20kV供电系统

20kV供电系统（精选八篇）

20kV供电系统篇1

对我国中压配电网的电压等级进行优化以及序列问题的研究及探索是提高我国中压供电能力、节省土地资源并且符合国家发展需要的一项战略性决策, 我国许多专家学者都对此进行了深入的研究。为加大推广20kV供电电压的应用, 本文也简单对20kV供电电压的技术及要点进行分析。

1 20kV电压供电技术分析

1.1 20kV电压供电的优势分析

通过电力配电理论分析我们知道, 20kV配电电压能够有效减少电能损耗、提高电路传输功率。通过了解20kV配电电压的详细参数, 我们可以分析出其技术优势体现在下面几个方面:

1.1.1 降低电损

电压降百分数U%可用下式表示:

而在负荷不变时可表示为:

当负荷提高一倍以后:

根据以上三个式子可以推出, 当供电电压由10kV电压升到20kV以后, 在同等负荷情况下, 电压降可降低75%, 而当负荷提高一倍以后, 电压降可降低50%。

1.1.2 增大供电的传输功率

根据具体的城市电网配电原则, 线路界面要以经济电流的密度, 那么传输功率可以用下式表示:

在原线路导线的截面规格保持不便的前提下, 可推出下式

通过计算我们可以看出, 在传送容量的对比中, 20kV供电电压是传统10kV供电电压的2倍。

1.1.3 有效扩大中压电网的服务范围

我们知道, 经济供电可使用下式来求算出其半径, 即:

在电损要求一致, 而负荷相同的情况下可推出下式:

由此我们可以看出, 当采用20kV供电电压时, 配电网的供电范围可提高一倍。

1.1.4 减少线路损耗

线路的损耗我们一般可用下式表示:

∆P=P2 R×10-3/ (UN2cos2α)

而当负荷条件不变时:

∆P/P∆=10U210/U=2201/4

推过计算, 我们可以得出, 当供电电压由10kV提升到20kV之后, 如果负荷量不出现变化, 那么传输功率损耗较之10kV配电电压可减少75%。

1.1.5 降低有色金属消耗量

当电流的密度为常数, 当传输的容量S相同时, 线路的导线截面根据电压UN产生变化, 那么导线的截面可用A表示为:

根据以上两式, 我们可以看出, 在传送容量以及荷载不变的前提下, 20kV供电电压可比10KV电压降低对有色金属的消耗达50%。

1.2 20KV配电网的可行性分析

20kV电压作为城市中压配电的标准电压具有较好的经济效益, 技术参数上也有很强的优势, 20kV电压运用到中压配电领域, 能够获得较好的经济效益, 而且其技术参数也有较强的优势。

1.2.1 20kV配电电压所需设备

1) 配变

由于35kV电压以下所使用的配变都采用一样的绝缘材料, 而如果20kV电压和10kV电压配变容量一样时, 20kV电流较小, 导线的界面小一半, 但是需要匝数相应加大一倍, 所以, 导线的使用量不发生改变, 铁芯仅有轻微改变, 成本就会稍有提高, 成本增加大约5%左右。

2) 电力线缆

12kV-20kV都属于中压, 处于同一绝缘标准, 可直接使用国产电缆, 如由广东电缆公司生产的YJV22型的电力线缆, 它的绝缘厚度都达到5.5mm, 安全载流和数据也基本都一样, 价格也相同。

3) 绝缘子

P-10T较之以P-20T, 20kV配电电压所使用绝缘子的质量可提高1.18倍, 虽然价格方面也会有一定的提高, 但总体来分析, 由于绝缘子本身价格就比较低廉, 所以, 其增加额度也不会太多。

4) 开关设备

对与中压开关, 6kV~24kV均属于中压开关, 所以处于统一绝缘标准。进口开关的结构大同小异, 但是在20kV配电电压中所使用的开关电气间隙相对较大, 所以价格上就会出现大约5%左右的价格波动。

1.2.2 20kV电压的运行管理

1) 20kV的防雷因素

根据国家的相关规范规定, 3--20kV配电电压的进线段保护可以不加设避雷线, 但是除了木杆, 对于3--20kV如果使用水泥杆架设或者铁搭架设的进线段, 则应避免使用管型避雷器, 而且必须做到节点, 由于目前我国2k V配电系统设备多安置在室内, 因此, 考虑其防雷保护时要以室内的环境进行综合分析。

2) 20kV电压的过电压保护

20kV配电网中的中性点属于非直接接地系统, 因此如果单项接地的电流≥10A时, 中性点就需要额外设置消弧线圈, 另外为有效降低出现的铁磁谐振过电压现象, 可以通过在20kV母线监视系统的电压互感器开口的三角形绕组加设一个灯泡的方法来解决。

3) 20kV供电可靠性的保证措施

必须在供电系统中的变电站分支线上加设开闭所或者分段器以及重合器等, 从而对不同供电距离的用户实行分别供电, 即分层不限的方法, 这样的好处是能够使供电系统范围内的负荷均匀分配, 从而一定程度上保证了供电的安全和可靠。

2 结论

在城市电网中进行20kV配电电压的使用是已经经过技术与经济的论证, 而且还已列入了我国相关标准, 所以, 从城市的发展角度分析, 并通过技术以及可行性的分析, 20kV配电电压的经济及社会效益更为突出, 不但可以节约75%的电损, 还具有明显的环保效益。

摘要：随着我国经济的发展, 城市化水平的提高, 使我国电力负荷出现较快增长, 密度也出现迅速增加的态势, 这样的形势致使我国原本起着纽带作用的10kV中压配电与社会的发展严重脱节, 而20kV电压等级的出现, 恰恰是解决这一问题的一剂良药, 我国已将其列为标准供电电压, 使其能够替代过去的10kV电压, 直接对380V进行供电, 并取消35kV电压, 直接由110kV对其供电, 使我国供电电压呈现为110kV--20kV--380V体系, 这样的供电结构, 在一定程度上提高了电力企业的经济效益还使传统的配电电压等级得到科学合理的简化。

关键词：20kV电压,供电技术,应用

参考文献

[1]吴国英.20kV配电网应用探讨[J].电工技术, 2010 (5) .

