随着我国经济的迅速发展，电力负荷密度不断增大，10kV配电网的弊端日益明显。为了保证电能质量、降低电能损耗、提高电力系统运行的经济性，我国很多地区已经开展了配电网系统采用20kV电压等级供电的试验和研究。本文在比较了配电网系统采用10kV和20kV供电方案的优劣后，结合长株潭城际铁路电力供电系统，针对10kV配电网向20kV升压改造过程中，出现的中性点接地方式、继电保护整定和无功补偿几大问题进行了较为深入的研究。本文研究的主要内容如下：1.从理论上分析了配电网系统采用20kV电压等级供电的优越性，并阐述了中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地三种中压配电网中性点接地方式，且论述了纯电缆线路、纯架空线线路和由电缆架空线构成的混合线路三种不同类型线路中性点接地方式的合适选择。结合长株潭城际铁路电力供电系统的实际情况进行分析计算，最后得出结论，该系统中性点适合采用经小电阻接地的接地方式。2.根据20kV配电网系统相间电流保护和零序电流接地保护的相关原理，分析了相间电流保护代替零序电流接地保护的可行性。结合长株潭城际铁路电力供电系统的实际情况，进行两相相间短路和单相接地故障的分析，并为其配置了相应的相间电流速断保护和过电流保护以及零序电流速断保护和零序过电流保护，给出了相间过电流保护代替零序电流接地保护的可行性方案。3.从提高功率因数、保证电压质量的角度介绍了确定无功补偿量的相关理论，并结合长株潭城际铁路电力供电系统的实际情况，用MATLAB建立相应模型，对不同车站类型下的电压损耗和功率损耗进行了仿真，得出了合适的无功补偿方式和不同车站类型下线路不采用无功补偿时末端电压刚好下降到合格电压的临界值时的线路长度。