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摘 要 根据供电企业20kV的供电专项课题研究成果，结合电网运行实际需要，电力公司应提出引入及推广应用20kV电压等级供电的要求。介绍20kV配电线路的供电效果，通过对20kV的配电线路工程应用中选型、防护、网络结构的介绍，验证20kV配电线路供电的优越性。
关键词 配电线路；工程技术；可行性；节能；应用；趋势
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0065-01
优化配电的电压等级，推广应用20kV供电是根据供电企业经济社会和电网发展的新形势，为解决配网发展的矛盾，转变配网发展方式所作出的一项战略决策。供电企业20kV的供电研究成果、实践试点和应用设想得到了国家电网、中国科协等的充分肯定和支持。在近几年电力严重紧缺的情况下，节能增效成为一个重要的课题，节能增效的措施也层出不穷。在中压配电网中推广应用的20kV电压等级供电，是降损节能、提高供电能力的重要举措。推广这一举措，旨在适应吉安市经济社会和电网发展的新形势，提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，节省土地和通道资源，有力地支持我国的节能增效工作。
1 20kV配电线路的供电可行性
20kV架空配电线路杆塔与10kV架空配电线路杆塔造价相差不大。20kV架空配电线路小转角杆、直线杆与10kV架空配电线路选型相同。20kV架空配电线路全线采用铝芯绝缘导线。20kV电缆选择铝芯电缆造价也不高。供电半径大、供电范围广。
根据规定，10kV架空配电线路供电半径城区为1.5-2.5km、农村为10km。20kV架空配电线路供电半径城区可达5km，农村可达20km。损耗低、效率高。为简化计算，以单根线为例，由公式P线损=I线路2R线路、I线路=P线路/U线路可得：P线损=（P线路/U线路）2R线路。在同样线径、同样输送功率情况下，P线损与U线路平方成反比。显然，20kV架空配电线路比10kV架空配电线路损耗要低得多。同理，由P线路=U线路×I线路可得：当同样线径（I线路相同）情况下，P线路与U线路成正比，此时P线损相同，供电效率η=［（P线路-P线损）/P线路］×100%=（1-P线损/P线路）×100%。显然，20kV架空配电线路比10kV架空配电线路效率要高。安装便捷，运行维护成本与10kV相差无几。10kV用户可通过增加20kV/10kV变压器及相关设备实现从20kV线路接电，无须更换所有设备。从220kV或110kV可直接变压为20kV，省去了35kV变电所和35kV线路，大大降低了供电成本，节省了宝贵的土地和通道资源。
2 20kV配电线路工程应用
2.1 20kV配电线路的选型
20kV架空配电线路应全线采用铝芯绝缘导线，支接线路时应采取可靠保持绝缘的方法。主干线宜选用240mm2导线,支线宜选用150mm2导线，以使主干线导线截面应核算电压降不大于5%。20kV架空线路在工程应用中应充分考虑带电作业的开展：1）要充分考虑配电设施的同一性，减少规格品种。2）配电线路的相间距离要便于常见故障的带电作业处理。3）杆塔的设计应考虑配网发展的分支线和配电变压器的T接。
所有配电设备与导线的连接应采用标准金具，并推广使用节能金具。绝缘导线用的金具应有防进水措施，T接点可使用技术成熟的绝缘穿刺线夹。下列情况可考虑采用电缆线路：1）依据城市规划要求，繁华地区和对市容景观及环境有特殊要求的地区。2）狭窄街道和架空线路走廊难以解决的地区。3）电网运行安全的需要等。
电缆通道根据城市规划建设，变电所、配电所出线的通道数一般为16-24通道，其它路段通道数一般为8-12通道。电缆通道建设时，应考虑排水系统。通信通道应与电缆通道同时建成，在建设电缆通道时一般设置2-4通道的通信通道。在电缆通道的最下层应放1-2层的直径为200mm的导管供粗电缆使用，其他为直径为150mm的导管。
2.2 20kV配电线路的杆塔选型
20kV城市架空配电线路原则上不采用带拉线的杆塔、转角杆、耐张杆宜选用钢管杆或窄基塔，小转角杆、直线杆宜选用水泥电杆。杆塔的选型要与城市环境相协调。
2.3 20kV配电线路的防护方式