20kV电压等级应用的探讨篇2

关键词：20kV中压配电电压等级

1中国中压配电网发展状况

目前我国中压配电网普遍采用10kV电压等级供电。这是在我国电力负荷水平较低的背景下逐步形成的。多年的运行实践表明在特定发展阶段是适合我国国情的，对促进电力工业的发展、保障安全供电起到了较大作用。随着我国经济的高速发展。电力负荷呈迅猛增长态势。经济发达地区及城市工业区附近的负荷密度迅速增高，越来越明显地暴露出我国现有大中城市供配电网络己不适应经济发展和城市现代化建设的需要。目前，在我国的一些大中城市，负荷密度已达30-50MW/km^{甚至更高。在这种情况下，继续采用10W配电网供电显得勉强：}

1.1受负荷大小与供电半径约束，每平方公里需要建1-2座110kv降压变电所。部分地区原有配电网络的供电能力不足，亟待扩建配电变电站，在电力负荷增长较快地区，负荷的增加导致扩建配电变电站成为必须。

1.2受供电电压与导线截面约束，10W配电线路数目巨大。因而在设备投资、基建占地、线路走廊、网架结构、运行管理以及降损节能等方面都不可避免地出现许多难题。

1.3配电网损耗过高。随负荷的迅速增加。损耗呈快速增加态势。

此外，城乡电网的不断扩大及密度的迅猛增加，逐渐暴露电网配网等级、变电层次、布局结构等方面的不适应与不合理性。现行的配电系统从供电能力、供电距离及线路损耗等方面均难以适应负荷发展的需求。

2国内外20W配网运行的概况

目前，世界上已有数十个国家和地区将20kV电压等级作为中压配电网的标准电压，并已列入国际电工委员会标准，具有非常成熟的技术和经验。

1948年开始美国部分地区采用20W电压，法国和德国自20世纪60年代开始统一采用20W配电网。其他欧洲国家如意大利、奥地利、保加利亚、波兰、匈牙利等(占欧洲80％)也大都采用20～25W作为中压电。在亚洲，包括新加坡、韩国、我国台湾等国家和地区已采用20W中压配电。

在我国，20W电压等级早在1993年就已经被纳入我国的标准电压等级，而且一直以来国内很多专家学者都呼吁把大中城市的配电电压升级到20kV的电压水平。但是迄今为止该电压等级还没有得到很大的应用。只有在部分地区应用。如辽宁省本溪市南芬区农电局自2003年4月至2004年4月，对南芬变电站原66/10W进行了升压至66/20kV的改造。1996年6月至2005年底，江苏省苏州工业园区中已建有2个220kv变电站(220/110/20kV)和3个110kV变电站(110120kV)，总容量为1161MVA。上海轨道交通、地铁和轻轨均采用20kV中压配电电压等级。以上工程从当初的策划，到设备的选用，再到现在的运行，可以说一切进展都比较顺利，事故率低、可靠性高、网损率也较低。

320W配电网的经济性

与传统的中压配电网相比，20W配电网具有以下优势。

3.1简化电压层次由于增加变电层次会导致建设投资及网络损耗的增加(有分析与计算结果显示，每经过一次变压，有功损失会增加2％～3％)，因此很多城市都在力求减少变压层次，如很多城市已经在限制35kv电压等级的使用。如果采用20W电压等级的话，就可以直接用220/20kv或者110/20kv降压。从而减少变压层次。随着20kv电压等级的推行，对于城网配电来说，还可以考虑逐渐把10W甚至35kV电压简化掉，把电压等级简化为220/110120/0.4W四级电压。

3.2电网容量、电损耗、供电半径、材料节省的优势。

从理论上说，20W与10kv配电电压相比较，在其它条件不变情况下，其配电网容载比可提高一倍。

3.3提高电压质量经过计算可知，在同样输送功率条件、同等导线截面和架设方式下，20W电压损耗较10kv减少一半，可保证更好的配电网电压质量。

3.4提高供电能力，增加供电半径经过简单计算可知，在同等导线截面和架设方式下，20kV配电供电能力较10W提高1倍。其次在同等容量情况下，供电半径可扩大一倍。

3.5减少杆塔和变电站的布点密度，节约土地资源在额定电流与短路电流分别相同的条件下，采用20Kv比采用10kV可扩大变电站1倍的容量。在同一地区可使降压变电站的数量减半，从而减少投资成本。同时变电站配电出线回路数也可减半，可避免由于出线过多带来的通道路径困难问题。也减少城网的杆塔数及其占地数量。

20kV与10W电压同处于中压电压等级，技术要求并无多大差异，仅线间距离及导线对横担或杆塔等的要求略大些，实施起来并不困难，仅需将线间距离由0.9m增至1.15m，在升压改造时只需调换瓷瓶与横担即可。新建线路按20W电压等级标准选择瓷瓶、横担、配电变压器，增加费用不大，但经济效益、节能效果显著。对需要新建变电站的地方应建110W变电站。选用110/20kV变压器，直接降至04kV电压，可避免35/10/04kV两次降压，减少了变电层次，降低电能损耗，节约设备投资、年运行费及维护工作量，减少电力设施所占的通道及土地面积。

4推行20kV配电网的制约因素

配电电压等级的选用涉及面非常广，受本地区电网历史发展的影响很大，同时也受配电网现有运行维护技术和管理人员思路等方面的限制，受到的制约因素很多。

4.1中压配电网在电网中起着承上启下的桥梁作用，在负荷密集区引入20W电压就要对对110kV变电站主变和中压配电室进行更换改造。但是在高密度负荷中心区，如此规模的改造在经济上是不可行的。在技术上做好过渡方案也是难以保证的。

4.2配电网是电网的末端环节。要过渡到20kV电压等级，用电客户的设备资产改造势在必行，让客户自身投资进行改造难度太大，因此20W电压等级推行单位可能要出台相关政策或由电力公司投资对客户设备进行改造。

4.3国内缺乏20W电压等级建设运行经验。虽然20kV电压配电技术成熟，但仍有一些基础性的技术问题如变电站中性点运行方式、配电变压器的接线方式等需要进行应用研究。

电网大规模过渡到20kV电压是一件极为困难的事，即使现在下决心推广也可能需要比较漫长的时间才能实现过渡，过渡过程只能是由小区域逐步扩大供电面积。

5结语

20kV配电具有非常优越的经济性、技术性，是配电网发展趋势之一，虽然新增加一个电压等级的制约因素很多。但近年来国民经济的快速发展和电力负荷的迅猛增长，各地区各类型开发区的不断建设以及电网公司电网建设投资规模的加大。20kV配电设备的小型化等为20kV电压等级的应用提供了历史机遇。但是需要注意以下方面：①针对城市负荷密度比较高(如工业园区、市商业中心等)和农村负荷密度低且较分散的情况，宜采用20kv配电电压。②对于20kV配网的边缘地区或与10kV配网的交界处，采用哪种配电电压，应根据经济效益来确定，不要按区域“一刀切”。③城市电网已建成10kV配网，特别是通过近几年的城网改造。供电能力已强的地区，无，必要再将10kV配网改造为20kv配网。

20kV供电系统篇3

1 福州地区负荷发展的态势

近年来,地处海峡西岸经济区的福州地区经济的快速发展,对城市电网的供电能力提出了更高的要求。城市电网如何适应负荷的发展,尤其是满足大容量用户的供电要求,已是摆在供电企业面前的重要课题。探索提升城市电网的供电能力,需要对配电网电压的合理配置认真规划和进行试点。

本文以福州地区近年来部分大容量用户申请用电负荷的容量(见表1),作为基本依据,探讨将现有10 kV配电网提高到20 kV电压等级,从而提升城网供电能力的问题。

有关中低压配电网改造技术原则对用户申请负荷的供电方式作了规定:申请负荷容量超过一定范围须考虑提高电压等级供电。随着用户申请负荷容量不断地提升,该规定对需用110 kV供电的用户用电负荷的限值,已从早期的12 000 kVA提高到15 000 kVA以上。但实际上这个限值的规定,由于各种原因还是无法实施。如表1所示,大于20 MVA乃至接近40 MVA的用电申请负荷仍只能用10 kV多回截面为400 mm 2电缆供电,预测今后的态势仍将如此。因此,为有效地使用电力资源,参考并借鉴国内外的配电网采用20 kV供电的经验来提高城网的供电能力,是配电网发展的必然要求。

