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20kV配電電壓等級(jí)的應(yīng)用與節(jié)能減排
日期：2025-04-26 02:46
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摘要：
摘要：節(jié)能降耗是國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要的目標(biāo)之一，應(yīng)積極將節(jié)能的新科技、新措施利用到實(shí)際中去。20kV配電電壓等級(jí)已在一些國(guó)家得到應(yīng)用，實(shí)踐證明20kV配電網(wǎng)絡(luò)能夠有效減少線損率，節(jié)能效果明顯。本文從電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模、可靠性、電壓質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能方面對(duì)浙江某規(guī)劃區(qū)采用10kV配網(wǎng)模式和20kV配電模式進(jìn)行規(guī)劃比較，并對(duì)采用20kV提出相關(guān)的建議。
關(guān)鍵詞：節(jié)能減排 20kV 節(jié)約型電網(wǎng)
1前言
國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要明確提出，到2010年國(guó)內(nèi)單位GDP能耗和主要污染物排放總量分別比2005年降低20％和10％。這是貫徹科學(xué)發(fā)展觀和建設(shè)和諧社會(huì)的重大舉措，也是加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的迫切需要。因此，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展、節(jié)約發(fā)展的工作思路，扎實(shí)做好節(jié)能降耗工作，是義不容辭的社會(huì)責(zé)任。目前，加強(qiáng)線損管理，落實(shí)降損措施，已經(jīng)成為供電企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的重要內(nèi)容之一。
現(xiàn)階段，國(guó)際上許多國(guó)家采用了20kV等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)，理論和實(shí)踐均證明在一定負(fù)荷密度的條件下，以采用相同導(dǎo)線輸送相同功率電能，20kV供電線路的有色金屬耗量可減少50％，節(jié)約建設(shè)投資約40％，降低電能損耗50%以上，可為用電容量數(shù)百kV安到幾萬(wàn)kV安的客戶提供靈活、經(jīng)濟(jì)的接入方案，供電能力和供電可靠性得到提高，有效改善客戶端的電壓質(zhì)量。2007年，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)“關(guān)于推廣20kV電壓等級(jí)的通知”的精神，江蘇省率先在省內(nèi)13個(gè)市推廣2OkV電壓等級(jí)試點(diǎn)供電項(xiàng)目。近幾年，其他省份也在積極開(kāi)展20kV的相關(guān)工作。
與傳統(tǒng)的10kV配電網(wǎng)相比，20kV配電網(wǎng)電壓不但可以增加供電能力，有效減少變電站和線路布點(diǎn)密度，方便客戶接入，大用戶效益突出等優(yōu)點(diǎn)，而且節(jié)能降損效益可觀，環(huán)保效益突出。據(jù)測(cè)算，輸送同等功率，2OkV供電線路的有色金屬耗量可減少50％，節(jié)約建設(shè)投資約40％等。然而，針對(duì)于20kV配電電壓等級(jí)的優(yōu)越性來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)20kV電氣設(shè)備生產(chǎn)能力并不完善，存在建設(shè)成本相對(duì)較高、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少、與其他區(qū)域電網(wǎng)配合困難等問(wèn)題，因此還未得到廣泛應(yīng)用。但是在發(fā)展快速、負(fù)荷密度定位高，而且存在很多新區(qū)和準(zhǔn)新區(qū)的開(kāi)發(fā)區(qū)域，局部采用20kV是存在可能的，應(yīng)積極進(jìn)行論證分析。在此情況下，選定浙江某城市區(qū)塊，根據(jù)該區(qū)塊發(fā)展的階段和負(fù)荷水平，開(kāi)展了20kV和10kV規(guī)劃比較研究。
2規(guī)劃比較思路
為了尋求中壓10kV和20kV配電網(wǎng)的規(guī)劃比較，對(duì)不同方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，主要從電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模、可靠性、電壓質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能方面進(jìn)行比較。電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模主要比較遠(yuǎn)景變電站建設(shè)規(guī)模、占地面積、高中壓線路出線規(guī)模?？煽啃苑治鰧?duì)各個(gè)不同方案計(jì)算平均用電有效度指標(biāo)（ASAI）、系統(tǒng)平均斷電頻率指標(biāo)（SAIFI）和系統(tǒng)平均斷電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（SAIDI），用這些指標(biāo)來(lái)比較不同方案的可靠性高低。電壓質(zhì)量分析根據(jù)中壓配網(wǎng)線路負(fù)荷情況，通過(guò)理論潮流計(jì)算得到中壓線路的*低電壓。經(jīng)濟(jì)性分析是將變電站和高壓線路的綜合投資、中壓線路和配變的投資按等年值法折算到年值，再加上運(yùn)行費(fèi)用，計(jì)算得出年*小單位負(fù)荷總費(fèi)用，然后比較不同方案的投資大小。
