張艷芳

（深圳市西倫土木結(jié)構(gòu)有限公司, 廣東 深圳 518129）

1前言：依據(jù)已編制完的《光明新區(qū)總體規(guī)劃》，未來(lái)光明新區(qū)城市定位為深圳西部地區(qū)重要的城市副中心、深圳創(chuàng)新型高新產(chǎn)業(yè)基地及其配套服務(wù)區(qū)、深港大都會(huì)獨(dú)具特色的生態(tài)旅游區(qū)、深圳綠色城市示范區(qū)。光明新區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展定位，并將會(huì)帶來(lái)用電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)，這對(duì)光明新區(qū)電網(wǎng)供電的安全性、可靠性提出了更高的要求。但目前，光明新區(qū)的可開(kāi)發(fā)的土地資源日益稀缺，可用于電力設(shè)施的建設(shè)用地越來(lái)越少，電網(wǎng)建設(shè)與稀缺的土地資源之間的矛盾日益突出。因此，開(kāi)展對(duì)光明新區(qū)新的配電網(wǎng)電壓層次研究，尋找輸送容量更高、輸變電網(wǎng)絡(luò)更優(yōu)、工程造價(jià)更經(jīng)濟(jì)、與現(xiàn)狀光明新區(qū)電網(wǎng)結(jié)合更好的替代性配電網(wǎng)電壓層次，在日益緊缺的可用于電力設(shè)施建設(shè)的土地資源上提高相關(guān)電力設(shè)施的電能的產(chǎn)出，已成為目前我市所必需開(kāi)展研究的問(wèn)題。

2光明新區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展存在的問(wèn)題

光明新區(qū)現(xiàn)狀配電網(wǎng)主要采用220／110／10千伏三級(jí)變電層次，這種變電層次在過(guò)去二、三十年深圳市經(jīng)濟(jì)由弱至強(qiáng)逐步發(fā)展的時(shí)期為電力供應(yīng)提供了有力的保障。但是，隨著光明新區(qū)工業(yè)化進(jìn)程的加快以及城市規(guī)劃區(qū)范圍不斷拓展，現(xiàn)狀老城區(qū)內(nèi)用地日益緊張，光明新區(qū)內(nèi)各片土地資源開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷加大，導(dǎo)致電力需求旺盛、負(fù)荷增長(zhǎng)迅速且分布相對(duì)集中，導(dǎo)致區(qū)域負(fù)荷密度很高，采用10千伏供電的局限性日趨突出。

2.1 110千伏變電站供電半徑越來(lái)越小，布點(diǎn)密度較高。目前，光明新區(qū)配電網(wǎng)電壓等級(jí)為220／110／10千伏，其中區(qū)內(nèi)有2座220千伏變電站與7座110千伏變電站。2009年底，光明新區(qū)最高用地負(fù)荷為606兆瓦，110千伏電網(wǎng)容載比為2.2，電網(wǎng)供電能力較為富裕。依據(jù)已編制的《光明新區(qū)市政專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃調(diào)?！?，遠(yuǎn)期，光明新區(qū)預(yù)測(cè)最高用電負(fù)荷192萬(wàn)千瓦，按光明新區(qū)總建設(shè)用地面積約為71.81平方公里考慮，光明新區(qū)的負(fù)荷密度將達(dá)到2.67萬(wàn)千瓦/平方公里。至2020年，光明新區(qū)所需新增220千伏變電站2座，110千伏變電站15座。加之現(xiàn)狀2座220千伏變電站與6座110千伏變電站，遠(yuǎn)期，光明新區(qū)將擁有110與220千伏變電站總的個(gè)數(shù)為25座。

2.2 設(shè)施用地選址難度大，制約電網(wǎng)發(fā)展。在構(gòu)建光明新區(qū)110千伏配電網(wǎng)過(guò)程中，如此密集的變電站與線路建設(shè)，須征用相當(dāng)數(shù)量的可建設(shè)用地，由于110千伏變電站均位于負(fù)荷中心布置，而負(fù)荷中心處的基本上屬于已建成區(qū)，新建變電站址選址、征地困難以及進(jìn)出供電線走廊路通道難以落實(shí)，致使10千伏的電源點(diǎn)建設(shè)不足，變電容載比小，許多110千伏變電站無(wú)法滿足N-1要求(即在變電站內(nèi)其中一臺(tái)設(shè)備停運(yùn)的情況下，變電站能保持穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電)。