2 电压20 kV与10 kV电压等级的线路供电距离及输送容量比较

根据《城市电力网规划设计导则》,为保证用户用电电压质量合格,在确定允许的电压损失值中规定20 kV与10 kV线路电压损失分配值为2%～4%的额定电压。

2.1 电缆线路

福州市区尤其城市中心区的负荷密度大,已经形成相当规模的电缆网,基本上均采用交联聚乙烯电缆YJV22-3×300(截面300 mm2)及YJV22-3×400(截面400 mm2)供电。根据线路电压损失分配值为2%～4%的额定电压计算电缆线路的供电距离及输送容量,如表2所示。表2中供电距离的大值对应于4%电压损失值时的供电距离。

2.2 架空线路

城市郊区及部分市区仍以架空线路供电。根据线路电压损失分配值为4%的额定电压计算架空线路的供电距离及输送容量,其结果如表3所示。在表3中供电距离对应于导线截面的经济电流或安全电流。

2.3 电压20 kV与10 kV供电能力比较

在目前配电网采用10 kV电压等级供电的条件下,用户申请负荷容量的增大,必须采用更大截面的导线。对于市区的电缆网,如从YJV22-3×300换成YJV22-3×400的电缆,在电缆沟中电缆载流量从520 A上升到600 A,仅提升15%,相应的输送容量从 9 000 kVA仅提升到10 300 kVA。但如果采用YJV22-300的电缆,而将电压从10 kV上升到20 kV,则电缆的输送容量可从10 kV的9 000 kVA提升到20 kV的18 300 kVA, 提升了一倍多。这时,对于表1中绝大多数用户申请负荷采用20 kV电压一回YJV-300的电缆供电都能保证其正常的运行。考虑到“N-1”安全供电准则时,仍需二回线路,一回常用,一回为全备用运行。而采用10 kV供电则双回电缆均处于常用状态,一旦其中一回路故障时,则只能切除部分用电负荷。

3 提高配电网电压对短路电流的影响

目前福州地区配电网大多数由110 kV变电站提供电源。为此,对变电站110/10 kV与110/20 kV变压器低压侧短路电流进行比较。

设变压器110 kV侧为无穷大系统,在变压器低压侧发生短路时的电流为

$Ι_{k} = \frac{100 \times S_{Ν}}{U_{k} % \times \sqrt{3} U_{2}} (1)$

式中:SN为变压器额定容量,取50 MVA/台;U2为变压器低压侧电压,kV;Uk为变压器阻抗电压,%,取Uk=10.5%。

当U2=10 kV 时,按公式(1)计算得变压器低压侧发生短路时的电流为27.5 kA;当U2=20 kV时,按公式(1)计算得变压器低压侧发生短路时的电流为13.7 kA。

根据《城市电力网规划设计导则》对10 kV或20 kV电压等级的短路电流限值规定为16 kA或 20 kA,而福建省电力公司规定为25 kA。对大多数作为中压电源的110 kV变电站来说,如变压器低压侧如为10 kV,其短路电流极易超出规定的短路电流限值,从而必须增大变压器的短路电压的百分比,即采用高阻抗变压器或采取其他限流措施,从而导致变压器损耗的增加;变压器低压侧为20 kV,其短路电流只有低压侧为10 kV时情况的一半。因此20 kV供电比10 kV供电更易满足短路电流的要求。

4 提高配电网电压对110 kV变电站主变压器容量的影响

对于110 kV变电站,当主变压器阻抗电压UK设定为10.5%,变压器低压侧短路电流控制为25 kA,则在低压侧电压为10 kV时,按公式(1)计算可得主变压器容量为45 MVA;在低压侧电压为20 kV时 ,按公式(1)计算可得主变压器容量为 90 MVA。

由上述计算可知,当变压器阻抗电压UK及低压侧短路电流均为给定的条件下,中压配电网电压从10 kV提高到20 kV,主变压器的最大容量可以增加一倍。即随着城网负荷密度增大,作为中压电源的110 kV变电站,除目前常用的容量为50 MVA主变压器外,可以按《城市电力网规划设计导则》对单台变压器容量的规定使用至63 MVA,而低压侧短路电流仍在限值范围内,从而提高了主变压器的供电能力。

5 建设20 kV中压配电网的若干措施

2006年国家电网公司发布的《城市电力网规划设计导则》中已纳入20 kV电压等级。如何建设20 kV配电网以及如何将现有已覆盖福州市的10 kV配电网逐步改造为20 kV配电网,特提出如下若干可供选择的策略。

1) 在连片的工业园或开发区范围内统一新建20 kV配电网,这是最简单易行的方案。

2) 城市中心区负荷密度大,而且新的大容量用户还在不断地增加,在中心城区推行20 kV配电网,并改造现有10 kV配电网是一项重要策略。从表2可知,20 kV截面为300 mm2的电缆可输送容量约18 000 kVA,供电距离为14 km ,而20 kV截面为400 mm2的电缆可输送容量约21 000 kVA,供电距离为12 km。而福州市区平均半径约18 km,中心区平均半径约8 km ,因此,20 kV截面为300～ 400 mm2的电缆其供电距离及输送容量均有很大适应性。可以对市区新建 110 kV变电站的布点作适当规划,从而形成20 kV与10 kV并存供电的局面,并创造条件逐步改造现有的10 kV 配电网。

3) 在20 kV配电网中,应充分应用优化配电网结构的已有成果。即除专线直接供电的情况外,电缆网应形成环网开环运行,架空网形成多区段多连接的开式运行网络结构,并配合应用配电自动化技术,达到配电网“N-1”安全供电准则的目标。

4) 在20 kV配电网与10 kV配电网并存阶段,当某些电缆线路或架空线路采用单一电压不能满足“N-1”安全供电准则要求时,可在20 kV与10 kV线路之间暂时采用20/10 kV联络变压器进行互联,实现故障时的负荷转移。

6 结语

1) 20 kV配电网与10 kV配电网相比较,在提升城网供电能力、提高供电半径、降低线路损耗、减少通道及变电站占用土地资源等方面都有明显的优势。

2) 随着城网负荷快速发展,其中大容量用户也不断增加,将现有10 kV配电网提高到20 kV电压等级是当今城市电网必须解决的课题。

3) 20 kV配电网的建设应在城网规划中作出安排,进行试点并逐步扩大,相关的技术措施与经济政策也要同时配套进行。经过不懈的努力,建设新的20 kV配电网,逐渐改造旧的10 kV配电网,以最终形成20 kV配电网。

摘要：提高配电网电压等级是提升城市电网供电能力的有效途径。阐述了福州地区负荷发展态势,比较了对10 kV和20 kV电压等级线路的供电半径和输送容量,以及对短路电流和110 kV变电所主变压器容量的影响。提出了福州地区建设20 kV配电网的若干措施。

关键词：城市电网,20kV电压等级,供电能力

参考文献

[1]李晨.南京20 kV配电试点项目的经济性分析[J].供用电,2008,25(5):21-22.