3 10kV和20kV規(guī)劃比較
3.1 比較方案確定
為了使規(guī)劃方案具有可比性，考慮到規(guī)劃區(qū)域未來(lái)為城市**中心區(qū)域，假設(shè)高中壓均采用電纜線路，變電站布點(diǎn)已在布局規(guī)劃中確定，通道走廊也已有初步設(shè)計(jì)，確定對(duì)以下四個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比分析：
方案一：變比220/110/10kV，主變?nèi)萘?×50MVA，電纜網(wǎng)；
方案二：變比220/110/20kV，主變?nèi)萘?×80MVA，電纜網(wǎng)；
方案三：變比220/110/20kV，主變?nèi)萘?×63MVA，電纜網(wǎng)；
方案四：變比220/110/20kV和220/110/10kV，主變?nèi)萘窟x取3×50MVA、3×63MVA、3×80MVA，電纜網(wǎng)的混供方案。
3.2規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀簡(jiǎn)介
該區(qū)域目前公用網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)構(gòu)成為220/110/10kV。至2007年底，共有4座110kV變電站向規(guī)劃區(qū)電網(wǎng)提供電源，主變共8臺(tái)，主變?nèi)萘靠傆?jì)286MVA；10kV配電線路23條，線路總長(zhǎng)度179.48km。
3.3電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模比較
有關(guān)該區(qū)域遠(yuǎn)景110kV變電站建設(shè)規(guī)模見(jiàn)表3-1。由表中可以看出，方案一為220/110/10kV電網(wǎng)方案，新建6座110/10kV變電站，數(shù)量*多；方案二、方案三均為220//110/20kV電網(wǎng)方案，區(qū)別在于方案二選取了4×80MVA的大容量變電站，故變電站數(shù)量*少；方案四為10kV和20kV混合電網(wǎng)方案，變電站數(shù)量與方案三相同。結(jié)合四個(gè)方案變電站數(shù)量及占地情況進(jìn)行變電站占地估算，見(jiàn)表3-2。從表3-2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，和20kV相關(guān)的二、三、四方案的變電站占地均小于10kV方案一的占地規(guī)模。
關(guān)鍵詞：節(jié)能減排 20kV 節(jié)約型電網(wǎng)
1前言
國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要明確提出，到2010年國(guó)內(nèi)單位GDP能耗和主要污染物排放總量分別比2005年降低20％和10％。這是貫徹科學(xué)發(fā)展觀和建設(shè)和諧社會(huì)的重大舉措，也是加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的迫切需要。因此，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展、節(jié)約發(fā)展的工作思路，扎實(shí)做好節(jié)能降耗工作，是義不容辭的社會(huì)責(zé)任。目前，加強(qiáng)線損管理，落實(shí)降損措施，已經(jīng)成為供電企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的重要內(nèi)容之一。
現(xiàn)階段，國(guó)際上許多國(guó)家采用了20kV等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)，理論和實(shí)踐均證明在一定負(fù)荷密度的條件下，以采用相同導(dǎo)線輸送相同功率電能，20kV供電線路的有色金屬耗量可減少50％，節(jié)約建設(shè)投資約40％，降低電能損耗50%以上，可為用電容量數(shù)百kV安到幾萬(wàn)kV安的客戶提供靈活、經(jīng)濟(jì)的接入方案，供電能力和供電可靠性得到提高，有效改善客戶端的電壓質(zhì)量。2007年，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)“關(guān)于推廣20kV電壓等級(jí)的通知”的精神，江蘇省率先在省內(nèi)13個(gè)市推廣2OkV電壓等級(jí)試點(diǎn)供電項(xiàng)目。近幾年，其他省份也在積極開(kāi)展20kV的相關(guān)工作。
與傳統(tǒng)的10kV配電網(wǎng)相比，20kV配電網(wǎng)電壓不但可以增加供電能力，有效減少變電站和線路布點(diǎn)密度，方便客戶接入，大用戶效益突出等優(yōu)點(diǎn)，而且節(jié)能降損效益可觀，環(huán)保效益突出。據(jù)測(cè)算，輸送同等功率，2OkV供電線路的有色金屬耗量可減少50％，節(jié)約建設(shè)投資約40％等。然而，針對(duì)于20kV配電電壓等級(jí)的優(yōu)越性來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)20kV電氣設(shè)備生產(chǎn)能力并不完善，存在建設(shè)成本相對(duì)較高、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少、與其他區(qū)域電網(wǎng)配合困難等問(wèn)題，因此還未得到廣泛應(yīng)用。但是在發(fā)展快速、負(fù)荷密度定位高，而且存在很多新區(qū)和準(zhǔn)新區(qū)的開(kāi)發(fā)區(qū)域，局部采用20kV是存在可能的，應(yīng)積極進(jìn)行論證分析。在此情況下，選定浙江某城市區(qū)塊，根據(jù)該區(qū)塊發(fā)展的階段和負(fù)荷水平，開(kāi)展了20kV和10kV規(guī)劃比較研究。