2.3 工程造價(jià)提高。由于110千伏變電站的需深入負(fù)荷中心布置，在保證區(qū)域供電質(zhì)量的前提下，其建設(shè)型式與外觀需要求與所在區(qū)域城市風(fēng)貌與形象相互協(xié)調(diào)，因此，在變電站與進(jìn)出線的建設(shè)型式上提出更高的要求。另因負(fù)荷中心區(qū)域土地開(kāi)發(fā)程度高，建筑物密集，人口密度大，在變電站進(jìn)出110千伏線路架空敷設(shè)的走廊路徑選擇上難度相當(dāng)大。為了能使變電站能按時(shí)投產(chǎn)運(yùn)行，只有將110千伏線路采用電纜敷設(shè)。目前深圳110千伏電纜綜合造價(jià)為800～900萬(wàn)/公里，而110千伏架空線的綜合造價(jià)為210～380萬(wàn)/公里，架空線與電纜費(fèi)用之間相差進(jìn)2～3倍，致使整個(gè)變電站建設(shè)工程投資大幅度提高。

綜合上述分析，10千伏配電電壓已越來(lái)越不適應(yīng)光明新區(qū)未來(lái)電力負(fù)荷增長(zhǎng)的要求，儼然己成為新區(qū)電網(wǎng)功率傳送的瓶頸電壓層，且日益加劇配變電設(shè)備急速增長(zhǎng)與新區(qū)用地緊張之間的矛盾，給配電網(wǎng)建設(shè)帶來(lái)巨大困難。為解決光明新區(qū)負(fù)荷密度地區(qū)10千伏配電網(wǎng)輸送容量小、供電半徑短、損耗大、占用大量線行等問(wèn)題，有必要提高中壓配電網(wǎng)的電壓等級(jí)。

3光明新區(qū)建設(shè)20千伏配電網(wǎng)的可行性

光明新區(qū)是深圳第一個(gè)"綠色城市"，擔(dān)當(dāng)深圳落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建和諧社會(huì)的先鋒試驗(yàn)基地，現(xiàn)狀采用220／110／10千伏變壓層次供電能力不足的問(wèn)題日益凸顯。如采用220／20千伏變壓層次供電將可在以下幾個(gè)方面有效解決上述矛盾。

表4.1

3.1 單臺(tái)220/20或220/110/20電壓等級(jí)變壓器裝機(jī)容量大，利于減少變電站布點(diǎn)。以蘇州20千伏配電網(wǎng)為例，單臺(tái)220/20或220/110/20電壓等級(jí)變壓器容量可達(dá)到120與240兆伏安，單個(gè)變電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)為3×120兆伏安與3（4）×240兆伏安。1座220/20千伏變電站相對(duì)于3座3×50兆伏安的110千伏變電站。

3.2 變電站布點(diǎn)減少，供電半徑增大。

依據(jù)經(jīng)濟(jì)半徑 L的計(jì)算公式：L=ΔU%×Un/[√3 Ijcosφ(r0+tgφ)]。在電壓損失要求一致，負(fù)荷不變條件下：L20/L10=U20/U10=2。電壓由10kv升至20kv后，變電站供電半徑增加約1倍左右。10千伏與20千伏變電站供電范圍對(duì)比情況，如表4.1所示。從表中看出，220／20KV變電站相比110／10KV，變電站布點(diǎn)少，供電半徑長(zhǎng)，建設(shè)投資少。

3.3 在導(dǎo)線相同的條件下，20KV線路可輸送的容量高于10KV線路約一倍，可有效減少中壓配電線路的出線回路數(shù)與線路走廊通道。以下列供電容量計(jì)算公式為依據(jù)，獲取中壓配電網(wǎng)供電容量數(shù)值。配電容量公式：S=√3×Un×Ij。Un-中壓配電網(wǎng)額定電壓。Ij-線路導(dǎo)線在環(huán)境條件下的持續(xù)載流量。保持原來(lái)線路導(dǎo)線線徑不變情況下，經(jīng)計(jì)算比較，20千伏電網(wǎng)配電容量為10千伏電網(wǎng)的2倍。隨著線路回路數(shù)減少，線路敷設(shè)所需的走廊建設(shè)用地與電纜通道也相應(yīng)減少。

