许军华
国网泉州供电公司，福建 泉州 362000
摘要：在目前，我过大部分城市的配电网电压为10kV，有部分乡镇为6.6kV，甚至3.3kV。但随着国家对城镇一体化的建设，令居民的生活水平不断提高，对电力的需求也不断增长，所以升级配电网电容量成了城市化发展的突出问题，怎样安全的将中压配电电压提高为20kV电压，提高经济效益，是升级过程中需要关注的问题。
关键词：配电网；电压等级；10kV升至20kV；继电保护；改造措施
1 现有10kV配电电压存在的问题
随着社会用电负荷的迅速增长，以10kV作为中压配电网供电电压的局限性日趋明显，主要表现在：
1）受10kV电压等级的限制，110/10kV变电站的相对容量较小，导致变电站的布点密度加大，势必将引发变电站站址与土地资源日趋紧张之间的矛盾，尤其在部分经济发达地区，这种矛盾更为凸显。当负荷密度达到30~50MW/km2时，每隔1.5~2.4km就需要建设一座110/10kV变电站（主变容量配置为3×50MVA）。若采用20kV等级供电，则可以建设主变容量配置为3×80MVA（或3×100MVA）的110/20kV变电站，这样在同样负荷密度下可以大大降低变电站的分布密度。
2）10kV线路输送容量相对较小，致使出线回路多、电缆敷设密度大，线路走廊受到限制。例如，一座配置3×50MVA的110/10kV变电站一般需要30回出线（架空或电缆），而一座配置3×80MVA的110/20kV变电站只需24回出线（架空或电缆），在一定程度上节约了配电线路走廊建设资源。
3）10kV电压等级难以满足较大负荷的单个用户或单体建筑的用电需求。由于目前大多城市中基本没有35kV电压等级，对于大型单个用户或单体建筑（如高层建筑，特别是大型宾馆、酒店、商务办公楼等），若其用电需求达到20~30MW，就会出现没有适合的电压等级供电的情况。对于30MW左右的用电负荷，若用110kV等级供电则用户投资太大且浪费资源；若采用10kV等级供电，则需要6~8回线路，最终导致占用大量的建设资源。
4）部分10kV线路负载重、损耗高，电压质量难以保证。由于建设困难，在高负荷密度地区的用电设备常处于重载运行状态，损耗较高，且这类地区的用电峰谷差较大，高峰、低谷的电压波动较大，调压要求高，10kV电压质量难以保证。
2 20kV供电系统的优势分析
2.1 简化电压等级，供电能力强
当前，我国城市用电负荷较大，尤其在一些人口密集的地区，高密度的负荷供电不仅为人们的日常生活带来不便，更容易引发用电事故。因此，10KV供电系统已经无法满足当前人们生活用电的实际需求。而相较于传统的10KV供电系统，20KV供电系统的供电能力更强，突破了我国电网发展供电通道紧张的瓶颈，使得电网通道利用率明显提升。20KV供电系统能够满足大容量的电力输送，使整个区域的配网供电能力显著提升，有效的解决我国当前配网供电不足的实际问题。而且，应用20KV供电系统还有利于简化电压等级，针对当前我国电压等级复杂情况进行有效删减。20kV供电系统的应用避免了用户在使用过程中的频繁变压，减少变电层次，这样能够有效的延长供电电网的使用寿命，降低了电网线损。20KV供电系统的应用取消了35kV电压等级，还有助减少电力建设投资费用以及运维费用的成本支出。
2.2 降低供电线损
在相同输出功率情况下，20kV线路电流仅为10kV供电电流的一半。应用20KV供电系统能够有效的降低供电过程中的线损，缩减线路功率损耗，从而提高电力资源的利用率。而且在相同容量电力输送过程中，电压等级越高，导线所需截面积越小。应用20KV供电系统能够有效的节省有色金属的消耗，减少线路实际投资，具有可观的经济价值。20kV配电网还具有一个显著的优势：若发生单相接地故障，由于20KV容性电流小，受到消弧线圈的感性电流补偿，能够使故障点电弧熄灭，从而保证单相接地故障发生时仍然能够提供电力供应，而且正常供应的时间可以维持到1-2个小时。在此期间内，相关技术人员能够将供电故障进行排除解决，保障了用户用电不受影响。
