陳 燁，李紅日

（嘉興濱海供電分局，浙江 嘉興 314201）

0 智能配電網(wǎng)的背景

智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的最新動(dòng)向，代表著電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的方向。智能電網(wǎng)的概念最早是由美國(guó)提出來(lái)的，2011年，美國(guó)電力科學(xué)研究院提出了“Intelligrid（智能電網(wǎng)）”的概念，并于2003年提出《智能電網(wǎng)研究框架》，并將其定義為“集成了傳統(tǒng)的現(xiàn)代電力工程技術(shù)、高級(jí)傳感和監(jiān)視技術(shù)、信息與通信技術(shù)的輸配電系統(tǒng)，具有更完善的性能并能為用戶提供一系列的增值服務(wù)”。2006年歐盟智能電網(wǎng)技術(shù)論壇推出了《歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)框架》，認(rèn)為智能電網(wǎng)技術(shù)是保證歐盟電能質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向，主要著重于輸配電過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)。2009年5月國(guó)家電網(wǎng)公司正式提出“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的概念，并計(jì)劃于2020年基本建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

國(guó)家的配電網(wǎng)是整個(gè)電力系統(tǒng)中的重要組成部分，近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)與城市網(wǎng)絡(luò)改造的結(jié)束，如何加強(qiáng)和完善智能配電網(wǎng)的管理，提高供電質(zhì)量，加強(qiáng)智能配電網(wǎng)的建設(shè)，成為了當(dāng)前值得研究的重要課題。智能配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的供方主導(dǎo)、單向供電、基本依賴人工管理的運(yùn)營(yíng)模式向用戶參與、潮流雙向流動(dòng)、高度自動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)變。智能配電網(wǎng)具有高度的安全性，能夠抵制各種進(jìn)攻，并能保護(hù)重要用戶的供電不停頓。智能配電網(wǎng)可以提供更高的電能質(zhì)量，使電壓有效值和波形符合不同用戶的要求，保證用戶的設(shè)備正常運(yùn)行。

1 20 kV配電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加速，人民生活水平的不斷提高，城市的電力需求快速增長(zhǎng)，尤其是人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心城區(qū)和新開(kāi)發(fā)區(qū)，以10 kV為主的現(xiàn)狀中壓配電系統(tǒng)已明顯出現(xiàn)弊端。為了解決電力需求和城市電網(wǎng)的供電能力與土地資源之間的矛盾，需要從建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的戰(zhàn)略高度，抓住智能電網(wǎng)大規(guī)模擴(kuò)展的機(jī)遇，利用新技術(shù)、新思路合理配置城市電網(wǎng)電壓等級(jí)、減少變電層次、提高供電能力。

1.1 20 kV配電網(wǎng)全球發(fā)展概況

目前，20 kV電壓等級(jí)在中壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。世界上已有數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)將20 kV電壓等級(jí)作為中壓配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓，并已列入國(guó)際電工委員標(biāo)準(zhǔn)，具有非常成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)自1984年開(kāi)始部分采用20.8～24.9 kV電壓，法國(guó)和德國(guó)自20 世紀(jì)60年代開(kāi)始統(tǒng)一采用20 kV電壓，近80%的歐洲國(guó)家如意大利、波蘭等也大都采用20～25 kV作為中壓配電，近60%的亞洲國(guó)家，其中包括日本、新加坡、韓國(guó)等均已采用20 kV電壓等級(jí)為其城市供電[1]。

1.2 國(guó)內(nèi)20 kV配電網(wǎng)的發(fā)展

國(guó)內(nèi)20 kV電壓等級(jí)的提出，經(jīng)歷了一段較為漫長(zhǎng)的時(shí)期。

（1）20 世紀(jì)70年代末，國(guó)內(nèi)基本完成了將眾多、繁雜的中壓配電電壓統(tǒng)一到10 kV的工作。

（2）隨著電力負(fù)荷的增加，90年代前后，鄭州工業(yè)學(xué)院、武漢高壓研究所分別提出了20 kV配電電壓使用的問(wèn)題。

（3）1992年，國(guó)家公布的GB156-93《標(biāo)準(zhǔn)電壓》中，正式將20 kV打括號(hào)列入標(biāo)準(zhǔn)電壓，并說(shuō)明“為用戶要求時(shí)使用”。

