长短来具体分析，并采用中心点电阻接地的方法来落实。
三、电压与电流的计算
（一）配网电压的选择
从以上分析不难得出，20kV与以往的低压配网各有所长。虽然在输送电性能和服务能力上，20kV配网系统表现更加出色，但其对电力企业技术、资金等成本要求也相对较高。因此，目前国内要想大面积普及推广仍有一定的难度。电力企业应该结合区域经济的发展势头与自身的技术水平来合理选择，既要满足当前的经济效益，也要兼顾长远的发展需求。笔者建议，电力企业在进行配网系统规划时应该基于年费法来计算，以较低的成本获得更高的收益，为城镇居民提供电力服务。
（二）保护电流的计算
为了确保配网系统能够安全的运行，技术人员还需要对保护电流的阈值进行计算。首先，技术人员应该根据线缆使用情况来分析可承受电流值，并对其进行合理的控制。与此同时，还需要计算系统的整体电流负荷上限，其计算公式如下：
结语
综上所述，目前随着电力消费需求的日益增加，传统低压配网系统已经不适应发展趋势。而20kV配网不仅输送电的能力较以往有巨大的提升，而且还能够减少能源的损耗。在配网系统设计中，技术人员应该结合电力企业的实际情况和地区发展需求来制定合理方案。同时处理好20kV配网中电流、电压等参数标准，在满足使用需求的同时不断促进配网技术的进步。
参考文献
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论文作者:丘丹燕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/20
标签：系统论文; 电流论文; 电压论文; 电网论文; 技术人员论文; 成本论文; 传统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;