现阶段,我国大部分地区的中压电网都是主要以10 kV电压等级为主,20 kV电压等级为辅。但是20 kV与1 0 k V进行比较,20 kV电压等级有其优势,而10 kV电网则有其局限性。因此,在条件适宜的地方,比如城市的中心区域,具有用电负荷高密度大、土地资源紧张变电站选址困难的特点,或者农村地区,具有距离远、供电跨度大、压降大等特点,电网采用20 kV电压等级是必然的发展趋势。基于我国以10 kV电压等级为主的现状,要将110 kV变电站内的10 kV电网逐步改造至20 kV电网,需要找到一种切实可行并且可靠有效的方法。本文首先在电网容量、电压损失、供电半径、线损、低压侧短路电流、有色金属消耗量、可靠性预测评估、电压偏差指标等方面,对20 kV以及10 kV进行了比较,得出了2 0 kV电网具有较大的优势这一结论。并且阐述了2 0 kV电网在国外的应用,比如日本、新加坡、韩国以及法国、英国、意大利、德国等多数欧洲国家,其都有着广泛的应用;而国内,比如苏州工业园区以及辽宁本溪地区,也逐渐开始了20 kV电网的应用。其次,基于最主要的一次设备-主变压器的改造,提出了一种包含了20 kV和10 kV两种电压等级的双电压变压器,在升压改造中便于过渡;并且研究了主变压器2 0 kV的接线组别,比较了星形和三角形接线;最后结合当前实际运行中的1 0 kV电压等级的变压器,采用反演法研究了主变压器釆用20 kV电压等级后的允许容量,并通过计算得到其额定容量的推荐值。然后,研究了中性点接地方式的改造,提出了一种灵活接地方式,即中性点通过消弧线圈并联电阻接地,既对运行设备的耐压水平要求满足了,保证了供电的安全性,也能区分瞬时和永久故障,而在瞬时故障下不跳闸从而降低线路的跳闸率,保证了供电的可靠性和连续性;并且分析区分了在三种情况下,即电网正常运行、单相瞬时接地故障以及单相永久接地故障时,灵活接地方式的故障原理。接着,研究了继电保护的改造,提出了在10 kV电网的继电保护以过电流保护为主的基础上增加零序过流保护;并且分别分析了20kV的出线、中性点以及变压器的零序保护的配置和整定情况。最后,简单研究了在升压改造过程中,其他主要的一次设备升压的可行性分析和技术要求,比如电力线路、开关柜、断路器等。