10kV到20kV的配电网改造

1、摘要 10kV到20kV的配电网改造摘要20世纪70年代，中国完成了将众多的繁杂的中压配电网系统电压统一为10kV的工作。随着经济建设的飞速发展以及人民生活水平的不断提高 ,城市的电力需求快速增长 ,尤其是人口密集、经济发达的中心城区和新开发区 ,现行的以10kV供电电压等级已经不能满足当地的经济发展需求。并且在一些20kV的试点地区的运行结果表明采用20kV配电网，技术上是先进的，经济上是合理的。 本文首先论述了20kV电压等级配电的优点和优势，再从我国居民的负荷需求入手，说明10kV配电电压等级已不能满足我国居民日益增长的负荷需求。第三章从技术性、经济性分析比较10kV与20kV配电情况，

2、并且得出20kV配电电压等级在很多方面具有优势。第四章介绍了20kV电网改造过程中主要设备的选型和升压改造措施。接下来本论文作了计算机分析与仿真，首先是基于PSCAD/EMTDC的10kV与20kV电压等级的对比情况分析，接着对无功补偿情况作了简要的介绍并对其进行仿真，最后作了突合开关和单相接地短路两种故障情况仿真，并且对仿真下电压、电流和功率等重要参数作了分析和得出结论。结尾部分是结论和致谢。关键词：20kV；负荷需求；仿真XLV Power distribution grids 10kV to 20kV transformationAbstract Before the 20th 90s,

3、 China has completed a large number of medium voltage power distribution system voltage of 10kV unified work. With the rapid development of economic construction and people's living standards improving, the city's rapid growth in electricity demand, particularly in densely populated and econ

4、omically developed central urban area and new developed zone, the existing power supply voltage 10kV have been unable to meet local economic developing needs. And in some pilot areas 20kV operation results show that the use of 20kV distribution network, technically advanced and economically reasonab

5、le. This paper discusses the 20kV voltage level distribution of benefits and advantages, and then started from our residents' load demand,we can see that 10kV distribution voltage level can not meet the load demand of the growing population. The third chapter from the technical, economic analysi

6、s and comparison of 10kV and 20kV power distribution situation and come to 20kV distribution voltage level has advantages in many ways. The fourth chapter presents 20kV network reconstruction process main equipment selection and boost reconstructing measures. Then made a computer analysis of this pa

7、per and simulation, the first is based on PSCAD / EMTDC of the 10kV and 20kV voltage level comparison of the analysis ,nextly reactive power compensation and then made a brief introduction and its simulation, and finally made a sudden switch together and two single-phase ground short circuit fault c

8、onditions simulated, and the simulation under the voltage, current and power, and other important parameters are analyzed and conclusions. End with conclusions and thanks.朗读显示对应的拉丁字符的拼音 字典1. 名词 1. age2. era3. decade4. period5. 朗读显示对应的拉丁字符的拼音 字典1. 名词 1. age2. era3. decade4. periodKeyword: 2

9、0kV; Power demand; simulation目录目录摘要Abstract第一章 绪论11 .1浅析20kV供电方式的优点11. 2 20kV供电是中国电网发展的必由之路21. 3本论文主要工作2第二章 负荷需求分析3 2. 1我国居民负荷需求分析3 2. 2电压等级概述4第三章 20kV配电电压等级的优越性6 3. 1 20kV电压等级的技术优越性6 3. 2 20kV电压等级的经济优越性11第四章 20kV电压等级的升压改造16 4. 1 20kV电压等级改造的主要设备选型16 4. 2 10kV到20kV配电网的升压改造措施19第五章 基于PSACD的电力系统仿真245.1