2規(guī)劃比較思路
為了尋求中壓10kV和20kV配電網(wǎng)的規(guī)劃比較，對(duì)不同方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，主要從電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模、可靠性、電壓質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能方面進(jìn)行比較。電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模主要比較遠(yuǎn)景變電站建設(shè)規(guī)模、占地面積、高中壓線路出線規(guī)模?？煽啃苑治鰧?duì)各個(gè)不同方案計(jì)算平均用電有效度指標(biāo)（ASAI）、系統(tǒng)平均斷電頻率指標(biāo)（SAIFI）和系統(tǒng)平均斷電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（SAIDI），用這些指標(biāo)來(lái)比較不同方案的可靠性高低。電壓質(zhì)量分析根據(jù)中壓配網(wǎng)線路負(fù)荷情況，通過(guò)理論潮流計(jì)算得到中壓線路的*低電壓。經(jīng)濟(jì)性分析是將變電站和高壓線路的綜合投資、中壓線路和配變的投資按等年值法折算到年值，再加上運(yùn)行費(fèi)用，計(jì)算得出年*小單位負(fù)荷總費(fèi)用，然后比較不同方案的投資大小。
3 10kV和20kV規(guī)劃比較
3.1 比較方案確定
為了使規(guī)劃方案具有可比性，考慮到規(guī)劃區(qū)域未來(lái)為城市**中心區(qū)域，假設(shè)高中壓均采用電纜線路，變電站布點(diǎn)已在布局規(guī)劃中確定，通道走廊也已有初步設(shè)計(jì)，確定對(duì)以下四個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比分析：
方案一：變比220/110/10kV，主變?nèi)萘?×50MVA，電纜網(wǎng)；
方案二：變比220/110/20kV，主變?nèi)萘?×80MVA，電纜網(wǎng)；
方案三：變比220/110/20kV，主變?nèi)萘?×63MVA，電纜網(wǎng)；
方案四：變比220/110/20kV和220/110/10kV，主變?nèi)萘窟x取3×50MVA、3×63MVA、3×80MVA，電纜網(wǎng)的混供方案。
3.2規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀簡(jiǎn)介
該區(qū)域目前公用網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)構(gòu)成為220/110/10kV。至2007年底，共有4座110kV變電站向規(guī)劃區(qū)電網(wǎng)提供電源，主變共8臺(tái)，主變?nèi)萘靠傆?jì)286MVA；10kV配電線路23條，線路總長(zhǎng)度179.48km。
3.3電網(wǎng)遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模比較
有關(guān)該區(qū)域遠(yuǎn)景110kV變電站建設(shè)規(guī)模見(jiàn)表3-1。由表中可以看出，方案一為220/110/10kV電網(wǎng)方案，新建6座110/10kV變電站，數(shù)量*多；方案二、方案三均為220//110/20kV電網(wǎng)方案，區(qū)別在于方案二選取了4×80MVA的大容量變電站，故變電站數(shù)量*少；方案四為10kV和20kV混合電網(wǎng)方案，變電站數(shù)量與方案三相同。結(jié)合四個(gè)方案變電站數(shù)量及占地情況進(jìn)行變電站占地估算，見(jiàn)表3-2。從表3-2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，和20kV相關(guān)的二、三、四方案的變電站占地均小于10kV方案一的占地規(guī)模。
表3-1遠(yuǎn)景各方案變電站建設(shè)規(guī)模
表3-2110kV變電站用地規(guī)模
對(duì)于110kV線路遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模見(jiàn)表3-3。從表中可以看出，方案二新建高壓線路6條，線路長(zhǎng)度34.72km，均比其它三個(gè)方案少，主要由于方案二采用大容量變電站，站點(diǎn)*少，故所需高壓線路*少。
表3-3遠(yuǎn)景各方案110kV線路規(guī)模
中壓線路遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模見(jiàn)表3-4。從表中可以看出，無(wú)論從中壓線路數(shù)量和長(zhǎng)度比較，方案二和方案三均優(yōu)于方案一和方案四，對(duì)于20kV電網(wǎng)方案，隨著變電站容量的增大，變電站的供電范圍加大，中壓線路的總長(zhǎng)基本上也隨之逐漸增大，從而導(dǎo)致了中壓線路投資和網(wǎng)損也逐漸增大，這是采用大容量變電站的一個(gè)不利之處。
方案 | 電壓等級(jí) | 變電站*終規(guī)模 | 變電站新建 個(gè)數(shù) | 變電站總?cè)萘?/span> （MVA） |
