智能電網要求下的20kV配網建設需求分析

汪濤

摘要：智能電網是輸配電技術發展的必然趨勢，國家可基于實際情況規劃智能電網建設。我國于2009年5月提出了堅強智能電網，國家配電網是電網系統中的重要內容。隨著電力系統網絡的改造建成，人們更加強調智能配電網的完善，從而有效提高供電質量。文章探討了智能電網要求下的20kV配網建設需求分析，并提出了實用性應用措施。

關鍵詞：智能電網；配網建設；建設需求；輸配電技術；電網系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）34-0172-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.083

傳統配電網均是供方主導、單項供電，且大都是基于人工管理運營，而智能配電網強調的是潮流雙向流動，其運行亦是高度自動化的。智能電網的發展可鼓勵消費者知情參與，且適應于各種電源種類與電能儲存方式，亦可推動現代化新產品、新服務、新市場的開發，從而為人們提供適應的電能質量，可合理優化電力資源調配，以便加強運作效率。其可實現自動檢測和控制與修復，能夠更好地預防系統運行故障，可于自然事故與人為事故下穩定運行。智能配電網安全性極高，且可以抵擋各類進攻，能夠保護用戶供電連續不停，智能配電網可提供高質量電能，從而滿足更多客戶的要求，確保客戶設備正常運行。因此探討智能電網要求下的20kV配網建設需求分析，對智能電網的進一步發展有著極大推動作用。

1 智能配電網

1.1 智能配電網簡述

智能配電網可以說是目前世界能源產業發展最快的電網系統，此類概念是2011年美國電力科學研究院提出的，且將2003年提出的《智能電網研究框架》進行了定義，其集成了傳統現代電力工程技術和高級傳感與監視技術以及信息和通信技術輸配電系統，其具備更為健全的性能，從而為用戶提供相應的增值服務。國家配電網為整個電力系統的重要內容，近年來的電力系統農村網絡和城市網絡改造完成之后，該采取怎樣的智能配電網管理方式，從而提高供電質量，以便完善智能配電網建設。智能配電網安全性極高，可有效抵制各種進攻，從而保護用戶連續供電，智能配電網可有效提升電能質量，保證其有效值與波形滿足各方面要求，這樣也能確保用戶設備正常運行。

1.2 國內20kV配電網發展

我國提出20kV電壓等級歷經了很漫長的時間，在20世紀70年代末，可以說我國已經可將諸多復雜的中壓配電壓統一到了10kV工作；之后隨著社會經濟的發展，電力負荷不斷增加，20世紀90年代開始，鄭州工業學院與武漢高壓研究所提出了關于20kV配電電壓的使用問題；1992年，我國公布了《標準電壓》，其間提出了20kV標準電壓，且指出了為用戶要求時使用；到了1993年，我國蘇州工業園區開始使用了20kV配電電壓等級，到了1996年就開始投運；之后就是北京、上海等地都紛紛對20kV配電電壓等級實行了全面論證；2003年，我國遼寧本溪供電公司在南芬地區使用了20kV配電，同時也獲得了很大的經濟效益，這也是我國第一個使用20kV架空線路的單位；到了2007年8月，我國江蘇省電力公司發布且推廣應用了20kV電壓等級。

2 20kV配電網優勢分析

2.1 配電容量大

隨著經濟社會的飛速發展，國內用戶負荷密度不斷加大，傳統10kV配電網容載比根本適應不了現代化社會發展需求，這時就嚴重影響了供電可靠性，且應根據實際情況來增加新電源點，以便滿足各種負荷需求。不過因這些地區所處地方均是經濟發展快速的開發區，這時的站點、線路走廊、上級電源點選擇應非常嚴格。線路使用條件不變時，其電壓等級是逐漸上升的，且線路輸送容量亦會增加1倍。

2.2 線路末端電壓水平高

線路電壓損失率應強調電阻、電抗、有功/無功功率的重要性，其負荷不變時，20kV輸電線路電壓降損失率低；如果負荷增多至4倍，20kV輸電線路電力損失率與10kV是相同的。這時對電壓質量要求偏高位置，其20kV電壓等級良好性十分突出。

2.3 降低線損

功率損耗降低百分數對電網升壓之后的有功功率耗損十分重要，其間10kV電網升壓之前的電壓與20kV電網升壓之后的電壓是不同的。10kV供電半徑偏短且其耗損量大，供電負荷偏小且負荷密度大的問題十分顯著。相同供電半徑下可使用相同界面導線，20kV線路輸送功率大于10kV；相同負荷密度條件下，20kV供電半徑大，其供電面積更大。

