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【摘 要】 随着城市的快速发展和负荷密度的急剧增长，已出现10kV难以适应电力发展的要求，而35kV作为中压配电网的电压等级又具有很大的局限性，20kV就成为迫切的选择。结合金泉工业园区对中压配电网采用20kV电压等级的应用进行研究。
【关键词】 中压配电网 20KV 电压等级 研究
根据国内外的实践证明，在高负荷密度地区，配电网采用20kV电压等级不仅从技术上可以提高配电网的输送能力，改善配网电压质量，降低电能损耗，而且落实到工程实践上，也可以大大减少中压配电线路占用的线路通道，同时有效节省电网建设投资。在电网负荷密度较高的大城市中心区、工业密集区采用20kV电压供电，对解决10kV供电能力有限、线路通道难落实等问题，不失为一种既经济又有效的途径。
1 20kV电压供电的优点
1.1 与金泉工业园区的要求相一致，采用20kV能够节省更多的电能。按3500小时计算，以不考虑节能时的负荷数值（411.25MW）为例进行计算，2020年总电量将达到14.39亿kWh，若采用10kV供电损失电量为2158.5万kWh，若采用20kV供电损失电量为539.7万kWh；若采用20kV供电可节省高中压输电线路，相较于10kV线路长度可缩短一半，因此有色金属的消耗量也相应减少50%。
1.2 在预测负荷水平的基础上若采用20kV供电，一年将节约6504.28吨标准煤和6504.28万升净水，同时减少4422.91吨碳粉尘、1.62万吨二氧化碳、487.82吨二氧化硫、243.91吨氮氧化物等污染物的排放。
1.3 适应探索“能推广、能复制、能实行”的金泉工业园区市的发展建设模式的要求，尤其是在全国多数城市配电网建设过程中面临着通道走廊紧张，电缆投资过大的问题。
1.4 采用20kV供电可减少110kV变电站的个数和相应电力设施布点，更好的满足金泉工业园区整体生态景观及环境的要求；
1.5 适应国网公司对于20kV配电网的建设要求，是进行20kV试点的契机。尤其是在国内部分省区已经开展20kV中压配电电压等级的试点工作的背景下，显得更为迫切；
1.6 减少变压层次，适应用户的负荷性质，更好的满足用户的用电需求。直接由220kV变压到20kV，可以取消110kV（35kV）电压等级，更好的适应用户的供电要求。
1.7 更加节省电网建设投资，根据苏州工业园的实际运行经验以及相关研究结果，认为在负荷密度>5MW/km2时（结论来自《青秋浦以东4.5平方公里工业园20千伏电压等级可行性报告》），新建配电网采用20kV供电就是经济的。
2 20kV电压供电的不足
2.1 20kV配电设备生产厂家相对较少，造成20kV电气设备相对较贵；但随着2008年大面积应用20kV进行供电，市场需求增加后，ABB、西门子以及江苏省内的华鹏、帕威尔等电气设备生产商已经开始大量生产20kV电气设备，使得设备价格有所降低；
2.2 采用20kV后，整个金泉工业园区的供电系统与区外电网联络不强，将给运行、设备、维护带来一定困难；
2.3 由于国家没有制定20kV的电价标准，仍按照35kV等级的电价进行收费，将给电力公司制定电价政策带来一定影响，但江苏省电力公司已经制定了合理的电价并得到了批复。
总体来看，相对于整个金泉工业园区的规划理念及需求，20kV作为金泉工业园区的中压配电等级更为合理，具有很高的可行性。
第一，相比10kV，20kV电压等级输送容量大，占用土地资源少，网损低，电能质量高以及供电半径长等优点，35kV虽然也具有输送容量大，网速低，电压质量高等优点，但由于施工维护的工作量大，占用土地资源较多，升压改造困难，缺乏运行管理经验，对环境影响比较大，投资费用较高等缺点具有很大的局限性。
第二，对苏州工业园区20kV电压等级应用情况进行分析得出，无论从建设费用，年运行费用，技术，设备制造，还是减少电压层次等方面综合考虑，高负荷密度地区采用20kV的电压等级是可行的，当负荷密度大于5MW/km2时，20kV具有明显的优势。结合金泉工业园区的情况分析，20kV作为中压配电等级更为合理，具有很高的可行性。
第三，采用小区负荷密度法进行负荷预测，金泉工业园区最终负荷预测结果为411.25MW，负荷密度为19.27MW/km2，共需220kV变电容量740.25MVA。对于220/110/10kV序列需要220kV变电容量740.25MVA、110kV变电容量622MVA；220/20kV序列和220/35kV序列，需要220kV变电容量740.25MVA。对各个电压等级序列的供电方案的进行电气分析，变电站容载比、负载率、最低电压、线损率等运行指标，“N-1”安全性校验以及短路电流均满足导则要求。
第四，对不同供电方案进行评估，对方案的可靠性进行分析，各个供电方案的可靠性均能满足要求，并且随着负荷密度的增大而增大，10kV、20kV和35kV系统的可靠性依次降低；对各个方案的电压质量进行分析，电压降百分比随着负荷密度的增大而减小，各个供电方案的电压质量存在以下关系：220/110/10kV<220/20kV<220/35kV；对方案的经济性进行分析，单位负荷的年费用都随着负荷密度的增大而减小，20kV、10kV和35kV系统的年费用依次升高。
第五，从可靠性，经济型，电气指标，变电站占地，走廊需求以及金泉工业园区的情况等综合考虑，确定采用20kV为最优的供电方案，变电层级为220/20kV。
参考文献
1 施伟国.上海电网高压配电网络电压等级技术经济比较[J].供用
电，2003.20（4）：17～20
2 郭团军等.中压配电网络实用规划方法[J].电力系统及其自动化