10、PSCAD/EMTDC仿真软件简介24 5.2 10kV与20kV简单供电系统的比较255.3基于PSCAD的无功补偿问题的仿真275.4基于PSCAD的电力系统故障仿真305.5本章小结39结论40致谢41参考文献（References）42附录A 外文翻译原文部分43附录B 外文翻译译文部分46华东交通大学毕业设计第1章 绪论1.1 浅析20kV供电方式的优点20世纪70年代，中国完成了将众多的繁杂的中压配电网系统电压统一为10kV的工作。中压配电网是连接上游高压输电网和亿万终端用户的重要环节，目前，中国主要采用的是10kV、35kV电压等级，其中最大量的是10kV配电网络。但是随着近年来

11、中国社会经济的迅猛发展，用户用电需求急剧攀升，原有10kV配电系统显现出容量小、损耗大、供电半径短、占用通道、占用土地多等劣势，配电网建设与土地资源利用的矛盾日益突出。中国供电网络目前使用的10kV配电网由于自身特点的限制，不能很好地适应用电负荷的不断增加。20kV配电网可以克服10kV配电网技术上的不足，又有投资少、能耗低的经济优势，不仅可以解决能满足多回路、高可靠性的要求，减少电能损耗。以采用相同导线输送相同功率电能为例，20kV线路可降低损耗75%，为破解配电网发展瓶颈，2008年，国家电网公司将20kV电压等级纳入了电网系统输配电序列，并选择在已取得一定实践经验的江苏(经济发达、用电量

12、大)进行研究和试点。与原有作为城市中压配电网主力的10kV电压等级相比，20kV供电半径增加60%，供电范围扩大1.5倍，供电能力提高1倍，输送损耗降低75%，通道宽度基本相当，在输送功率相同的时候，可以大量减少变电站和线路布点。 对于较大容量的客户可以减少投资、节约土地，并且提供最优化的供电方式。资料显示，到2008年底，江苏苏州工业园区报装容量在6000-10000kV安的用户有50个，10000kV安以上的36个，其中要求双电源供电的49个。如果用10kV供电，则无法满足其要求，如采用35kV供电，总投资约为20.1亿元。而采用20kV供电的总投资只有11.7亿元，节省近一半。据悉，这8

13、5个大用户因为采用20kV供电，还比35kV供电节约土地约15.84hm2，同时运行维护费用与10kV基本相当，给大客户带来的最优化的供电方案可见一斑。按照2020年的电网目标网架，中新区目标网架采用20kV方案需设110kV变电站17座，而采用10kV方案需设110kV变电站32座，可节省土地约4.39hm2，节约用地约41%。20kV线路送电能力是10kV线路的约2倍，供电范围是10kV线路的约2.5倍，节约投资、节能降耗优势明显。20kV电网的运行实践表明，在送电距离相等的情况下，相同导线的20kV线路的送电能力是10kV线路的2倍，供电范围是10kV线路的2.5倍。江苏苏州工业园区11

14、0/20kV变电站每千伏安的造价比110/10kV变电站低24.5%，而容量大1.58倍；20kV设备虽比10kV设备贵1.11.2倍，但按容量考虑，除了配电变压器外，其他设备每千伏安的价格都较10kV的少；20kV供电方案的线损率比10kV方案降低0.723个百分点，以2010年苏州20kV供电区域预计年用电量66.75亿kV时计算，则每年可以减少电能损耗4826万kV时。相当于节约标准煤约1.9万t。可见，应用20kV供电节约投资、节能降耗效益可观。2007年10月，江苏省电力公司在南京三江口工业园进行20kV配电网试点规划。经比较，20kV线路代替10kV线路供电，园区内可减少110kV

15、变电站2座、10kV变电所9座，节约投资1.49亿元，节约土地资源6000m2。此外，与10kV线路相比，20kV线路电能损耗可减少75%，客户端的电压质量得到明显改善。由于输送相同功率，20kV线路的有色金属损耗量可减少50%，相当于减少了40%的建设费用。对偏远农村地区供电的优势潜能巨大，采用10kV长距离供电的偏远农村地区存在损耗和电压降过大的问题，20kV供电还可以发挥在低负荷密度地区长距离输送的优势，辽宁本溪供电公司的南芬2次变电所就是最好的佐证。2002年，辽宁本溪供电公司对所辖的南芬变电所66/10kV线路进行了升至66/20kV的改造。南芬变电所20kV配电线路全部采用架空线。