20kV供电系统篇4

1 20 k V供电的优越性

2007年江苏省电力公司颁布执行的《20 kV用户业扩工程供电方案编制导则》规定:用户申请容量在50 kV·A～30 MV·A,应采用20 kV电压等级供电。用户申请容量超过30 MV·A时,宜采用110 kV电压等级供电。用户申请容量在16 MV·A～30 MV·A时,宜采用20 kV电压等级多回路供电。而2003年江苏省电力公司颁布执行的《江苏省0.4 kV～220kV电网建设技术导则》规定:用电容量在30～100MV·A时应考虑110 kV接入电网;用电容量在8～30 MV·A时应考虑35 kV接入电网;用电容量在50 kV·A～8 MV·A时应考虑10 kV接入电网;用电容量在小于50 kV·A时以0.4 kV电压直接供电。

在旧标准下设计的35 kV客户端变电所和在新标准下设计的20 kV客户端变电所,由于20 kV设备相对35 kV设备具有价格便宜、占地面积小等优点。因此建设投资20 kV客户端变电所比35 kV客户端变电所优势明显,以下通过具体实例分析来阐述20 kV供电的优越性。

2客户端变电所设计的经济性分析[1,2,3]

原来35 kV客户端变电所的设计主要依据是《35 kV及以下客户端变电所建设标准(2005年版)》及《江苏省0.4 kV～220 kV电网建设技术导则》(2003年江苏省电力公司颁布)。现在的20 kV客户端变电所的设计主要依据是《35 kV及以下客户端变电所建设标准(2007年版修订稿)》及《20 kV用户业扩工程供电方案编制导则》(2007年江苏省电力公司颁布)。20 kV供电相对35 kV供电,带来设计方案的变化,现分4种情况分别论述。

(1)容量在8～16 MV·A,原规定采用35 kV供电,单电源供电。现规定采用20 kV供电的用户,由于20 k V线路一般认为最大容量为16 MV·A(按线路采用LGJ-240的架空导线或铜芯400 mm2的电缆或铝芯500 mm2的电缆),因此采用20 kV供电后仍可用单电源供电。现举例说明。

例1:一用户申请容量为10 030 kV·A(其中30kV·A为35 kV所变容量),原来按照规定用35 kV供电,共需一个总降变电所,变电方式为35/10 kV。由于最终用电设备的电压等级为0.4 kV,需在用电设备附近建6个分变电所,每个分变电所的变电方式为10/0.4 kV,假设每个分变电所容量为1 600 kV·A,如图1所示。

总降变电所的高压主接线见图2(因无论采用35 kV还是20 kV供电,其他部分接线不变,故略去),平面布置如图3所示。

图3中高压侧按35 kV开关柜尺寸布置,柜宽1 400 mm,35 k V开关柜也可采用1 200 mm的柜宽,但不会对本方案的变电所占地面积产生影响。

当采用20 kV供电时,若供电方式沿用原35 kV电压等级供电的模式,即总降变电所变电方式为20/10 kV,分变电所的变电方式为10/0.4 kV,则总降变电所的主接线和原35 k V供电时总降变电所的主接线一样。2种方案引起投资额增减的部分在高压和变压器部分,2种方案都采用了7台高压柜。高压柜采用20 kV的设备,价格相对35 kV的设备低许多。以断路器采用VD4断路器为例,这样的主接线当断路器为35 kV断路器时,7台高压柜的总价约为125万元人民币,35 k V等级5 000 kV·A油浸式变压器的价格约为51万元人民币,而采用20 kV的断路器,7台高压柜的总价约为61万元人民币,20 kV等级5 000 kV·A油浸式变压器的价格约为41万元人民币。20 k V供电比35 k V供电,总降变电所的设备节约了84万元人民币(按分变电所接线形式不变的情况计算)。而且20 kV开关柜比35 kV开关柜尺寸小,宽度、深度各约减小200 mm和940 mm,也减小了总降变电所的占地面积,相应节约了土地成本。

以上比较是建立在分变电所形式不变的基础上。通过比较可发现,本方案如果采用20 kV供电,按总降变电所和分变电所按相同的接线形式,初期投资的成本相对要小,且可在一定程度上节约土地,经济性优势较明显。容量在8～16 MV·A,原来规定采用35 kV供电,双电源供电;现在规定采用20 kV供电,双电源供电。当考虑总降变电所容量、分变电所容量按例1要求,则总降变电所的高压主接线如图4所示(其他部分接线略去),平面布置如图5所示。

图5中高压侧按35 kV开关柜尺寸布置,柜宽1 200 mm,按此尺寸生产的35 kV高压柜可节约35kV总降变电所占地面积,本图仅列出高压室部分,变电所其余部分参照图3。

当采用20 kV供电时,若和例1一样,总降变电所、分变电所主接线不变。2种方案引起投资额增减的部分仍在高压和变压器部分,2种方案都采用了10台高压柜。断路器采用VD4断路器,这样的主接线当断路器为35 kV断路器时,10台高压柜的总价约为170万元人民币,而采用20 kV的断路器,10台高压柜的总价约为91万元人民币。加上油浸式变压器的差价,20 kV供电比35 kV供电,总降变电所的设备节约了89万元人民币。

容量在16～30MV·A,原来规定采用35kV供电,单电源。现在规定采用20 kV供电的用户,由于20kV容量的限制,需采用多回路供电。现举例说明。

例2:一用户按35 k V供电,申请容量为20 030k V·A(其中30 kV·A为35 kV所变容量),原来按照规定用35 kV供电,共需一个总降变电所,变电方式为35/10 k V,由于最终用电设备的电压等级为0.4k V,需在用电设备附近建10个分变电所,假设每个分变电所的容量为2 000 kV·A,如图6所示。

总降变电所的高压接线形式为“一线带两变”,主接线图与图2相同,平面布置图与图3相同。

当采用20 k V供电时,仍沿用原35 kV电压等级供电的模式,即总降变电所变电方式为20/10 kV,分变电所的变电方式为10/0.4 kV,则由于采用了20 kV供电,而20 kV线路通常每条线路的输送容量为16MV·A,因此由35 kV改为20 kV供电,进线需增加1条,即需2条线供电。高压接线形式为“两线带两变”,则总降变电所主接线与图4基本相同,所不同的是比图4增加了一台母线设备柜,接线方式由单母线、主备供电源接线改为双母线、2条进线分别供一台变压器的线变组接线,两段母线之间不联络。平面布置图与图5基本相同,所不同的是比图5增加了一台母线设备柜[1 000(宽)×2 300(高)×1 860(深)]。