学报，2003.15（6）：25～28
3 于会萍等.电网规划方案的成本效益分析与评价研究[J].电网技
术， 2001.25（7）：32～35
【关键词】 中压配电网 20KV 电压等级 研究
根据国内外的实践证明，在高负荷密度地区，配电网采用20kV电压等级不仅从技术上可以提高配电网的输送能力，改善配网电压质量，降低电能损耗，而且落实到工程实践上，也可以大大减少中压配电线路占用的线路通道，同时有效节省电网建设投资。在电网负荷密度较高的大城市中心区、工业密集区采用20kV电压供电，对解决10kV供电能力有限、线路通道难落实等问题，不失为一种既经济又有效的途径。
1 20kV电压供电的优点
1.1 与金泉工业园区的要求相一致，采用20kV能够节省更多的电能。按3500小时计算，以不考虑节能时的负荷数值（411.25MW）为例进行计算，2020年总电量将达到14.39亿kWh，若采用10kV供电损失电量为2158.5万kWh，若采用20kV供电损失电量为539.7万kWh；若采用20kV供电可节省高中压输电线路，相较于10kV线路长度可缩短一半，因此有色金属的消耗量也相应减少50%。
1.2 在预测负荷水平的基础上若采用20kV供电，一年将节约6504.28吨标准煤和6504.28万升净水，同时减少4422.91吨碳粉尘、1.62万吨二氧化碳、487.82吨二氧化硫、243.91吨氮氧化物等污染物的排放。
1.3 适应探索“能推广、能复制、能实行”的金泉工业园区市的发展建设模式的要求，尤其是在全国多数城市配电网建设过程中面临着通道走廊紧张，电缆投资过大的问题。
1.4 采用20kV供电可减少110kV变电站的个数和相应电力设施布点，更好的满足金泉工业园区整体生态景观及环境的要求；
1.5 适应国网公司对于20kV配电网的建设要求，是进行20kV试点的契机。尤其是在国内部分省区已经开展20kV中压配电电压等级的试点工作的背景下，显得更为迫切；
1.6 减少变压层次，适应用户的负荷性质，更好的满足用户的用电需求。直接由220kV变压到20kV，可以取消110kV（35kV）电压等级，更好的适应用户的供电要求。
1.7 更加节省电网建设投资，根据苏州工业园的实际运行经验以及相关研究结果，认为在负荷密度>5MW/km2时（结论来自《青秋浦以东4.5平方公里工业园20千伏电压等级可行性报告》），新建配电网采用20kV供电就是经济的。
2 20kV电压供电的不足
2.1 20kV配电设备生产厂家相对较少，造成20kV电气设备相对较贵；但随着2008年大面积应用20kV进行供电，市场需求增加后，ABB、西门子以及江苏省内的华鹏、帕威尔等电气设备生产商已经开始大量生产20kV电气设备，使得设备价格有所降低；
2.2 采用20kV后，整个金泉工业园区的供电系统与区外电网联络不强，将给运行、设备、维护带来一定困难；
2.3 由于国家没有制定20kV的电价标准，仍按照35kV等级的电价进行收费，将给电力公司制定电价政策带来一定影响，但江苏省电力公司已经制定了合理的电价并得到了批复。
总体来看，相对于整个金泉工业园区的规划理念及需求，20kV作为金泉工业园区的中压配电等级更为合理，具有很高的可行性。
第一，相比10kV，20kV电压等级输送容量大，占用土地资源少，网损低，电能质量高以及供电半径长等优点，35kV虽然也具有输送容量大，网速低，电压质量高等优点，但由于施工维护的工作量大，占用土地资源较多，升压改造困难，缺乏运行管理经验，对环境影响比较大，投资费用较高等缺点具有很大的局限性。
第二，对苏州工业园区20kV电压等级应用情况进行分析得出，无论从建设费用，年运行费用，技术，设备制造，还是减少电压层次等方面综合考虑，高负荷密度地区采用20kV的电压等级是可行的，当负荷密度大于5MW/km2时，20kV具有明显的优势。结合金泉工业园区的情况分析，20kV作为中压配电等级更为合理，具有很高的可行性。
第三，采用小区负荷密度法进行负荷预测，金泉工业园区最终负荷预测结果为411.25MW，负荷密度为19.27MW/km2，共需220kV变电容量740.25MVA。对于220/110/10kV序列需要220kV变电容量740.25MVA、110kV变电容量622MVA；220/20kV序列和220/35kV序列，需要220kV变电容量740.25MVA。对各个电压等级序列的供电方案的进行电气分析，变电站容载比、负载率、最低电压、线损率等运行指标，“N-1”安全性校验以及短路电流均满足导则要求。
第四，对不同供电方案进行评估，对方案的可靠性进行分析，各个供电方案的可靠性均能满足要求，并且随着负荷密度的增大而增大，10kV、20kV和35kV系统的可靠性依次降低；对各个方案的电压质量进行分析，电压降百分比随着负荷密度的增大而减小，各个供电方案的电压质量存在以下关系：220/110/10kV<220/20kV<220/35kV；对方案的经济性进行分析，单位负荷的年费用都随着负荷密度的增大而减小，20kV、10kV和35kV系统的年费用依次升高。
第五，从可靠性，经济型，电气指标，变电站占地，走廊需求以及金泉工业园区的情况等综合考虑，确定采用20kV为最优的供电方案，变电层级为220/20kV。
参考文献
1 施伟国.上海电网高压配电网络电压等级技术经济比较[J].供用
电，2003.20（4）：17～20
2 郭团军等.中压配电网络实用规划方法[J].电力系统及其自动化
学报，2003.15（6）：25～28
3 于会萍等.电网规划方案的成本效益分析与评价研究[J].电网技
术， 2001.25（7）：32～35