方案一 | 110/10 | 3×50 | 6 | 900 |
方案二 | 110/20 | 4×80 | 3 | 960 |
方案三 | 110/20 | 3×63 | 4 | 756 |
方案四 | 110/10、110/20 | 3×80、3×63、3×50 | 4 | 729 |
表3-2110kV變電站用地規(guī)模
方案 | 變電站建設(shè)情況 | 變電站單位占地面積（m2） | 合計(jì)占地 面積（m2） | |||
*終規(guī)模 | 座數(shù) | 4×80（MVA） | 3×63（MVA） | 3×50（MVA） | ||
方案一 | 3×50 | 6 | -- | -- | 6000 | 36000 |
方案二 | 4×80 | 3 | 9000 | -- | -- | 27000 |
方案三 | 3×63 | 4 | 7700 | -- | 30800 | |
方案四 | 3×80、3×63、3×50 | 4 | 9000 | 7700 | 6000 | 28700 |
對(duì)于110kV線路遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模見(jiàn)表3-3。從表中可以看出，方案二新建高壓線路6條，線路長(zhǎng)度34.72km，均比其它三個(gè)方案少，主要由于方案二采用大容量變電站，站點(diǎn)*少，故所需高壓線路*少。
表3-3遠(yuǎn)景各方案110kV線路規(guī)模
方案 | 電壓等級(jí) | 變電站*終規(guī)模 | 線路條數(shù) | 線路長(zhǎng)度（km） |
方案一 | 110/10 | 3×50 | 8 | 49.59 |
方案二 | 110/20 | 4×80 | 6 | 34.72 |
方案三 | 110/20 | 3×63 | 8 | 46.33 |
方案四 | 110/10、110/20 | 3×80、3×63、3×50 | 8 | 47.45 |
中壓線路遠(yuǎn)景建設(shè)規(guī)模見(jiàn)表3-4。從表中可以看出，無(wú)論從中壓線路數(shù)量和長(zhǎng)度比較，方案二和方案三均優(yōu)于方案一和方案四，對(duì)于20kV電網(wǎng)方案，隨著變電站容量的增大，變電站的供電范圍加大，中壓線路的總長(zhǎng)基本上也隨之逐漸增大，從而導(dǎo)致了中壓線路投資和網(wǎng)損也逐漸增大，這是采用大容量變電站的一個(gè)不利之處。
表3-4遠(yuǎn)景各方案中壓線路規(guī)模
對(duì)四個(gè)方案的高、中壓配網(wǎng)線路通道規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別見(jiàn)表3-5和表3-6。從表中可知，選用20kV供電的方案二、三、四所需的高中壓電纜通道資源均小于10kV供電的方案一。其中高壓通道中后三個(gè)方案的平均電纜通道長(zhǎng)度為42.83km，方案一通道長(zhǎng)度為49.59km；中壓通道后三個(gè)方案的平均電纜通道長(zhǎng)度為38.62km，比方案一的43.65km減少5.03km。
表3-5110kV電纜的通道選擇及規(guī)模統(tǒng)計(jì)
表3-610kV電纜的通道選擇及規(guī)模統(tǒng)計(jì)
綜上分析，采用20kV配電電壓等級(jí)，對(duì)于相同區(qū)塊的規(guī)劃，遠(yuǎn)景規(guī)模可以有效減少變電站和線路布點(diǎn)密度，大大節(jié)約土地資源占用。針對(duì)于目前我國(guó)城市化水平的快速提高，土地資源日益緊張，電網(wǎng)建設(shè)與城市土地資源之間的矛盾日趨突出，變電站站址和線路走廊的獲得非常困難，拆遷等政策處理困難而言，20kV的應(yīng)用能夠在一定程度上緩解這些矛盾。
方案 | 電壓等級(jí) | 導(dǎo)線型號(hào) | 線路條數(shù) | 線路長(zhǎng)度（km） |
方案一 | 110/10 | YJV22-3×400 | 190 | 205.41 |
方案二 | 110/20 | YJV22-3×400 | 78 | 164.47 |
方案三 | 110/20 | YJV22-3×400 | 80 | 136.35 |
方案四 | 110/10、110/20 | YJV22-3×400 | 101 | 176.93 |
對(duì)四個(gè)方案的高、中壓配網(wǎng)線路通道規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別見(jiàn)表3-5和表3-6。從表中可知，選用20kV供電的方案二、三、四所需的高中壓電纜通道資源均小于10kV供電的方案一。其中高壓通道中后三個(gè)方案的平均電纜通道長(zhǎng)度為42.83km，方案一通道長(zhǎng)度為49.59km；中壓通道后三個(gè)方案的平均電纜通道長(zhǎng)度為38.62km，比方案一的43.65km減少5.03km。
表3-5110kV電纜的通道選擇及規(guī)模統(tǒng)計(jì)
方案 | 電壓等級(jí)(kV) | 變電站 座數(shù) | 高壓線路總長(zhǎng)度(km) | 電纜通道總長(zhǎng)度(km) | 2×110kV | 3×110kV | 4×110kV |
方案一 | 110/10 | 6 | 49.59 | 20.17 | 11.55 | 7.12 | 1.50 |
方案二 | 110/20 | 3 | 34.72 | 16.84 | 16.84 | -- | -- |
方案三 | 110/20 | 4 | 46.33 | 20.17 | 17.10 | 1.58 | 1.50 |
方案四 | 110/10、110/20 | 4 | 47.45 | 20.17 | 15.47 | 3.20 | 1.50 |
表3-610kV電纜的通道選擇及規(guī)模統(tǒng)計(jì)