2.4 減少出現數目

20kV電壓等級提升之后，輸送和10kV電壓相同容量時，其間導線需要截面面積會有效減小，這時就降低了有色金屬投資，也就是能節約資源，同時也節約了線路投資。20kV電壓等級的引進可有效節約更多的線路走廊，以便縮減電力設施設備的占地資源，而這對城市土地有著極大作用。

3 20kV配電網建設

3.1 20kV配電網建設實施

20kV配電網建設往往是分為10kV配電網成熟區域，中壓配電網空白、薄弱區域或其余區域。10kV配電網成熟區域強調的是此類區域內電力需求量增加趨近于穩定狀態，10kV中壓配電線路主要是電纜，而當下已經實現了手拉手環網接線和開環運行十分成熟的配電系統，較短期間之內應維持10kV不變，這時可使用增容改造來滿足負荷的增長。10kV電力設備到了使用期限之后再引進20kV電壓等級；中壓配電網空白或薄弱區域，通常老城區外的新型工業園區和開發區與居住區等，其間相關的塊均是相對獨立和完整的，應全面預測負荷密度區域，區域中并無變電站布點和配電網十分薄弱。此區域可有效推廣20kV電壓等級，從而不斷擴大20kV配電網絡；其他區域則強調的是10kV配電網已經有著相應的規模，但傳統配電網根本適應不了現代化社會發展需求。而此區域可被劃分為20kV、10kV混供區域，從而給新用戶接入20kV，以便降低運行模式成本，但應限制10kV接入。其間10kV、20kV共同運行時，應及時更換掉10kV設備，從而盡可能減少10kV配電網供電區域，以便逐漸完善20kV配電網建設。

3.2 20kV配電網建設實施步驟

通常20kV配電網實施之前應全面分析配電網現狀與電力需求增長及土地資源等類因素，之后再全面分析。20kV配電網實施通常可分為下述三個方面：

3.2.1 加強逐臺主變升壓改造。目前的配電網已十分成熟，不過這根本適應不了現代化社會經濟發展需求，且土地資源缺乏，根本找不到新站點。應對變電所中的主變逐臺進行改造，從而將20kV配電網逐漸建成。不同電壓等級下的饋線是不同的，且應為其添加相應的聯絡變壓器，以此加強供電可靠性。

3.2.2 加強新建站點過渡。目前的中壓配電網較為薄弱，其負荷增長很快，這使得變電站落點容易的地方總是新開發區，在此類區域構建110/20kV變電站，這樣才能提供相關服務為新報裝用戶，10kV用戶設備到了使用期限之后，再將其升壓至20kV。應于不同電壓等級饋線上添加聯絡變壓器，以此提高變電站之間負荷轉移能力，這樣才能增強供電可靠性。

3.2.3 建設中應注意的問題。往往新建成的110kV變電站應不斷加強其負荷供電，而新建配網線路應和現在的10kV互相聯系，以此增強其高負荷下可靠供電。但這時如果使用20kV就務必于10kV配電網區域中規劃單獨的20kV供電。但目前是沒有20kV電源點，應及時替換和完善設備，不過不可實現停電改造。

用戶方的配電設備諸多，比如變壓器、電壓互感器、電流互感器等，這些均需進行全面改造與更換。如果涉及的用戶數量極多，這時就很難形成統一，但最終有不少110kV變電站的規劃與建設，不過20kV電壓等級會受到極大的限制。配網電壓提高到20kV時，需要改變更多，比如架空線更換絕緣子時，其間線間距會不斷增大，電纜亦會因絕緣水平缺乏而被更換，斷路器與隔離開關就需要再次選擇，但同時電流互感器與避雷器亦應隨之更換，而用戶處的變壓器也應進行改造。

4 結語

國家社會經濟水平的不斷提升推動了智能電網的進一步發展，而智能電網是現代化世界能源產業發展變革最新的電網建設，可以說這是未來電網的發展方向。智能電網具備良好的自愈性，能夠對電網的運行狀態實行連續不斷的在線自我評估，從而給出相應的預防性控制手段，以便及時發現其間存在的問題與故障隱患，其系統運行與批發及零售電力市場進行無縫連接，亦可推動電力交易的有序開展，使得資源配置最優化，從而優化電力產品的全壽命周期。智能電網可用于發電和分布發電模式，從而實現負荷處的交互。但盡管我國智能電網配網建設飛速發展，其間仍存在諸多不足之處，這也說明探討智能電網要求下的20kV配網建設需求分析，對智能電網的進一步發展有著極大的推動作用。本文分析了智能配電網，并對20kV配電網優勢進行了分析，探討了20kV配電網建設，為職能電網建設水平的提升提供參考依據。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）