（4）1993年，蘇州工業(yè)園區(qū)在全國(guó)率先采用了20 kV配電電等級(jí)，并于1996年正式投運(yùn)。

（5）接著北京、上海、浙江、云南等分別對(duì)20 kV配電電壓等級(jí)進(jìn)行了論證。

（6）2003年，遼寧省本溪供電公司經(jīng)論證對(duì)南芬地區(qū)采用20 kV配電，并已取得經(jīng)濟(jì)效益，是國(guó)內(nèi)首先采用20 kV架空線路的單位。

（7）2007年8月，江蘇省電力公司正式發(fā)布推廣應(yīng)用20 kV電壓等級(jí)。

2 20 kV配電網(wǎng)的優(yōu)越性分析

2.1 配電容量大，傳輸能力提高

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶負(fù)荷密度增大，以往的10 kV配電網(wǎng)容載比不能滿足負(fù)荷的增長(zhǎng)速度，會(huì)嚴(yán)重影響到供電可靠性，此時(shí)必須增加新的電源點(diǎn)才能滿足負(fù)荷需求。但是由于這些地區(qū)所處的地理位置均屬于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要開(kāi)發(fā)區(qū)，使得站點(diǎn)、線路走廊和上級(jí)電源點(diǎn)的選取非常困難。

2.2 提高線路末端電壓水平

2.3 降低線損

2.4 減少出線數(shù)目，節(jié)省線路走廊

20 kV電壓等級(jí)提高后，在輸送與10 kV電壓相同的容量時(shí)，導(dǎo)線所需截面面積大大縮減，減少了有色金屬的投資，既節(jié)省資源又節(jié)省線路投資。另外，20 kV電壓等級(jí)的引入，可節(jié)省線路走廊，減少了電力設(shè)備占地資源，這對(duì)寸土寸金的城市土地有重要的意義。不同容量主變中壓線路回路見(jiàn)表1。[2-3]

表1 不同容量主變中壓線路回路數(shù)

3 20 kV配電網(wǎng)的建設(shè)

3.1 實(shí)施思路

目前20 kV配電網(wǎng)建設(shè)從供電區(qū)域上劃分大體可以分為以下3 類。

（1）10 kV配電網(wǎng)成熟區(qū)域

該類區(qū)域電力需求增大趨于穩(wěn)定。10 kV中壓配電線路主要為電纜，目前已形成手拉手環(huán)網(wǎng)接線、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的成熟配電系統(tǒng)，短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行大規(guī)模升壓改造是不經(jīng)濟(jì)的。建議短期內(nèi)暫維持10 kV不變，可采用增容改造等方式以適應(yīng)負(fù)荷的增長(zhǎng)。在10 kV電力設(shè)備達(dá)到壽命周期后再逐步引入20 kV電壓等級(jí)。

（2）中壓配電網(wǎng)空白或薄弱區(qū)域

老城區(qū)外新興的工業(yè)園區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)、居住區(qū)，其他塊相對(duì)獨(dú)立、完整，預(yù)測(cè)負(fù)荷密度大的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)暫無(wú)變電站布點(diǎn)或配電網(wǎng)相對(duì)薄弱。該區(qū)域可以全面推廣應(yīng)用20 kV電壓等級(jí)，逐步發(fā)展壯大20 kV配電網(wǎng)絡(luò)。

（3）其余區(qū)域

除上述以外的區(qū)域，10 kV配電網(wǎng)已具備一定規(guī)模，但配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)負(fù)荷發(fā)展。該區(qū)域可以劃分為20 kV與10 kV混供區(qū)域，對(duì)新包裝用戶原則采用20 kV接入，降低運(yùn)行的模式，限制10 kV接入。在20 kV、10 kV共存期間，將運(yùn)行壽命到期的10 kV設(shè)備逐步更換成20 kV，通過(guò)不斷減少10 kV配電網(wǎng)的供電區(qū)域，最終完成20 kV配電網(wǎng)的建設(shè)。

圖1 配電網(wǎng)改造總體框架

3.2 實(shí)施步驟

由于20 kV配電網(wǎng)的實(shí)施受該區(qū)域的配電網(wǎng)現(xiàn)狀、電力需求增長(zhǎng)、土地資源等因素的制約，需要綜合考慮各種因素。20 kV配電網(wǎng)的實(shí)施一般分為以下兩種：