方案 | 電壓等級(jí)(kV) | 電纜通道 總長(zhǎng)(km) | 纜溝 | 6孔排管 | 8孔排管 | 12孔排管 | 24孔排管 | |||||
條 數(shù) | 長(zhǎng)度 (km) | 條 數(shù) | 長(zhǎng)度 (km) | 條 數(shù) | 長(zhǎng)度 (km) | 條 數(shù) | 長(zhǎng)度 (km) | 條 數(shù) | 長(zhǎng)度 (km) | |||
方案一 | 110/10 | 43.65 | 6 | 5.80 | 1 | 1.75 | 5 | 10.49 | 5 | 15.87 | 4 | 9.75 |
方案二 | 110/20 | 37.13 | 3 | 3.46 | 6 | 10.47 | 3 | 4.16 | 6 | 19.04 | -- | -- |
方案三 | 110/20 | 39.27 | 4 | 3.80 | 7 | 12.80 | 2 | 3.35 | 6 | 19.32 | -- | -- |
方案四 | 110/10、110/20 | 39.47 | 6 | 5.28 | 5 | 9.57 | 4 | 6.59 | 6 | 18.03 | -- | -- |
綜上分析，采用20kV配電電壓等級(jí)，對(duì)于相同區(qū)塊的規(guī)劃，遠(yuǎn)景規(guī)模可以有效減少變電站和線路布點(diǎn)密度，大大節(jié)約土地資源占用。針對(duì)于目前我國(guó)城市化水平的快速提高，土地資源日益緊張，電網(wǎng)建設(shè)與城市土地資源之間的矛盾日趨突出，變電站站址和線路走廊的獲得非常困難，拆遷等政策處理困難而言，20kV的應(yīng)用能夠在一定程度上緩解這些矛盾。
3.4供電可靠性和電壓水平比較
對(duì)各個(gè)不同方案考慮每個(gè)元件出現(xiàn)的平均年故障率及其故障時(shí)受影響的用戶數(shù)和平均修復(fù)時(shí)間，同時(shí)考慮到某些方案可以轉(zhuǎn)移負(fù)荷的情況，然后算出平均用電有效度指標(biāo)（ASAI）、系統(tǒng)平均斷電頻率指標(biāo)（SAIFI）和系統(tǒng)平均斷電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（SAIDI），計(jì)算結(jié)果如表3-7所示。從供電可靠性指標(biāo)可以看出，各方案的可靠性指標(biāo)均可達(dá)到99.995%以上，其中方案二優(yōu)于方案三、方案一和方案四。
表3-7遠(yuǎn)景四個(gè)方案在正常運(yùn)行方式下系統(tǒng)可靠性指標(biāo)
在中壓配網(wǎng)的*低電壓計(jì)算中，假設(shè)變電站母線電壓為10.5kV或21kV，結(jié)合中壓線路負(fù)荷情況，通過(guò)理論潮流計(jì)算得到中壓線路的*低電壓。分析中，針對(duì)不同長(zhǎng)度（1.0，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，5.0km）線路下，按照全網(wǎng)線路平均所帶負(fù)荷來(lái)計(jì)算各方案的電壓偏差，結(jié)果見(jiàn)表3-8。從供電電壓水平來(lái)看，均能滿足要求。
表3-8中壓線路*低電壓及電壓偏差
通過(guò)對(duì)供電可靠性和電壓水平的比較分析可知，20kV和10kV的方案均能滿足供電的需求，但采用20kV電壓水平要優(yōu)于10kV電壓水平。
對(duì)各個(gè)不同方案考慮每個(gè)元件出現(xiàn)的平均年故障率及其故障時(shí)受影響的用戶數(shù)和平均修復(fù)時(shí)間，同時(shí)考慮到某些方案可以轉(zhuǎn)移負(fù)荷的情況，然后算出平均用電有效度指標(biāo)（ASAI）、系統(tǒng)平均斷電頻率指標(biāo)（SAIFI）和系統(tǒng)平均斷電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（SAIDI），計(jì)算結(jié)果如表3-7所示。從供電可靠性指標(biāo)可以看出，各方案的可靠性指標(biāo)均可達(dá)到99.995%以上，其中方案二優(yōu)于方案三、方案一和方案四。
表3-7遠(yuǎn)景四個(gè)方案在正常運(yùn)行方式下系統(tǒng)可靠性指標(biāo)
分類 | 單位 | 方案一 | 方案二 | 方案三 | 方案四 |
平均斷電頻率指標(biāo):（SAIPI） | （次/年） | 0.530 | 0.521 | 0.524 | 0.529 |
平均斷電持續(xù)時(shí)間（SAIDI） | （小時(shí)/年） | 3.096 | 3.032 | 3.045 | 3.072 |
用戶平均斷電持續(xù)時(shí)間（CAIDI） | （小時(shí)/次） | 5.978 | 5.047 | 5.481 | 5.702 |
平均用電有效度指標(biāo)（ASAI） | -- | 0.999954 | 0.999964 | 0.999962 | 0.999957 |
平均用電無(wú)效度指標(biāo)（ASUI） | -- | 0.000046 | 0.000036 | 0.000038 | 0.000043 |
在中壓配網(wǎng)的*低電壓計(jì)算中，假設(shè)變電站母線電壓為10.5kV或21kV，結(jié)合中壓線路負(fù)荷情況，通過(guò)理論潮流計(jì)算得到中壓線路的*低電壓。分析中，針對(duì)不同長(zhǎng)度（1.0，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，5.0km）線路下，按照全網(wǎng)線路平均所帶負(fù)荷來(lái)計(jì)算各方案的電壓偏差，結(jié)果見(jiàn)表3-8。從供電電壓水平來(lái)看，均能滿足要求。
表3-8中壓線路*低電壓及電壓偏差
分類 | 1km | 2 km | 2.5 km | 3 km | 3.5 km | 4 km | 5 km | |