16、局管部分线路长38.3km,农网部分线路长40.1km。重建后有6条20kV配电线路运行，新增2条线路，新增低压台区67处，设备增加，但故障率大大下降，且电压达到标准值要求。变电所操作灵活、可靠。2台主变压器及199台配电变压器全部采用低损耗型，年减少损失23万元；线路减少损失396万kV时，两项合计创造效益203.5万元。2007年沧州渤海新区规划采用220kV/20kV序列，昆明“世纪城”新区规划采用20kV，老区逐步改造为20kV 供电，湖北白洋化学工业园规划采用20kV电压等级。11.2 20kV供电是中国电网发展的必由之路20kV配电电压将近20年的实践证明是成功的，20kV供电是中

17、国电网发展的必由之路，这是中国电力工业一条重要的技术路线。作为全国首个全面推广应用20kV供电的省份，江苏的中压配电网电压等级优化初见成效。2008年，全省13个地市建成投产49个20kV项目，据了解，目前，试点客户均表示，应用20kV供电，降低了运营成本，用电质量有了大幅提升。 20kV配电网的推广，欧洲地区经历了30年的艰难过渡。估计中国也要进行比较长时间的推广。20kV供电在具体实施上可以采取长期规划、分步实施的策略。在新开发工业园区和新建小城镇地区，可以直接采用20 kV配电电压。在农村中新建和扩建电源时。可不再选用35/10kV降压方案，而直接选用110/20kV降压方案，新增用户负

18、荷由20kV配电，允许20 kV供电和10kV供电长期并存。11.3 本论文主要工作1.通过实例分析20kV电压等级配电的优点，并且论述了20kV电压等级的供电优势，最终得出结论，20kV电压等级配电是我国的必由之路。2.通过负荷需求分析，说明我国的负荷需求正在猛增，并且通过数据说明10kV电压等级配电已不能满足我国居民的负荷需求，并且提出20kV电压等级的备选方案。3.通过理论推导，从供电能力、传输能力、电压质量、供电范围、降低线损、有色金属消耗比较10kV和20kV电压等级配电，得出20kV电压等级配电的技术性优势。同时建立优化经济模型，通过最小年费用计算比较10kV和20kV电压等级配电

19、，并且得出20kV电压等级配电的经济性优势。4.对20kV升压改造的设备进行论述，并且对它们进行了简要的描述以及介绍了它们的相关参数。并且介绍了20kV电压等级的改造措施，分别从改造时机和改造区域说明20kV电压等级的改造办法，并且详细介绍了不同供电区域的20kV电压等级改造办法。5.对电力系统模型进行PSCAD计算机仿真，分别对10kV和20kV的简单供电模型进行仿真比较分析，并且得出两种配电电压等级情况下的电压降和功率损失，再对20kV电压等级下无功补偿问题进行了仿真分析。最后对几种常见的故障模型进行了仿真，并且得出了在不同情况下的最大过电压和过电流，从而说明了10kV电压等级下的绝缘保护

20、技术可以应用到20kV电压等级下。 第2章 负荷需求分析2.1 我国居民负荷需求分析电力系统的作用是对各类用户尽可能经济地提供可靠而且合乎标准的电能，以随时满足各类用户的要求，即满足负荷要求。负荷的变化与特征，无论是对于电力系统设计或是对于运行研究而言，都是极为重要的因素。所以，对负荷的变化与特征，有一个事先的估计，是电力系统发展与运行研究的一个重要内容。2 近年来，我国居民用电量猛增，据某市相关部门统计，某市电力负荷需求量如下表所示：表21 线性趋势模型法总结结果年份20052010平均增长率(%)7.048.747.048.74用电量(亿 kWh)78081011001230表22 电力弹