若按上述变换接线的方式进行修改。用35 kV供电共需7台高压柜,而用20 kV供电共需11台高压柜。如果总降变电所仍采用VD4断路器,这样的主接线当断路器为35 kV断路器时,7台高压柜的总价约为125万元人民币,而采用20 kV的断路器,11台高压柜的总价约为103万元人民币。加上油浸式变压器的差价,20 kV供电比35 kV供电,总降变电所的设备节约了22万元人民币。

通过比较可发现,本方案如果采用20 kV供电,分变电所按相同的接线形式,初期投资的成本相对要小,且可在一定程度上节约土地,经济性优势较明显。容量在16～30 MV·A,原来规定采用35 kV供电,双电源,现在规定采用20 kV供电的用户,多回路供电。本方案35 kV和20 kV都需2条进线,35kV方案类似于方案2中的35 kV方案;20 kV方案类似于方案3中的20 kV方案。

从以上的实例比较,可见采用20 kV供电比采用35 kV供电节约的电力设备采购费用明显减少。变电所占地面积也相应减小,因此采用20 kV供电比采用35 kV总投资要少,经济优势性明显。

3结束语

通过比较,对于原来按照《江苏省0.4 kV～220 kV电网建设技术导则》采用35 kV供电的客户端变电所,现按照《20 kV用户业扩工程供电方案编制导则》采用20 kV供电,初期投资成本节约明显,且后期因更换设备所带来的维修费用也相对节约了许多。因此采用20 kV供电相对于原采用35 kV供电的客户端变电所建设投资优势明显。

参考文献

[1]DGJ32/J 14—2005,35 kV及以下客户端变电所建设标准(2005年版)[S].

[2]DGJ32/J 14—2007,35 kV及以下客户端变电所建设标准(2007年版修订稿)[S].

20kV配电网与24kV开关设备篇5

1 关于10 k V供电

20世纪50年代, 我国配电电压有2.3, 3.3, 4, 6.6, 13.2 k V等。1956年电力工业部开始在我国推行10 kV配电。它对我国经济和电网发展起到了重要促进作用。目前我国公用配电系统基本上都采用10 k V作为主要配电电压。

2 关于20 k V配电等级

20k V配电等级已于1983年引入I E C标准 (I E C 38:1983) 。我国国家标准《标准电压》共出版了4个版本, 分别为G B 156—1980、G B 156—1993、GB 156—2003、GB 156—2007。在1993年和2003年版标准中均已将20 k V配电电压列入, 但注明在用户需要时才采用, 在最新的2007年版本中才将20 k V作为标准电压等级。

3 20 k V供电的优势

我国一直将10 kV作为中压配电电压, 有65%的供电量通过10 k V等级输出。随着我国经济的持续快速发展和城市化水平的不断提高, 10 k V配电系统越来越显示出容量小、损耗大、土地占用量大、环保性能差等缺点。采用20 k V配电电压可以提高供电能力, 减少土地占用量, 减少建设投资, 降低损耗和提高电压质量, 还可以简化电压等级, 有条件的地区可以简化为220/20/0.4 k V, 取消10 k V和35 k V。

20 k V供电的优越性有以下几点:

(1) 增强了供电能力。20 kV与10 kV相比, 在同等导线截面积和电流密度条件下, 输送相同电功率时, 20 k V有效供电半径可增加近一倍。如果供电半径不变, 采用相同截面的导线, 其输送功率可增加一倍。

(2) 降低电网损耗。在输送相同距离和相同电功率情况下, 20 kV线路电流为10 kV的50%, 则线路损耗为原先的25%, 即能降低约75%的电力损耗。

(3) 降低建设费用。20 kV供电线路的有色金属耗用量可减少50%, 节约建设费用40%, 采用20 kV电压等级, 可以减少变电站配电出线回路数的一半, 在同一地区, 可使设置变电站数量减少一半。由此可见, 20 kV供电在增加供电能力, 降损节能, 降低电网建设费用和减少出线等方面具有明显的优势。

4 20 k V电压等级在国外的实践

据不完全统计, 欧洲国家中80%的中压配电网采用20～25 kV电压等级, 亚洲已有9个国家或地区采用20 k V作为中压配电电压, 还有非洲的埃及、赞比亚、安哥拉等国采用20 k V电压等级。

美国、法国、加拿大、德国、日本、韩国、新加坡等国的实践证明采用20 k V供电可以取得很好的经济效益。

5 20 k V电压等级在国内的实践

苏州新加坡工业园区1996年在国内率先采用20 kV作为配电电压, 整个配电网采用电缆供电, 取得了较好的结果。2007年国内首次在苏州实施了20 kV架空线工程, 线路除支柱式绝缘子外, 与10 kV线路完全一致, 采用全绝缘线架设, 也取得了成功。江苏省于2008年8月起决定在全省13个地市范围内开展20 kV电压等级的试点推行。国内还有许多省市区推广和扩大20 kV供电电压, 如辽宁省南芬区自2003年起, 决定20 kV中压配电网建设;河北省沧州渤海于2007年批准20 kV中压配电网系统的建设;湖北省宜昌白泽化学工业园于2008年开始采用20 kV中压配电系统;上海临港新城经上海交大、上海电力公司等单位的论证, 也决定采用20 k V配电电压等级。

提高中压配电电压是解决高负荷密度城市供电的有效办法, 20 kV配电电压等级在技术上的合理性和优越性经过实践的检验, 已被国内外普遍认可。推广20 kV电压等级作为我国的配电电压等级, 是符合我国国情的, 符合我国建设资源节约型的国策。

目前江苏正在积极推广20 kV配电电压等级, 截至2008年年底, 全省13个地市共建成投产20 k V项目49个, 2009年计划20 kV项目139个。目前试点用户均表示, 应用20 k V供电, 降低了营运成本, 用电质量得以提升。

对采用20 kV电压等级应根据各地区的具体情况, 因地制宜, 逐步实施:新建工业园区、开发区、新城区等新兴区域或现电网非常薄弱, 未来电力需求增长迅速的区域, 结合自身情况, 可以直接引用20 kV电压等级;现电网有一定规模, 但供电能力和设备状况需进一步提高以满足发展需求的区域, 建设改造时机应结合自身实际需要, 可考虑适时引入20 kV电压等级;对于10 kV供电系统相对成熟稳定, 在一定时期内可以满足进一步电力需求的区域, 要研究该地区引入20 kV供电的时机和条件。

因此对一个地区来说, 有的可以直接引用, 有的则适时引用, 有的则研究引用, 这样会形成10kV、20 k V或两者混用等方案。

以下举几个典型事例加以说明。

5.1 苏州工业园区20 k V配电网

苏州工业园区是1994年由中国政府和新加坡政府共同组建的一个国家级开发区, 20 k V的电压等级就是借鉴新加坡成熟的城市电网运行经验。自工业园成立以来, 在园区核心区内的几乎所有用户变电所均为20 k V变电, 大约六七十平方公里的地域内都已完全采用20 k V运行。从目前状况来看, 苏州工业园区的20 k V系统非常成功, 十多年来在园区的实际运行经验也验证了系统的稳定性与可靠性, 尤其是用户端变电所的简便让人称赞。事实上苏州工业园区的运行经验也证明了20 k V系统在新建区域内取代10 kV和35 kV是完全没有问题的。从长远来看, 新建区域内采用20 k V配电网将是一种趋势, 苏州工业园区援建的苏北宿迁工业园也即将投入运行20 k V电网。