在20kV线路的分段开关处和线路的分支处宜装设故障指示器。20kV架空线路必须采取一定的防护措施以防止雷击断线，如：安装避雷器，采用过电压保护器，安装穿刺型（剥线型）防弧金具等。
2.4 20kV配电网络的主要结构
20kV配电线路根据配电网的分类情况采用环式或格式网络结构，开环运行，一般通过柱上开关、环网柜和配电所将线路分段。考虑到负荷转移需要，20kV联络线正常运行时负荷电流宜控制在300A以下。20kV配电网络结构一般有以下3种，可根据供电可靠性要求合理选用。
1）单条线路合理分段，相邻线路“手拉手”，所有线段保证2个及以上电源，开环运行，按照自然发展，形成“三分段四联络”网格式结构，以满足对供电可靠性的特殊要求。2）单条线路合理分段，相邻线路“手拉手”，保证主干线上每段线路双向受电，并提高互供能力。3）单条线路合理分段，逐步实现相邻线路“手拉手”。
3 20kV配电网未来发展趋势
随着20kV配电网的推广应用，其20kV配电设备生产制造技术也将获得长足发展。可以预测，未来的20kV配电网将获得进一步发展。
1）20kV配电网将有较高的供电可靠性。当任何一路20kV线路因检修或故障停运时，能通过倒闸操作，经其他20kV线路继续向该线路的非检修或非故障段供电。当任何一条线路20kV馈电开关因检修或故障停运时，能通过倒闸操作，通过其它20kV线路继续供电。2）20kV配电网将加强电源点之间的联络。电源点之间的20kV配电网主干线，将通过配电所、线路分段/分支设备，形成环形网络（开环运行），以保证当有一个电源点失去时，可以通过20kV配网进行负荷转移，保证安全供电。3）20kV配电网将具有较强的适应性。新建的电缆通道、配电所、变电所建筑将按规划一次建成。当增加新线路或插入新电源站点时，使负荷均衡分布，配电网的网架结构基本保持不变。4）20kV配电设备将越来越优质、安全、可靠，也将出现许多免维护或少维护、操作简单的产品供设计人员选择。配电设施的建设改造也将与周围环境越来越保持协调。
4 结束语
随着社会的发展，通道资源也将十分宝贵。今后，在架空线路或电缆线路走廊的获取上会需要更多的时间跟精力。在经济建设迅速发展中、用电负荷不断增加的情况下，如能选用20kV配电线路供电取代10kV配电线路，既能降低损耗，提高效率，且供电半径大，供电范围广，特别是省去了35kV变电所和35kV线路，能大大降低供电成本，节省宝贵的土地和通道资源。
关键词 配电线路；工程技术；可行性；节能；应用；趋势
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)112-0065-01
优化配电的电压等级，推广应用20kV供电是根据供电企业经济社会和电网发展的新形势，为解决配网发展的矛盾，转变配网发展方式所作出的一项战略决策。供电企业20kV的供电研究成果、实践试点和应用设想得到了国家电网、中国科协等的充分肯定和支持。在近几年电力严重紧缺的情况下，节能增效成为一个重要的课题，节能增效的措施也层出不穷。在中压配电网中推广应用的20kV电压等级供电，是降损节能、提高供电能力的重要举措。推广这一举措，旨在适应吉安市经济社会和电网发展的新形势，提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，节省土地和通道资源，有力地支持我国的节能增效工作。
1 20kV配电线路的供电可行性
20kV架空配电线路杆塔与10kV架空配电线路杆塔造价相差不大。20kV架空配电线路小转角杆、直线杆与10kV架空配电线路选型相同。20kV架空配电线路全线采用铝芯绝缘导线。20kV电缆选择铝芯电缆造价也不高。供电半径大、供电范围广。
根据规定，10kV架空配电线路供电半径城区为1.5-2.5km、农村为10km。20kV架空配电线路供电半径城区可达5km，农村可达20km。损耗低、效率高。为简化计算，以单根线为例，由公式P线损=I线路2R线路、I线路=P线路/U线路可得：P线损=（P线路/U线路）2R线路。在同样线径、同样输送功率情况下，P线损与U线路平方成反比。显然，20kV架空配电线路比10kV架空配电线路损耗要低得多。同理，由P线路=U线路×I线路可得：当同样线径（I线路相同）情况下，P线路与U线路成正比，此时P线损相同，供电效率η=［（P线路-P线损）/P线路］×100%=（1-P线损/P线路）×100%。显然，20kV架空配电线路比10kV架空配电线路效率要高。安装便捷，运行维护成本与10kV相差无几。10kV用户可通过增加20kV/10kV变压器及相关设备实现从20kV线路接电，无须更换所有设备。从220kV或110kV可直接变压为20kV，省去了35kV变电所和35kV线路，大大降低了供电成本，节省了宝贵的土地和通道资源。