21、性系数法总结结果 年份20052010弹性系数0.6350.8480.6350.848用电量(亿 kWh)77580510501210表23 有关部门总结结果年份生活用电量(亿kWh)产业用电量(亿kWh)总用电量(亿kWh)实际需电量(亿kWh)百分误差(%)1990152522672660.38199531373404403.70.07200053507560560.4-0.0720057677685220109910891188 归纳总结：2010年某市用电量在1100亿kWh左右。由上所述的统计数据可以看出：该市居民的用电需求量在迅速增加，过去的10kV电压等级已经越来越不能适应现今的

22、经济发展。因此，将过去的10kV电压等级提升为20kV已凸显其必要性。随着我国城镇化建设步伐的加快，城市人口将急剧增加，城市规模将迅速扩大，中心地区负荷密度将会更大。“十二五”期间，我国电力需求仍将会快速增长，到2020年，我国新增电网规模将是现有电网规模的两倍，有必要而且有机会重新审视对现有配电网的优化及改造的问题。2.2 电压等级概述简化电压等级序列在许多国家都是很常见的规划改造目标，通常通过省略3070kV范围内的中间电压等级来实现。很多国家高压和中压之间还存在中间电压等级，保留还是逐步取消这些电压等级是基于经济分析和资产置换时间表的战略性决策。2电压等级是输配电系统实施标准化和系列化的

23、基础。电力系统的额定电压对于输送容量、输电距离、建设投资、金属消耗量、接线方式以及电气设备的费用等都有直接的影响。因此，正确选择电压等级是电力系统发展规划的一个重要组成部分。 目前我国现有的电压等级及输电范围如下表所示。表24 我国的电压等级及输电范围电压等级(kV)输送容量(MW)输送距离(km)30.111360.11.2415100.22620352152050603.530301001101050501502201005001003003302008002006005001000150015085075020002500500以上研究表明通常最佳的供电结构是低压系统以上仅有三级电压，包

24、括超高压(220500kV)，高压(35110kV)，中压(1020kV)。1理想情况下，从超高压降压时，两个电压等级之间的变压系数一般大于3，而从高压降到中压，变压系数一般大于5，例如400/110/20kV。实际上，如前面讲到的，大多数国家所采用的输配电压等级，取决于当时的决策、技术水平和资金条件，很难有机会单纯地简历一个经过充分科学论证的“最佳电压等级序列”的全新电网。但是我国幅员辽阔，电力系统尚处于发展阶段，因此将会有更多的机会将电网朝较为优化的方向改造。通过比较35kV和20kV在电磁环境、存量利用率、电缆和架空等方面的优缺点，可以确认35kV架空网无法进入城市，500/220/35

25、/0.4kV架空方式不可行，35kV电缆方式无法利用10kV存量。因此，通过定性分析，基本可以确定20kV作为中压配电电压的适应性最好，是可行的中压配电电压。升压后，不仅要考虑新中压配电电压的可行性，还要考虑整个电压等级序列的可行性。根据一切规划必须从现状出发的思路，本论文从我国华北、华中和华东地区电网现有的电压等级序列和架设方式(架空线路还是电缆线路)出发，考虑容量序列和负荷密度，确定城乡电网新电压等级序列可行的备选方案，如下表所示。表25 城网备选方案表现有电压等级序列(kV)备选电压等级序列(kV)架设方式负荷密度(MW/km2)变压器变比(kV)容量序列(MVA)500/220/110

26、/10/0.4500/220/35/10/0.4500/220/110/35/10/0.4500/220/110/10/0.4500/220/110/20/0.4500/220/110/35/0.4架空2.55102530220/10180、240110(/35)/1050、63110/20/(10)63、80500/220/20/0.4500/220/35/0.4电缆220/2090、120220/3590、120 表26 农村电网备选方案表现有电压等级序列(kV)备选电压等级序列(kV)架设方式负荷密度(Kw/km2)变压器变比(kV)容量系列(MVA)500/220/110/35/10/