3 配电网电压等级由10kV升至20kV中继电保护在电网改造中的技术方案
3.1 工程概况
本文以某地区二次变电所10KV供电系统为例，借鉴某电网规划工作中采取花瓣接线的方式，所建设20kV花瓣型配电网作为参考。该地区为国内某三线城市城郊区域，但是随着人们生活水平的不断提升，人均用电量增加明显。采用10KV供电系统进行实际供配电已经无法满足人们生活的需求，当地存在供电能力不足且线路损耗严重的问题。因此，在该地进行10KV供电系统转换20KV供电系统的工程。
3.2 技术问题以及设备选型
某电网规划工作中20kV花瓣型配电网电源选取将主变压器变低的方式。而本文中例举的某地区20KV供电系统的转换工程中考虑到变电所采用的内护方式，在变电所牵建过程中，采用手车方式断路器，变压器选型2×30MAV，SFZ-200000/63±9×1.25%/93型号；采用单母线分段方式进行20KV供电系统的接线，共18面开关柜，其中出线8回、预留2回，设置3组电容器；双列开关柜布置，电缆出线布置。采用架空线路方式进行20KV配电线的敷设。局管部分线长为48Km，采用截面180mm2导线作为20KV供电系统的干线。经统计，共有14台变压器、45台变台以及12个高压用户需要执行升压改造工作。
计算20KV供电系统在运行过程中电容电流的补偿，经过计算可以得出：20KV供电系统在运行过程中电容电流数值为15A，在实际应用过程中，采用可调式消弧线圈进行跟踪补偿。考虑到该地区供电线路较长且电荷较小，选用架空线路进行供电系统中供配电的架设。接线方式采用三绕组线方式，电压数值为66±9×1.25%/25/10.5KV，采取电压直降的方法进行接线工作。应用66KV、20KV两个序列的变压器，主变压器型号为2×30MAV，SFZ-200000/63±9×1.25%/93型号；20KV架空线路敷设总长为108Km，线路在敷设过程中采用双回垂直排列、水平排列进行施工。
3.3 20KV供电系统在电网改造应用中的几点建议
分析某电网规划工作中20kV花瓣型配电网建设工作可知：在实际建设过程中，该项目采用了小于8.8KA的最大接地故障短路电流；以及故障切除保护的方式确保了20KV供电系统在使用过程中的安全问题。但是某电网规划工作中20kV花瓣型配电网建设过程中仅仅针对的是一个地区，若想实现国内20KV供电系统的全部转换，则需要动用大量的资金投入建设。而且，在更换20KV供电网络建设时，还需将10KV/400V的配变更换为20KV/400V配变，这也是一个十分庞大的数字。如果对20KV供电系统网络进行全新建设，那么整个工程所需的资金是十分巨大的。而且对于我国当前所应用的配变也是一种资源浪费。除此之外，20KV供电系统的建设周期也是应当考虑在内的一大因素。想要实现20KV供电系统全部更换，所需的建设时间是十分漫长的。而且在建设20KV供电系统的过程中，也会对居民的正常用电产生极大的影响，更会对地区的经济发展造成一定影响。从以上的问题进行分析，设想是否能够将原有的10KV供电电压进行升压，使之直接达到20KV。当前，国内已经展开此类研究，而且研究结果显示：我国架空线能够承受20KV电压等级。因此，从20KV供电系统建设的资金以及耗时考虑，可通过采取支线路10KV供电，主线路升压20KV供电的方式。这样既减少了供电系统转换的资金投入，又不会占用大量的建设时间，为周边居民的正常生活带来影响，而且能够满足供电主网的20KV供电。
结语
国内外研究和实践已证明，20kv这一电压等级尤其适宜于较高电力负荷密度情况下的工业化初期阶段，故也十分适合于我国现阶段。20kv电压级在中压配网中势在必行之时，对20kv配电网中的一些关键性问题进行合理规划是十分必要的。
参考文献
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