3.4 在輸送容量相同的條件下，20KV線路負(fù)載電流更小，單位長(zhǎng)度的壓降更小、損耗更低，有利于保障供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。采用以下電壓損失計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：ΔU%=[（PR+QX）/Un2]×100%。式中,R、X-配電線路的參數(shù)。Pc、Q-配電線路的有功、無(wú)功功率。Un－線電壓。

在用電負(fù)荷保持不變情況下，ΔU20%/ΔU10%=1/4。20千伏電網(wǎng)的線路電壓損失是10千伏的1/4；當(dāng)負(fù)荷升高1倍后，ΔU20%/ΔU10%=1/2。上述比較，電壓由10kv升至20千伏后，電壓降可比10kv減少75%；當(dāng)負(fù)荷升高1倍后，電壓降可比10kv減少50%。

4目前國(guó)內(nèi)外已建成的20千伏配電網(wǎng)概況：

在美國(guó)，電網(wǎng)公司較多，因均為私營(yíng)為主，電壓等級(jí)的構(gòu)成和分布較為復(fù)雜，尤其是中壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)較為繁多，不同地區(qū)可能采用不同的中壓配電電壓。目前，美國(guó)的電壓序列主要為5級(jí)的500/230/115/12.5（20.8.，22.9，24.9，34.5）/0.2 或 345/230/138（69）/12.5（20.8.，22.9，24.9，34.5）/0.2等。

俄羅斯60年代初,經(jīng)多方論證及實(shí)踐,已將20電壓等級(jí)正式列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，目前俄羅斯的主要電壓序列是500/220/110/(35)/10(20,6)/0.4千伏或750/330/110/(35)/10(20,6)/0.4千伏，大城市的中壓配電主要采用20千伏，農(nóng)村的中壓配電主要采用10千伏。

現(xiàn)今，80%的歐洲國(guó)家，如北愛(ài)爾蘭,德國(guó),保加利亞,匈牙利等國(guó)的中壓配電均采用20～25千伏。在14個(gè)亞洲國(guó)家和地區(qū)中，已有9個(gè)采用20千伏作為中壓配電電壓等級(jí)。

在國(guó)內(nèi)，早在1996年，蘇州電力公司已經(jīng)在占地面積約70平方公里的中新工業(yè)園區(qū)采用了20千伏電壓等級(jí)供電，目前已發(fā)展到有1座220千伏、3座110千伏變電站向園區(qū)提供20千伏電源；遼寧本溪供電公司于2002年對(duì)所管轄的南芬變電所進(jìn)行了由66/10千伏升壓至66/20千伏的改造，以適應(yīng)南芬地區(qū)內(nèi)供電分散，供電負(fù)荷半徑大的特點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)：光明新區(qū)作為深圳市唯一的高端、高新產(chǎn)業(yè)綜合服務(wù)新區(qū)，對(duì)于提升深圳未來(lái)綜合實(shí)力起著至關(guān)重要的作用。新區(qū)高要求、高標(biāo)準(zhǔn)的城市發(fā)展定位，勢(shì)必將帶來(lái)新區(qū)大規(guī)模的發(fā)展建設(shè)，隨著各高新企業(yè)不斷進(jìn)駐以及大面積的居住、商業(yè)、物流產(chǎn)業(yè)的快速的發(fā)展，對(duì)于土地資源需求也不斷快速提升。而各大產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速發(fā)展，居住人口的不斷增加，自然帶來(lái)的新區(qū)內(nèi)用電量不斷快速攀升?，F(xiàn)狀電壓等級(jí)配電網(wǎng)供電能力不足，電網(wǎng)建設(shè)與土地資源之間矛盾日益尖銳，電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)滯后，致使影響整個(gè)光明新區(qū)未來(lái)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的穩(wěn)定健康的發(fā)展。

在光明新區(qū)，20千伏配電網(wǎng)相對(duì)于10千伏配網(wǎng)在技術(shù)等方面有著較為突出的優(yōu)勢(shì)，而且在國(guó)內(nèi)國(guó)外20千伏配電網(wǎng)的建設(shè)技術(shù)較為成熟。因次，對(duì)于在光明新區(qū)構(gòu)建20千伏配電網(wǎng)是解決區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)與日益稀缺的土地資源的較為合理與務(wù)實(shí)的途徑。

[1]配電網(wǎng)"十二五"規(guī)劃技術(shù)原則若干問(wèn)題講解.張祖平.2010.4.

[2]智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)向.中國(guó)能源報(bào).張建華.2010年04月19日.