27、0.4500/220/35/10/0.4架空4008001500200035/1020110/35/1040500/220/110/20/0.4110/2040 第3章 20kV配电电压等级的优越性3.1 20kV配电电压等级的技术优越性1.增加主变容量，提高变电站供电能力。变电站主变低压侧的短路电流为 (式31) 式中：为高压侧电压，kV；为低压侧电压，kV；为高压侧短路电流，kA；为低压侧短路电流，kA；为变压器额定容量，kVA；为变压器阻抗百分比。当高压侧电压 选定，且时，亦即变压器高压侧为无穷大系统时，有： (式32) (式33)由上式可以看出，提高主变低压侧电压，可在保持低压侧短路电

28、流和变压器阻抗百分比不变的条件下，选用更大容量的主变，这有利于提高变电站的供电能力，减少变电站的布点数量，缓解站点资源的紧张状况。2.提高中压网络的传输能力。按照城网规划的原则，依经济电流密度选择导线截面，输送功率 (式34)在不改变原有线路导线规格的情况下，则 (式35) (式36)即升压后的输送容量可比10kV供电能力提高1倍。3.提高电压质量。电压降百分比为 (式37) 以10kV电压降为基准，在负荷不变的条件下，则20kV与10kV电压降比较为 (式38) (式39)如负荷升高1倍，则20kV与10kV电压降比较为 (式310)4.提高中压网络的供电范围。 (式311) 由上式可得出经

29、济供电半径 (式312) 即电压由10kV升至20kV，供电半径可增加了1倍。5.降低线损。线路中功率损耗为 (kW) (式313) (式314) (式315)在负荷不变的条件下 (式316)电压由10kV升至20kV后，在负荷不变的条件下，功率损耗降低了75%。6.节约有色金属。经济电流密度为常量，在输送功率不变的情况下，导线截面只随电压变化，即 (式317)以10kV为基准，比较20kV导线截面得 (式318)电压由10kV升至20kV后，在输送容量不变的情况下，有色金属消耗量可减少50%。7.由上面的理论推算，可得下表：表 31 10kV电压等级与20kV电压等级对比(理想情况下)对比项

30、10kV20kV输送功率3002000kW8005000kW输送距离818km1535km经济供电半径负荷密度2030kW/km2、4050kW/km22535kW/km2、6070kW/km2经济供电半径1012km、8 km1820km、1415 km在相同导线截面、电流密度及传输功率情况下的合理供电距离10kV供电距离2倍的10kV供电距离在相同供电距离及传输功率情况下，线路电压降及配电电网损耗。10kV电压降及配电电网损耗0.25的10kV电压降及配电电网损耗有色金属损耗量10kV有色金属损耗量0.5的10kV有色金属损耗量路线基建投资10kV路线基建投资0.6的10kV路线基建投资配

31、电线路出线回路10kV配电线路出线回路0.5的10kV配电线路出线回路可扩大变电所主变压器容量（在额定电流与短路电流相等的情况下）1倍2倍变压层次2层（35/10/0.4kV）1层（220/20、110/20）8.中压采用20kV后线损率的降低幅度表32 中压采用20kV后线损率的降低幅度负荷密度(MW/km2)架设方式2.55102530线损率降低值1(%)500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)0.852.883.776.096.26500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)0.821.9

32、22.534.074.52线损率降低比例1(%)500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)11.224.7826.9531.8632.05500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)13.8623.5025.8531.2031.65线损率降低值2(%)500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)1.403.404.867.177.26500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)1.172.263.334

33、.815.42线损率降低比例2(%)500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)18.3529.7334.7637.4837.18500/220/110/10/0.4(纯架空)500/220/110/20/0.4(纯架空)19.7727.7033.9836.8737.95(1)与500/220/110/10/0.4kV纯架空方案相比，500/220/110/20/0.4kV纯架空方案的线损率降低了0.85%6.26%，降低比例为11.2%32.05%；500/220/110/20/0.4kV纯电缆方式的线损率降低了0.82%4.52%，降低比例为