方案一 | 110/10kV | 10.48 | 10.46 | 10.44 | 10.41 | 10.38 | 10.33 | 10.26 |
(50MVA) | 0.19 | 0.38 | 0.57 | 0.86 | 1.14 | 1.62 | 2.29 | |
方案二 | 110/20kV | 20.96 | 20.94 | 20.92 | 20.89 | 20.88 | 20.83 | 20.74 |
(63MVA) | 0.19 | 0.29 | 0.38 | 0.52 | 0.57 | 0.81 | 1.24 | |
方案三 | 110/20kV | 20.94 | 20.92 | 20.9 | 20.86 | 20.84 | 20.78 | 20.55 |
(80MVA) | 0.29 | 0.38 | 0.48 | 0.67 | 0.76 | 1.05 | 2.14 | |
方案四 | 110/10kV （110/20kV） | 20.95 | 20.93 | 20.92 | 20.88 | 20.87 | 20.81 | 20.64 |
(80MVA) | 0.24 | 0.33 | 0.38 | 0.57 | 0.62 | 0.90 | 1.71 | |
通過(guò)對(duì)供電可靠性和電壓水平的比較分析可知，20kV和10kV的方案均能滿足供電的需求，但采用20kV電壓水平要優(yōu)于10kV電壓水平。
3.5動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)分析
遠(yuǎn)景該區(qū)塊各方案動(dòng)態(tài)投資結(jié)果如表3-9所示。由表可見(jiàn)，從綜合投資、年運(yùn)行費(fèi)用、*小年費(fèi)用、*小單位負(fù)荷年費(fèi)用四個(gè)方面來(lái)看，均是方案二*優(yōu)，方案一*差，介于二者中間的方案三略優(yōu)于方案四。
表3-9遠(yuǎn)景各方案動(dòng)態(tài)投資比較結(jié)果單位：萬(wàn)元，萬(wàn)元/MW
3.6 節(jié)能分析
從變電站布點(diǎn)來(lái)看，在采用20kV電壓等級(jí)時(shí)，根據(jù)負(fù)荷密度選取了大容量變電站，簡(jiǎn)化規(guī)劃區(qū)內(nèi)的變電所布點(diǎn)、優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)，減少變電站在電網(wǎng)中的損耗。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，通過(guò)電力網(wǎng)進(jìn)行升壓，簡(jiǎn)化了電壓等級(jí)，進(jìn)而在負(fù)荷密度較高的地區(qū)，更可以將高壓引入負(fù)荷中心，*大可能地避免了迂回供電。通過(guò)前面的技術(shù)方案對(duì)比分析可知，在遠(yuǎn)景電網(wǎng)中，采用20kV電網(wǎng)進(jìn)行供電的二、三、四方案的網(wǎng)絡(luò)綜合網(wǎng)損均比10kV電網(wǎng)方案一線損降低50%以上。
通過(guò)以上綜合對(duì)比后，各方面比較結(jié)果也較為明顯，20kV的方案要優(yōu)于10kV的方案。但通過(guò)綜合理論比較可以看出，高中壓配網(wǎng)均采用電纜線路供電時(shí)，在負(fù)荷密度低于15MW/km2時(shí)，建議采用110/10kV方案；在負(fù)荷密度高于15MW/km2及以上時(shí)，建議采用110/20kV方案。
4 20kV供電的適用范圍建議
20kV供電的適應(yīng)范圍應(yīng)結(jié)合地區(qū)電力發(fā)展、現(xiàn)狀電網(wǎng)條件以及上級(jí)電源規(guī)劃，按照新建區(qū)域、混供區(qū)域的不同需求和特點(diǎn)，規(guī)劃20kV配電網(wǎng)。
?。?）新建工業(yè)園區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、新城區(qū)等新興區(qū)域或現(xiàn)狀電網(wǎng)非常薄弱，未來(lái)電力需求增長(zhǎng)迅速的區(qū)域，結(jié)合自身情況可以考慮直接引用20kV電壓等級(jí)。
?。?）現(xiàn)狀電網(wǎng)具有一定規(guī)模，但供電能力和設(shè)備狀況需進(jìn)一步提高以滿足發(fā)展需求的區(qū)域，視建設(shè)改造時(shí)機(jī)結(jié)合自身實(shí)際需要可考慮適時(shí)引入20kV電壓等級(jí)。
（3）對(duì)于10kV供電系統(tǒng)相對(duì)成熟穩(wěn)定，在一定時(shí)期內(nèi)可以滿足電力需求進(jìn)一步發(fā)展需要的區(qū)域，研究該區(qū)域引入20kV供電的時(shí)機(jī)和條件。
5 20kV供電的規(guī)劃建議
在對(duì)20kV試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，除需滿足一般規(guī)劃原則外，進(jìn)一步提出以下建議，供參考。
?。?）20kV系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)本著實(shí)事**、遠(yuǎn)近結(jié)合的原則，根據(jù)城市規(guī)劃和電力需求，結(jié)合區(qū)域內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)以及現(xiàn)狀電網(wǎng)條件綜合考慮。
?。?）20kV供電應(yīng)用初期，應(yīng)考慮與現(xiàn)狀電網(wǎng)的銜接性。針對(duì)20kV配電網(wǎng)建設(shè)初期，電源相對(duì)孤立的情況，應(yīng)配**取必要措施，確保電網(wǎng)**、可靠供電。