5.2 辽宁省本溪市南芬地区20 k V配电网

辽宁省本溪市南芬地区是本溪市管辖的一个区, 距市区约30 km。南芬地区是本溪钢铁公司露天铁矿、选矿厂、机修厂所在地, 其原有电网电压为3 kV, 容量超过15 000 kVA, 从供电能力、供电距离及线路损耗方面已经难以适应负荷发展的要求, 在经过慎重调研、分析后, 采用20 kV电压等级对南芬地区进行改造。南芬二次变电所重建后于2003年3月27日投运, 有6条20 k V配电线路。该系统运行以来未发生单相接地故障, 但发生相间故障两次, 均为线路过流三段动作保护跳闸, 重合成功。其2台主变压器及199台配电变压器全部采用低损耗型, 年减少损耗23万kWh, 线路减少损耗296万kWh, 两项合计创效益2 035万元。该项目于2003年12月23日通过了辽宁省科技厅组织的专家鉴定, 鉴定委员会认为:该系统设计合理、规范, 运行稳定、可靠, 实用性强, 增供降损效果明显。系统整体技术达到国内领先水平, 具有广泛的推广应用前景。

5.3 南京电网推广应用20 k V电压等级的原则和方案

南京供电公司自2007年10月起, 开始20 kV应用的试点, 划分了推广应用范围。根据南京各地电网现状和城市总体规划, 将供电区域划分10 k V供电区域、20 k V新建区域、20 k V与10 k V混供区域。

1) 南京老城区 (明城墙内) 总面积47 km2, 负荷增长趋于稳定。10 k V配电线路主要为电缆, 目前已形成手拉手环网接线、开环运行的成熟配电系统, 短时间内对其配电网进行大规模升压改造代价太大, 因此划分为10 k V供电区域。

2) 老城区外新兴的工业园区、开发区、居住区, 相对独立、完整、预测负荷密度大, 地块内暂无变电站布点, 因此划分为20 k V新建区域。

3) 除上述以外的区域, 10 kV配电已具备一定的规模, 但配电网结构不能适应负荷发展, 划分为20 k V与10 k V混供区域。

南京供电公司首先选择了位于南京长江南岸的栖霞区靖安镇的三江口工业园 (规划面积12.16 km2) 作为20 k V试点区域。根据预测, 该工业园最终统计负荷将达到599 MW, 计算负荷为452 MW, 现有电网无法满足新增用电的要求, 为此重新调整了园区配电网规划, 在工业园区内引入20 k V中压配电网, 从而使园区内规划的10 kV变电站由原来的4座减少至2座, 公共开关站由原来的18座减少至9座, 由此园区电网建设预计可节约投资1.49亿元, 节约土地资源6 000 m2, 采用20 k V的优势突显。

该试验线路于2008年3月20日升压带电空载运行, 3月21日起带负荷运行。

6 20 k V通用设备技术规范

由于现行国标、行标和企业标准等一般未涉及20 kV电压等级设备的内容, 为保证20 kV电压等级的设备满足要求, 江苏省电力公司编制了《20 kV通用设备技术规范》。规范分为“20 kV变电设备技术规范”和“20 kV配电设备技术规范”, 前者计11篇, 后者计16篇。该规范第一稿于2007年10月正式颁布。

20 kV变电设备技术规范分别是:220/110/20、220/20 kV主变压器技术规范;110/20 kV主变压器技术规范;110/20/10 k V主变压器技术规范;20 k V断路器技术规范;20 kV隔离开关技术规范;20 kV交流金属封闭开关技术规范;20 kV交流气体绝缘金属封闭开关技术规范;20 kV并联电容器成套装置技术规范;20 kV并联电抗器技术规范;20 kV接地电阻器技术规范;20 k V成套消弧装置技术规范。

20 k V配电设备技术规范分别是:20 k V电力电缆技术规范;20 k V架空绝缘电缆技术规范;20 k V中压环网开关设备技术规范;20/10 kV油浸配电变压器技术规范;20 kV干式变压器技术规范;20 kV电压互感器技术规范;20 k V电流互感器技术规范;20 k V复合外套交流无间隙氧化物避雷器技术规范;20 k V户外柱上六氟化硫负荷开关技术规范;20 k V户外柱上真空断路器技术规范;20 k V户外柱上隔离开关技术规范;20 k V柱上隔离负荷开关技术规范;20 k V户外跌落式熔断器技术规范;20 k V柱式绝缘子技术规范;20 k V电力电缆附件技术规范。

将江苏省电力公司企业标准与国标 (G B) 作比较, 可以看出, 企业标准规定的工频耐压高于国标的规定值。

GB/T 11022—1999《高压开关设备标准的共用技术要求》规定, 对24 kV而言, 额定短时工频耐受电压 (1 min, 有效值) 为50 kV (通用值) 和60 kV (断口间) ;而江苏省电力公司企业标准 (20 kV配电设备技术规范) 对24 kV规定额定短时工频耐受电压为50 (65) kV (对地) 和64 (79) kV (断口间) 。如果按括弧内要求值做试验, 显然对开关设备提高了耐压水平。江苏省电力公司的企业标准已作为开关设备在使用条件、主要技术参数、功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

因此, 对于开关制造企业来说, 必须按电力企业标准要求设计、制造、试验24 kV开关设备, 要执行比国标更高的电力企业标准。由于我国已有制造12 kV和40.5 kV开关设备的经验, 因此制造24 kV开关设备在技术上并不困难, 但24 kV设备绝不是12 kV设备的放大或40.5 kV设备的缩小, 而是要重新研究、设计、制造和重新做试验, 才能研发出符合规定的24 k V开关设备。

7 关于24 k V开关设备

装备20 k V电网要采用额定电压为24 k V户内外开关设备。由于我国开始推广20 kV配电系统, 故国内已建的20 kV电网多使用国外成熟的开关设备技术, 特别ABB、西门子、施耐德等公司早就制造24 k V开关设备, 如在苏州工业园区20 k V电网中使用的设备多为ABB的ZXO型充气柜、Safe plus环网柜、施耐德的SM6环网柜、西门子的8DC11充气柜、阿海珐的M24、FBX环网柜等。在辽宁本溪南芬地区20 k V配电网使用的开关设备中, 24 k V开关柜和其它断路器为阿海珐产品, 线路上使用的柱上重合器负荷开关、跌落开关均为ABB生产。国外电气制造公司如施耐德公司于2008年4月2日和22日先后在江苏淮安、南京召开20 k V技术交流暨研讨会, 推荐该公司不断改进和完善的24 k V开关产品。

一般来说, 市区户内设备多选用气体绝缘的开关设备, 如箱式气体绝缘柜 (C-GIS) 、环网柜 (RMU) 和真空断路器、限流熔断器、负荷开关等。在户外线路上多选用柱上开关, 如柱上断路器、重合器、分段器、负荷开关、跌落熔断器等。