34、13.86%31.65%，降低的线损率完全可以弥补电价差(0.76%)给企业带来的损失。 (2)与500/220/110/10/0.4kV纯架空方案相比，500/220/20/0.4kV纯架空方式的线损率降低了1.4%7.26%，降低比例为18.35%37.18%；纯电缆方式的线损率降低了1.17%5.42%，降低比例为19.77%37.95%，降低的线损率除了可以弥补电价差(0.76%)给企业带来的损失外，还可用于10kV配电电网的升压改造。20kV电价比10kV电价低0.006元(相当于电价降低了0.76%)，35kV电价比10kV电价低0.015元(相当于电价降低1.89%)。因此假定供

35、电量不变的情况下，采用新供电模式后，20kV线损率要降低0.76%，35kV线损率要降低1.89%，供电企业才能弥补电价差造成的损失。9.l0kV、20kV的配电供电半径的比较表33 l0kV、20kV的配电供电半径(这些都是在线径为120mm2统计的数据)配电电压(kV)负荷密度(Kw/km2)最大输送功率(kW)供电半径 (km)供电面积 (km2)1020 501002003004004078407840784078407840788.065.103.602.552.081.80203.9081.5640.7820.3913.5910.202020 5010020030040081568

36、156815681568156815611.407.215.103.602.942.55407.80163.1281.5640.7827.1920.39 从上表可以看出，l0kV供电半径短，最大输送功率小，供电面积小，负荷密度大时更为明显；20kV供电半径较长，供电面积大。由上表可以看出：在负荷密度允许的情况下，可以选用20kV电压等级进行配电。3.2 20kV配电电压等级的经济优越性基本方法：配电方案经济性计算的基本方法是在变电站容量一定的情况下，确定不同负荷密度下变电站的供电区域，在这一区域内，考虑中压线路接线模式的网架结构，同时考虑上一级电源和高压线路，对各种方案计算其最小单位负荷年总费

37、用，由此判定其经济性。在具体进行计算时，需要对确定的供电区域进行变电站、线路和其它配电装置的投资费用计算。计算时同时考虑线路损耗和变压器损耗等运行费用，然后按“现值转年值”法，转化为变电站年费用值、高压线路、中压线路和配变年费用值，四者相加除以变电站的负荷就可以得到配电网的最小单位负荷年费用值。优化经济计算模型的建立网络建设投资费用包括变电站综合投资SZ、变电站进线投资估算、变电站低压侧线路投资估算、中压配变投资估算。网络年运行费用包括变电站年运行费用SU、变电站高压侧线路年网损费用LHU、变电站低压侧线路年网损费用LU、中压配变年网损费用PU。经济性原则：考虑到不同供电设施的经济使用年限不同

38、，可采用等年值法，将费用现值折算为使用年限内的年费用。最小年费用模型：优化问题可以描述为，在规划水平负荷分布已知的情况下，以变电站和网络近似最小的投资和年运行费用为目标函数，确定最优的规划方案。因此，该优化问题的数学表达式为： (式319) 其中： (式320) (式321) (式322) (式323) 贴现率；变电站的折旧年限；线路的折旧年限；配变的折旧年限。为使方案具有可比性，采用最小单位负荷年费用法进行配电方案的经济性比较，即： (式324) 原始数据：方案比较中涉及的高压变电站、高压线路及中压线路、配变的造价选取情况如下表所示。此外最大负荷损耗小时数取3400h，电价取0.4元/(kW