?。?）20kV供電應(yīng)用，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性，初期宜選擇新興區(qū)域或現(xiàn)狀電網(wǎng)基礎(chǔ)比較薄弱，但未來(lái)發(fā)展負(fù)荷密度高、電力需求增長(zhǎng)迅猛的區(qū)域開(kāi)展。若對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)進(jìn)行較大規(guī)模的改造和重構(gòu)，應(yīng)作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、比較和評(píng)估。
?。?）20kV電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)應(yīng)與大容量變壓器的應(yīng)用相聯(lián)系和銜接。應(yīng)用初期，20kV的上級(jí)電源原則上引自110kV變電站。
（5）20kV電壓等級(jí)供電的建設(shè)，應(yīng)按照集約資源、節(jié)約建設(shè)的原則，充分利用原有電網(wǎng)資源設(shè)備，力爭(zhēng)用*低的成本，達(dá)到供電能力的大幅增加。
6結(jié)論
在國(guó)家節(jié)能減排政策下，以提高能源利用效率和效益為中心，按照因地制宜、因網(wǎng)制宜的方針，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，積極將節(jié)能的新科技、新措施利用到實(shí)際中去。20kV配電網(wǎng)絡(luò)已在國(guó)際上許多國(guó)家得到應(yīng)用，實(shí)踐證明，在合適的條件下，20kV配電網(wǎng)絡(luò)能夠有效提高經(jīng)濟(jì)供電容量，增加經(jīng)濟(jì)輸送距離，節(jié)約土地資源占用，有效減少線損率，節(jié)能效果明顯?，F(xiàn)階段，20kV系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)本著實(shí)事**、遠(yuǎn)近結(jié)合的原則，根據(jù)城市規(guī)劃和電力需求，結(jié)合區(qū)域內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)以及現(xiàn)狀電網(wǎng)條件綜合考慮。20kV供電應(yīng)用，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性，初期宜選擇新興區(qū)域或現(xiàn)狀電網(wǎng)基礎(chǔ)比較薄弱，但未來(lái)發(fā)展負(fù)荷密度高、電力需求增長(zhǎng)迅猛的區(qū)域開(kāi)展。若對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)進(jìn)行較大規(guī)模的改造和重構(gòu)，應(yīng)作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、比較和評(píng)估。
遠(yuǎn)景該區(qū)塊各方案動(dòng)態(tài)投資結(jié)果如表3-9所示。由表可見(jiàn)，從綜合投資、年運(yùn)行費(fèi)用、*小年費(fèi)用、*小單位負(fù)荷年費(fèi)用四個(gè)方面來(lái)看，均是方案二*優(yōu)，方案一*差，介于二者中間的方案三略優(yōu)于方案四。
表3-9遠(yuǎn)景各方案動(dòng)態(tài)投資比較結(jié)果單位：萬(wàn)元，萬(wàn)元/MW
分類 | 變電站 | 高壓線路 | 中壓線路 | 配變 | 綜合 投資 | 年運(yùn)行費(fèi)用 | *小年費(fèi)用 | *小單位負(fù)荷年費(fèi)用 | ||||
綜合 投資 | 運(yùn)行 費(fèi)用 | 綜合 投資 | 運(yùn)行 費(fèi)用 | 綜合 投資 | 運(yùn)行 費(fèi)用 | 綜合 投資 | 運(yùn)行 費(fèi)用 | |||||
方案一 | 30000 | 3000 | 13886 | 1095 | 32865 | 863 | 18576 | 774 | 95327 | 5732 | 16234 | 37.00 |
方案二 | 25500 | 2550 | 9723 | 1003 | 29605 | 841 | 21672 | 759 | 86499 | 5153 | 14683 | 33.46 |
方案三 | 28500 | 2850 | 12974 | 980 | 24543 | 693 | 21672 | 759 | 87689 | 5282 | 14942 | 34.05 |
方案四 | 26500 | 2650 | 13287 | 959 | 30228 | 920 | 20708 | 764 | 90723 | 5293 | 15288 | 34.84 |
3.6 節(jié)能分析
從變電站布點(diǎn)來(lái)看，在采用20kV電壓等級(jí)時(shí)，根據(jù)負(fù)荷密度選取了大容量變電站，簡(jiǎn)化規(guī)劃區(qū)內(nèi)的變電所布點(diǎn)、優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)，減少變電站在電網(wǎng)中的損耗。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)看，通過(guò)電力網(wǎng)進(jìn)行升壓，簡(jiǎn)化了電壓等級(jí)，進(jìn)而在負(fù)荷密度較高的地區(qū)，更可以將高壓引入負(fù)荷中心，*大可能地避免了迂回供電。通過(guò)前面的技術(shù)方案對(duì)比分析可知，在遠(yuǎn)景電網(wǎng)中，采用20kV電網(wǎng)進(jìn)行供電的二、三、四方案的網(wǎng)絡(luò)綜合網(wǎng)損均比10kV電網(wǎng)方案一線損降低50%以上。