2 20kV配电线路工程应用
2.1 20kV配电线路的选型
20kV架空配电线路应全线采用铝芯绝缘导线，支接线路时应采取可靠保持绝缘的方法。主干线宜选用240mm2导线,支线宜选用150mm2导线，以使主干线导线截面应核算电压降不大于5%。20kV架空线路在工程应用中应充分考虑带电作业的开展：1）要充分考虑配电设施的同一性，减少规格品种。2）配电线路的相间距离要便于常见故障的带电作业处理。3）杆塔的设计应考虑配网发展的分支线和配电变压器的T接。
所有配电设备与导线的连接应采用标准金具，并推广使用节能金具。绝缘导线用的金具应有防进水措施，T接点可使用技术成熟的绝缘穿刺线夹。下列情况可考虑采用电缆线路：1）依据城市规划要求，繁华地区和对市容景观及环境有特殊要求的地区。2）狭窄街道和架空线路走廊难以解决的地区。3）电网运行安全的需要等。
电缆通道根据城市规划建设，变电所、配电所出线的通道数一般为16-24通道，其它路段通道数一般为8-12通道。电缆通道建设时，应考虑排水系统。通信通道应与电缆通道同时建成，在建设电缆通道时一般设置2-4通道的通信通道。在电缆通道的最下层应放1-2层的直径为200mm的导管供粗电缆使用，其他为直径为150mm的导管。
2.2 20kV配电线路的杆塔选型
20kV城市架空配电线路原则上不采用带拉线的杆塔、转角杆、耐张杆宜选用钢管杆或窄基塔，小转角杆、直线杆宜选用水泥电杆。杆塔的选型要与城市环境相协调。
2.3 20kV配电线路的防护方式
在20kV线路的分段开关处和线路的分支处宜装设故障指示器。20kV架空线路必须采取一定的防护措施以防止雷击断线，如：安装避雷器，采用过电压保护器，安装穿刺型（剥线型）防弧金具等。
2.4 20kV配电网络的主要结构
20kV配电线路根据配电网的分类情况采用环式或格式网络结构，开环运行，一般通过柱上开关、环网柜和配电所将线路分段。考虑到负荷转移需要，20kV联络线正常运行时负荷电流宜控制在300A以下。20kV配电网络结构一般有以下3种，可根据供电可靠性要求合理选用。
1）单条线路合理分段，相邻线路“手拉手”，所有线段保证2个及以上电源，开环运行，按照自然发展，形成“三分段四联络”网格式结构，以满足对供电可靠性的特殊要求。2）单条线路合理分段，相邻线路“手拉手”，保证主干线上每段线路双向受电，并提高互供能力。3）单条线路合理分段，逐步实现相邻线路“手拉手”。
3 20kV配电网未来发展趋势
随着20kV配电网的推广应用，其20kV配电设备生产制造技术也将获得长足发展。可以预测，未来的20kV配电网将获得进一步发展。
1）20kV配电网将有较高的供电可靠性。当任何一路20kV线路因检修或故障停运时，能通过倒闸操作，经其他20kV线路继续向该线路的非检修或非故障段供电。当任何一条线路20kV馈电开关因检修或故障停运时，能通过倒闸操作，通过其它20kV线路继续供电。2）20kV配电网将加强电源点之间的联络。电源点之间的20kV配电网主干线，将通过配电所、线路分段/分支设备，形成环形网络（开环运行），以保证当有一个电源点失去时，可以通过20kV配网进行负荷转移，保证安全供电。3）20kV配电网将具有较强的适应性。新建的电缆通道、配电所、变电所建筑将按规划一次建成。当增加新线路或插入新电源站点时，使负荷均衡分布，配电网的网架结构基本保持不变。4）20kV配电设备将越来越优质、安全、可靠，也将出现许多免维护或少维护、操作简单的产品供设计人员选择。配电设施的建设改造也将与周围环境越来越保持协调。
4 结束语
随着社会的发展，通道资源也将十分宝贵。今后，在架空线路或电缆线路走廊的获取上会需要更多的时间跟精力。在经济建设迅速发展中、用电负荷不断增加的情况下，如能选用20kV配电线路供电取代10kV配电线路，既能降低损耗，提高效率，且供电半径大，供电范围广，特别是省去了35kV变电所和35kV线路，能大大降低供电成本，节省宝贵的土地和通道资源。