39、·h)；变电站、配变折旧年限取25年，架空线路折旧年限取25年，电缆线路折旧年限取30年，贴现率取0.1。表34 设备造价电压(kV)类型单位造价备注容量(MVA、KVA)、线路型号造价(万元/座、万元/km)220变电站3×24030000/22500户内/户外220/110/10(20)kV3×9016500/12500户内/户外220/20kV线路LGJ2×400130同塔双回LGJ2×630140同塔双回110变电站3×505000/4500户内/户外110/10kV3×636500/6000户内/户外110/20k

40、V线路LGJ30045单回YJV22400330电缆本体380电缆隧道注：架空配电网、变电站考虑为户外站、110kV及220kV电网均采用架空线路供电；电缆配电网，变电站考虑为户内站，220kV电网均采用架空线路供电，110kV电网架空走廊能够获得即采用架空线路供电，不能获得均采用电缆线路供电。计算结果：针对七种不同负荷密度(1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、40.0、60.0，单位MW/km2)下架空网和电缆网的经济性情况进行了计算，结果见下表。考虑到电缆配电网一般为居民区，110kV电网采用架空线路供电很难获得走廊，因此，对电缆配电网，又考虑了110kV电网采用电缆线路供电的情况

41、，同样对这一情况进行了经济性计算，结果见下表。 表35 单位负荷年费用(架空出线)方案负荷密度(MW/km2)12510204060方案一(3×50MVA)220/110/10kV41.5335.329.8327.0625.1023.7223.10方案二(3×63MVA)220/110/20kV36.7131.927.5825.4123.8822.8022.32方案三(3×90MVA)220/20kV33.0928.123.7021.4819.9018.7918.30表36 单位负荷年费用(电缆出线)方案负荷密度(MW/km2)12510204060方案一(3&#

42、215;50MVA)220/110/10kV70.5658.9948.6143.3839.6837.0735.91方案二(3×63MVA)220/110/20kV59.1951.0643.7440.0637.4535.6034.79方案三(3×90MVA)220/20kV60.0850.6542.2037.9434.9332.8031.85注：110kV电网采用架空线供电表37 单位负荷年费用(电缆出线)方案负荷密度(MW/km2)12510204060方案一(3×50MVA)220/110/10kV80.8366.1653.1546.5941.9538.6737

43、.22方案二(3×63MVA)220/110/20kV67.1856.6347.2742.5539.2136.8535.80方案三(3×90MVA)220/20kV60.1750.6542.2037.9434.9332.8031.85注：110kV电网采用电缆线供电结论：(1)各方案单位负荷年费用都随供电区域负荷密度的增加而下降。负荷密度较小时，10kV和20kV电网方案费用差异比较大，随着负荷密度的增大，220/110/10kV方案、220/110/20kV方案的单位负荷年费用差距逐渐减小。原因也很显然，两种方案高压部分相同，差别主要体现在中压线路上，因此在负荷密度增大后

44、，变电站到负荷的出线长度减短，不同方案之间的线路投资差别在总投资占的比例减小。对于220/20kV方案，相对其他两种方案减少了110kV变电站和线路的投资，因此，随着负荷密度的增大，其单位负荷年费用和其他方案相差仍然很大。(2)对于架空配电网和电缆配电网，高压线路均采用架空线路供电时单位负荷年费用是相等的，对于很难获得110kV架空走廊的电缆配电网，110kV电网考虑采用电缆线路供电，其高压线路单位负荷年费用要高于架空网；而变电站、中压线路和配变的单位负荷年费用是不同的。对于架空配电网，在不同的负荷密度下，220/20kV方案经济性最优，随着负荷密度的增加，经济型越好；220/110/20kV

45、方案居中，220/110/10kV方案最差，在负荷密度高于20MW/km2时，两种方案单位负荷年费用比较接近。对于电缆配电网，110kV电网采用架空线路供电时，在负荷密度低于2MW/km2时，220/110/20Kv方案最优，220/20kV方案居中，220/110/10kV方案最差，在负荷密度高于2MW/km2时，220/20kV方案最优，220/110/20kV方案居中，220/110/10kV最差，即220/20kV和220/110/20kV方案存在负荷密度临界点，为2MW/km2，在负荷密度高于20MW/km2时，220/110/10kV方案与220/110/20kV方案单位负荷年费用