通過(guò)以上綜合對(duì)比后，各方面比較結(jié)果也較為明顯，20kV的方案要優(yōu)于10kV的方案。但通過(guò)綜合理論比較可以看出，高中壓配網(wǎng)均采用電纜線路供電時(shí)，在負(fù)荷密度低于15MW/km2時(shí)，建議采用110/10kV方案；在負(fù)荷密度高于15MW/km2及以上時(shí)，建議采用110/20kV方案。
4 20kV供電的適用范圍建議
20kV供電的適應(yīng)范圍應(yīng)結(jié)合地區(qū)電力發(fā)展、現(xiàn)狀電網(wǎng)條件以及上級(jí)電源規(guī)劃，按照新建區(qū)域、混供區(qū)域的不同需求和特點(diǎn)，規(guī)劃20kV配電網(wǎng)。
?。?）新建工業(yè)園區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、新城區(qū)等新興區(qū)域或現(xiàn)狀電網(wǎng)非常薄弱，未來(lái)電力需求增長(zhǎng)迅速的區(qū)域，結(jié)合自身情況可以考慮直接引用20kV電壓等級(jí)。
?。?）現(xiàn)狀電網(wǎng)具有一定規(guī)模，但供電能力和設(shè)備狀況需進(jìn)一步提高以滿足發(fā)展需求的區(qū)域，視建設(shè)改造時(shí)機(jī)結(jié)合自身實(shí)際需要可考慮適時(shí)引入20kV電壓等級(jí)。
（3）對(duì)于10kV供電系統(tǒng)相對(duì)成熟穩(wěn)定，在一定時(shí)期內(nèi)可以滿足電力需求進(jìn)一步發(fā)展需要的區(qū)域，研究該區(qū)域引入20kV供電的時(shí)機(jī)和條件。
5 20kV供電的規(guī)劃建議
在對(duì)20kV試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，除需滿足一般規(guī)劃原則外，進(jìn)一步提出以下建議，供參考。
?。?）20kV系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)本著實(shí)事**、遠(yuǎn)近結(jié)合的原則，根據(jù)城市規(guī)劃和電力需求，結(jié)合區(qū)域內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)以及現(xiàn)狀電網(wǎng)條件綜合考慮。
?。?）20kV供電應(yīng)用初期，應(yīng)考慮與現(xiàn)狀電網(wǎng)的銜接性。針對(duì)20kV配電網(wǎng)建設(shè)初期，電源相對(duì)孤立的情況，應(yīng)配**取必要措施，確保電網(wǎng)**、可靠供電。
?。?）20kV供電應(yīng)用，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性，初期宜選擇新興區(qū)域或現(xiàn)狀電網(wǎng)基礎(chǔ)比較薄弱，但未來(lái)發(fā)展負(fù)荷密度高、電力需求增長(zhǎng)迅猛的區(qū)域開(kāi)展。若對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)進(jìn)行較大規(guī)模的改造和重構(gòu)，應(yīng)作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、比較和評(píng)估。
?。?）20kV電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)應(yīng)與大容量變壓器的應(yīng)用相聯(lián)系和銜接。應(yīng)用初期，20kV的上級(jí)電源原則上引自110kV變電站。
（5）20kV電壓等級(jí)供電的建設(shè)，應(yīng)按照集約資源、節(jié)約建設(shè)的原則，充分利用原有電網(wǎng)資源設(shè)備，力爭(zhēng)用*低的成本，達(dá)到供電能力的大幅增加。
6結(jié)論
在國(guó)家節(jié)能減排政策下，以提高能源利用效率和效益為中心，按照因地制宜、因網(wǎng)制宜的方針，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，積極將節(jié)能的新科技、新措施利用到實(shí)際中去。20kV配電網(wǎng)絡(luò)已在國(guó)際上許多國(guó)家得到應(yīng)用，實(shí)踐證明，在合適的條件下，20kV配電網(wǎng)絡(luò)能夠有效提高經(jīng)濟(jì)供電容量，增加經(jīng)濟(jì)輸送距離，節(jié)約土地資源占用，有效減少線損率，節(jié)能效果明顯?，F(xiàn)階段，20kV系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)本著實(shí)事**、遠(yuǎn)近結(jié)合的原則，根據(jù)城市規(guī)劃和電力需求，結(jié)合區(qū)域內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)以及現(xiàn)狀電網(wǎng)條件綜合考慮。20kV供電應(yīng)用，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性，初期宜選擇新興區(qū)域或現(xiàn)狀電網(wǎng)基礎(chǔ)比較薄弱，但未來(lái)發(fā)展負(fù)荷密度高、電力需求增長(zhǎng)迅猛的區(qū)域開(kāi)展。若對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)進(jìn)行較大規(guī)模的改造和重構(gòu)，應(yīng)作充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、比較和評(píng)估。