（1）逐臺(tái)主變升壓改造

在現(xiàn)有配電網(wǎng)已經(jīng)比較成熟，但不能滿足電力需求的增長(zhǎng)，并且土地資源不足，難以找到新的站點(diǎn)。通過(guò)對(duì)變電所主變逐臺(tái)升壓改造，最終實(shí)現(xiàn)20 kV配電網(wǎng)的建成。在不同電壓等級(jí)的饋線間加裝聯(lián)絡(luò)變壓器以提高供電可靠性。

（2）新建站點(diǎn)過(guò)渡

在現(xiàn)有中壓配電網(wǎng)相對(duì)薄弱，負(fù)荷增長(zhǎng)較快，變電站落點(diǎn)較容易的區(qū)域，比如新開(kāi)發(fā)區(qū)?？梢孕陆?10/20 kV變電站，供新報(bào)裝用戶，10 kV用戶的設(shè)備達(dá)到使用壽命后升壓為20 kV。通過(guò)在不同電壓等級(jí)的饋線之間加裝聯(lián)絡(luò)變壓器，來(lái)增強(qiáng)變電站間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力，提高供電可靠性[4]。

3.3 現(xiàn)實(shí)建設(shè)中存在的問(wèn)題

新建的110 kV變電站主要是對(duì)其區(qū)域不斷增加的負(fù)荷進(jìn)行供電。新建的配網(wǎng)線路需要與現(xiàn)有的10 kV相聯(lián)系，以便對(duì)負(fù)荷可靠供電。在這種情況下，若采用20 kV則需要在已用10 kV配電網(wǎng)的區(qū)域單獨(dú)劃出一個(gè)區(qū)域進(jìn)行20 kV供電。由于沒(méi)有現(xiàn)行20 kV電源點(diǎn)、更換改造設(shè)備較多、時(shí)間較長(zhǎng)，因此不可能停電改造。

此外，用戶側(cè)的配電設(shè)備如：變壓器、電壓互感器、電流互感器等都需要改造和更換。若涉及用戶側(cè)數(shù)目較多，則很難統(tǒng)一協(xié)調(diào)。結(jié)果就是雖然不少的110 kV變電站在規(guī)劃和建設(shè)，但20 kV電壓等級(jí)卻受到很大限制。同時(shí)配網(wǎng)電壓升級(jí)到20 kV需要改造方面較多，如架空線更換絕緣子，增大線間距，電纜可能由于絕緣水平不足需要更換，斷路器和隔離開(kāi)關(guān)需要重新選擇，電流互感器和避雷器必須更換，用戶側(cè)變壓器需要改造。

4 結(jié)論

對(duì)于20 kV配電網(wǎng)的建設(shè)，由于各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展情況差異很大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也有所不同，所以20 kV配網(wǎng)建設(shè)和推廣要根據(jù)城市規(guī)劃發(fā)展趨勢(shì)和電力需求，并結(jié)合區(qū)域內(nèi)負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)和現(xiàn)狀、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素綜合考慮，做好前期的可行性論證，科學(xué)編制中壓配網(wǎng)長(zhǎng)期規(guī)劃，并分步、分片實(shí)施。雖然20 kV配電網(wǎng)相比10 kV配電網(wǎng)具有明顯的優(yōu)越性，但從10 kV配網(wǎng)過(guò)渡到20 kV配網(wǎng)，依然是一個(gè)長(zhǎng)期的循序漸進(jìn)的過(guò)程。

[1]方旭東，李 智.20 kV配電網(wǎng)優(yōu)越性及現(xiàn)實(shí)建設(shè)中存在問(wèn)題的探討[J].電氣開(kāi)關(guān)，2010，48（5）：13-14.

[2]劉 平，馬新明，戴 迪.20 kV電壓等級(jí)應(yīng)用的探討[J].電氣開(kāi)關(guān)，2010，48（6）：14-15

[3]劉令富.電網(wǎng)電壓等級(jí)序列研究[D].北京：華北電力大學(xué).2009.

[4]高亦南.10 kV與20 kV混供電網(wǎng)中配電變壓器的選型[J].電力設(shè)備，2008（9）：105.