46、比较接近；110kV电网采用电缆线路供电时，在不同的负荷密度下，220/20kV方案经济性最优，220/110/20kV方案居中，220/110/10kV方案最差，在负荷密度高于20MW/km2时，220/110/10kV方案与220/110/20kV方案单位负荷年费用比较接近。根据上述配电网技术经济的综合分析比较，可以得出以下结论：配网电压采用20kV在任何情况下均比10kV优，只是根据不同的负荷密度，不同的配网建设方式采用220/20kV或220/110/20kV。综上所述，在电网空白区域，或者电网改造成本可以忽略不计的前提下，各种负荷密度下20kV方案的经济型均优于10kV方案，因此推荐

47、中压配电网采用20kV电压等级，并根据不同的负荷密度选取220/110/20kV或220/20kV。第4章 20kV电压等级的升压改造4.1 20kV电压等级改造的主要设备选型1.110/20kV变电站(1)变电站20kV母线接线： 单母线分段是变电站中常用的接线方式，一般采用以下4种方式： 单母线三分段：适用于三台变压器。 单母线四分段：适用于三台或四台变压器的变电站。当三台变压器时，中间的变压器联接、段母线。 单母线六分段环形：适用于三台变压器的变电站，每台变压器都联接二段母线。单母线八分段环形：适用于四台变压器的变电站，每台变压器都联接二段母线。 (2)布置方式20kV手车式开关柜尺寸比

48、10kV的增加得不多，10kV为800×1405×2130mm(宽×深×高)，20kV为1000×2200×2330mm。 110/20kV 63MVA主变压器尺寸为7100×5600×5500mm而110/10kV 40MVA主变压器尺寸为7100×4680×5130mm两者相差也不多。因此110/20kV变电站整体设计与原有110/10kV变电站可以完全一致。(3)经济分析10kV与20kV配电装置土建面积相差极小，因为20kV开关柜宽、高、深都略大于10kV的，对常规的三母线四分段接线，以

49、110/20kV中新变20kV土建面积为357.5m2，而110/10kV干将变为322.22m2。同样110kV装置为独立式设备，110/20kV方洲变占地面积2466.4m2，而110/10kV郭巷变占地面积2166.45m2。如果110kV配电装置为GIS装置，110/20kV金鸡变为2286.4m2，而110/10kV景山变为2012.2m2。2表42 110kV变电站平均造价比较电压等级(kV)容量(MVA)造价(万元)单价(元/MVA)电压等级(kV)容量(MVA)造价(万元)单价(元/MVA)110/202×633874.77307.77110/202×403

50、263.79407.992.主变压器的选择 主变压器应采用低损耗、低噪音、低局放和高可靠性产品。220/110/20kV主变压器容量宜选择180MVA、240MVA；220/20kV主变压器容量宜选择90MVA、120MVA；110/20kV主变压器容量视供电区域负荷密度可选择：63MVA、80MVA、100MVA。(1)220/110/20kV主变压器为三相自耦或三线圈、有载调压、自然油循环风冷或全自冷型额定电压：220±8×1.25%/115/21/15(稳定绕组)kV阻抗电压：按公司企业标准变压器技术规范执行，应校核主变20kV侧三相短路电流不大于20kA联结组：YNaOynOd11 、YNyn0yn0d11 (内藏稳定绕组)(2)220/20kV主变压器为双绕组、有载调压、自然油循环风冷或全自冷型。额定电压：220±8×1.25%/21/15(稳定绕组)kV阻抗电压：按公司企业标准变压器技术规范执行，应校核主变20kV侧三相短路电流不大于20kA联结组： YNyn0d11 (内藏稳定绕组)(3)110/20kV主变压器采用10型及以上、有载、自然油循环风冷或全自冷型。额定电压：110±8×1.25%/21