20 k V配电网建设为国内生产企业带来商机, 许多企业抓住这一机遇, 大力研发24 kV开关设备系列, 特别是江苏省的制造企业, 因江苏电力公司在全省13个城市开展20 k V电压等级的试点推广工作。

如扬州北辰电气设备有限公司适时开发出三种24 k V开关设备, 包括24 k V开关柜、24 k V真空断路器和24 kV户外柱上SF6负荷开关。该公司于2008年1月19日拿到西安高压电器研究所《型式试验报告》后, 就拿到了和客户签定的55万元24 kV开关柜订单。

又如江苏东源电器集团抓住国网公司推广20 kV配电电压的机遇, 大力开发24 kV开关设备, 并于2009年3月13日在苏州举办了24 kV新系列开关设备产品推广会, 向用户就24 kV开关产品的技术关键和特色作了详细介绍。该公司开发的24 k V开关设备包括VED-24固封极柱式高压真空断路器、ZW32-24户外柱上真空断路器、HZF-24户外负荷开关、HXGN-24环网柜、KYN28-24 (P) 程序化移开式金属封闭开关柜、YB-24预装式箱式变等。

有人估计, 对于一般供电用户, 20 k V供电引起的高压开关柜和变压器的投资增加不会超过20%。

20 k V配电电压的推广, 为高压开关制造业开发新的24 k V开关设备带来发展机遇, 应抓紧机遇, 早开发早赢得市场。

8 结语

20kV供电系统篇6

本文依据规程、标准,经过无功补偿等相关计算,对江苏省新建的220 kV自耦变20 kV侧容量选择进行分析研究,并提出相关建议。研究结果将为标准化设计的主变设备选型提供参考。

1 自耦变压器的特点及低压侧容量分析

自耦变压器与同容量的普通变压器相比有很多优点,如消耗材料少,造价低;有功和无功损耗少,效率高;阻抗小,对改善系统稳定性有一定作用;便于运输和安装[1]。

自耦变压器中,其送电方向主要是高压向中压,第三绕组一般接所用变或投切并联电容器组,如图1所示。其中有一部分能量是不经过变换而直接传输的,如图2所示[1]。

自耦变压器的电磁容量(或称计算容量),是指自耦变压器公共绕组的容量,自耦变压器的尺寸和材料消耗量仅决定于电磁容量(即U2I),与变压器通过容量(U2I2或U1I1)的关系为:

通过自耦变压器低压绕组的容量不能超过其电磁容量,其容量为自耦变压器额定容量的KX倍(KX为自耦变压器高、中压的电压差与高压侧电压的比,称为效益系数),因为自耦变压器低压绕组一般是按等于或小于电磁容量设计的。

《电力变压器选用导则》规定:对于三绕组变压器的高、中、低压绕组容量的分配应按各侧绕组所带实际负荷进行分配[2];《油浸式电力变压器技术参数和要求》规定:对于低压35、10 kV变压器,建议第三绕组取变压器容量的50%[3];《国家电网公司110～500 kV变电站通用设备典型规范》规定,220 k V变压器容量推荐120、150、180、240 MVA这4种典型值,变压器各侧容量比在各地区的差异较大,建议各侧容量比统一为100/100/50,第三绕组为不接负荷的稳定绕组,可采用30%容量,亦可根据具体工程情况确定[4]。

自耦变压器的第三绕组容量,从补偿三次谐波电流的角度考虑,不应小于电磁容量的35%,而变压器设计时,因绕组机械强度的要求,往往要大于上述值,但最大值一般不超过其电磁容量。

在江苏省220 k V变电站中,主变压器一般采用自耦变压器。综上所述,对于一台220/110/20 kV、240 MVA自耦变压器,其电磁容量为120 MVA,其第三绕组容量应在42～120 MVA间选择;对于一台220/110/20 kV、180 MVA自耦变压器,其电磁容量为90 MVA,其第三绕组容量应在31.5～90 MVA间选择。

2 从具体负荷需求考虑220 kV自耦变20 kV侧容量选择

2.1 从20 k V线路规模配置考虑

一台220/110/20 kV、180 MVA自耦变,20 kV出线为10回。从运行经济性考虑,每回线路正常运行负荷电流宜控制在300～400 A,正常运行时每台主变20 k V侧的负荷最大可达到100 MW。

一台220/110/20 kV、240 MVA自耦变,20 kV出线为12回。从运行经济性考虑,每回线路正常运行负荷电流宜控制在300～400 A,正常运行时每台主变20 k V侧的负荷最大可达到120 MW。

可见,从合理配置主变容量和线路远景规模考虑,220 kV自耦变20 kV侧容量按变压器额定容量的50%(最大电磁容量)考虑是合适的。

2.2 从变电站供电区域的负荷密度考虑

按负荷密度和供电半径预测见表1。

由表1可见:220 kV自耦变的20 kV侧容量按变压器额定容量的50%考虑灵活适应性好。例如负荷密度较大时,供电半径不能过大;负荷密度较小时,供电半径可适当放大。

从满足主变“N-1”(此处表示正常运行方式下的一台主变无故障或因故障断开,下同)不减停用户正常用电,220 kV自耦变的20 kV侧容量按变压器额定容量的50%考虑灵活适应性也较好。例如3×240 MVA主变在主变N-1情况下,最大降压能力应为624 MVA,若220 k V自耦变的20 k V侧容量按变压器额定容量的50%考虑,则可满足主变N-1时过载30%要求。且此时若负荷密度为20 MW/km2,则供电半径可超过2 km,故每台240 MVA主变20 k V侧容量应选择120 MVA。

综上所述,220 kV自耦变的20 kV侧容量按变压器额定容量的50%考虑是合适的。

3 从无功补偿考虑220 kV自耦变20 kV侧容量选择

本文针对不同的运行方式开展了计算,计算结果见表2。

注:对于最终规模为4台主变压器的变电站,第四台主变低压侧按仅作无功补偿考虑。表中标“*”的数据即为低压侧仅带无功补偿的变压器对应的数据。

由表2可见:

(1)对于最终规模为4台主变压器的变电站,第4台主变低压侧按不带负荷,仅作无功补偿考虑,则220 kV自耦变20 kV侧可按变压器额定容量的33%考虑,即可满足无功补偿传输容量的需求,且此时20 kV侧容量向中压侧传输容量低于该电磁容量,也不影响变压器容量的充分利用。

(2)对于主变低压侧既带负荷,又有无功补偿设备的变压器,其20 kV侧负荷大小、无功补偿容量对主变压器20 kV侧线圈容量有着较大的影响。从满足主变“N-1”不减停20 kV侧用户正常用电,20 kV侧容量按变压器额定容量的50%考虑灵活适应性好。

(3)对240 MVA变压器,若中低压负荷比为1:1,则20 kV侧线圈容量须大于102 MVA;对180 MVA变压器,若中低压负荷比为1:1,则20 kV侧线圈容量须大于84 MVA。

(4)在3×240 MVA主变满载,中低压负荷比例为1:1的运行方式,高压侧cosΦ=0.927,远远低于一般性要求(按0.97～0.98),可见在主变20 k V侧负荷达到一定程度后,有可能导致变电站一次侧功率因数不满足要求,需进一步加大无功补偿力度(若要满足必须增加无功补偿容量,则低压线圈绕组通过功率增加),此时20 kV侧线圈容量也应能满足无功补偿的变化。

综上所述,为满足远景需求,并考虑较好的灵活适应性,对于主变低压侧既带负荷,又有无功补偿设备的变压器,其20 kV侧容量按变压器额定容量的50%选择可保证供电,并能满足各种运行方式的需要;若采用20 kV侧容量按变压器额定容量的33%选择,则要求中低压负荷比不能低于2:1(即20 k V侧负荷不得过大)。

4 从制造厂家考虑220 kV自耦变20 kV侧容量选择

变压器制造厂商普遍认为低压侧容量取变压器额定容量的50%,制造成本对低压侧容量取变压器额定容量的33%而言,基本无差别。

另外,220 kV自耦变20 k V侧开关设备对其20 k V侧容量选择并无限制作用,可满足180、240 MVA主变低压侧容量取变压器额定容量的50%的需求。

5 结论

1)为满足各种运行方式需要,220 k V自耦变的20 kV侧容量按变压器额定容量的50%考虑灵活适应性好。从满足主变“N-1”不减停用户正常用电,220 kV自耦变的20 kV侧容量按变压器额定容量的50%考虑灵活适应性好。

2)从制造厂家考虑,220 kV自耦变的20 kV侧容量按变压器额定容量的50%或33%选择均可满足,无限制。

3)对220 kV自耦变20 kV侧不带负荷,按仅装无功补偿考虑,则220 kV自耦变20 kV侧可按变压器额定容量的33%考虑,但考虑到标准化设计的一致性和通用性,建议其20 kV侧容量宜按变压器额定容量的50%考虑。

4)标准化设计工作中,对220 kV自耦变(按180、240 MVA主变,220/110/20 kV),20 kV侧容量宜统一按变压器额定容量的50%考虑。

参考文献

[1]弋东方.电力工程电气设计手册:电气一次部分[G].北京:中国电力出版社,2006.

[2]GB/T17468—2008电力变压器选用导则[S].

[3]GB/T6451—2008油浸式电力变压器技术参数和要求[S].

20kV供电系统篇7

上海安科瑞电气股份有限公司参与了天津电气传动研究所组织的24kV (20kV) 箱式变电站产品全国联合设计, 并且公司生产的ASD系列开关柜综合测控装置、CL系列数显电测表、AKH-0.66系列电流互感器、ARC功率因数自动补偿控制仪已成为24kV (20kV) 箱式变电站产品全国联合设计的选型产品。

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20kV电压配电网经济性分析篇8

1 应用现状

在我国,截至2006年年底,20 k V的实际应用主要有3处:苏州工业园区、本溪供电公司的南芬区和昆明供电公司。苏州工业园区的特点是负荷密集,大负荷用户比较多,经过专家论证,工业园区采用了220 k V/110 k V/20 k V/0.4 k V的配电方案。经过十余年的运行情况表明,采用20 k V直接配电具有较好的经济效益。

本溪市的南芬地区原线路是20世纪60年代初期建成的,线路所带负荷变压器均为10 k V高耗能变压器。近年来,由于当地经济发展较快,供电量已满足不了用户需求,急需改造。经过经济可行性论证,采用了20 k V直接配电[1]。昆明供电公司在昆明机场和呈贡新区由于负荷大而且集中,采用了20k V直接配电[2]。

在国外,美国早在1948年就部分采用了20.8 k V到24.9 k V的电压等级,法国和德国则在20世纪60年代初开始发展20 k V电压等级。大部分欧洲国家,如意大利、奥地利、保加利亚和波兰等,中压配电网均采用20~25 k V的电压等级。前苏联在20世纪60年代几乎将所有大城市的10 k V改造为20 k V电压等级。在14个亚洲国家和地区中,已有9个采用20 k V作为中压配电网的电压等级,其中有新加坡、韩国和我国台湾地区等[3]。

2 优缺点分析

与10 k V的配电电压相比,20 k V电压等级的优点十分明显。从运行角度看,提高电压可提高负荷输送容量。在导线截面和通过电流一定情况下,电压等级越高,线路可输送的容量越大。相同的输送容量,20 k V电压采用的输电导线的截面积比10 k V的小得多,因此可节省金属材料。当允许的电压压降一定时,电力线路的负荷矩与电压的平方成正比。提高配电电压,即可提高输送距离和配电范围。在输送同样大小有功功率的情况下,由于电压升高,线路的电流减少,可显著减低线路损率。从设备的性能价格比看,20 k V设备价格与10 k V设备价格相差无几,而性能上又与35 k V相当。20 k V电压等级既提高和扩大了10 k V配电网的功能和能力,又简化了35 k V中间不必要的变压层次,集升压与简化电压等级于一身,收扩容改造与降损节资于一身,优势十分明显[4]。另外需要指出的是,由于采用了20 k V直接配电,相比10 k V可减少配网中变电站数量,减少建设用地征用,减少对人民群众生活影响,具有非常好的社会效益。

从上面的分析可知,与10 k V电压等级相比,采用20 k V配电电压等级具有明显的优势。

实际应用中,由于受低压设备热稳定和短路容量的限制,35 k V配电变压器的容量不能太大。对负荷密集地区,采用35 k V直接配电,由于电缆容量限制,将会大量增加电缆线路,导致电网结构复杂,增加了电网的隐患。如果采用35 k V作配电电压等级,存在造价高、占地多、变电所进出线不易配置等问题[5]。当然,由于20 k V电压等级在国内应用的时间较短,应用范围很小,该电压等级的电气设备和配电装置还需进一步研究,影响到目前系统采用20 k V电压等级的进度和决心。同时,我国相关产品的标准还有待于建立和完善,特别是由于电压等级的升高,相关的基础性技术还有待于进一步研究分析。比如,中性点运行方式,与保护装置的配合及配电体制等[6]。

综上所述,与10 k V电压等级相比,20 k V作为配电电压等级的优点为:提高送电能力和增大供电范围;减少征地,减少变电站数量;节省了金属材料;减低线损;节省电网建设费用;降低馈线回路数,减小故障;降低年运行费用。缺点为:需重新设计和选择变电站;需对相关基础技术作进一步分析;相关标准有待建立和完善;相关标准有待建立和完善。

3 经济性分析

3.1 设备运行情况(1)传输容量

输电线路的传输容量可以表示为:

式中:UN为额定电压;IN为额定电流。

在相同的线路规格和传输电流情况下,有如下结论:

式中:S为输电容量;U为电压;I为电流,下标10和20分别表示10 k V和20 k V情况下的量,下面出现相似变量的意义与此类同。

(2)电压降落

输电线路的电压降可以表示为:

式中:ΔU%表示电压压降;P、Q、R和X分别为有功、无功、电阻和电抗。

在相同的负荷下,有如下结论:

(3)线路有功损耗

线路的有功损耗可以表示为: