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[摘 要]根据甘南藏区配电网现状，分析配电网存在的突出问题，从提高供电能力等几个方面，分析20kV电压等级具有的优越性。提出在甘南藏区发展20kV配电网是可行的，并阐述了建设思路。
[关键词]甘南藏区；配电模式；20kV
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）47-0228-01
1 引言
甘南州是我国十个藏族自治州之一，位于青藏高原与黄土高原过渡地段，自然条件恶劣，经济社会发展缓慢，居民生产生活以农牧业为主，居住相对分散。居民用电电压等级以10kV为主，配电网规模较大，电网结构以辐射式为主，中压供电半径较长，电压质量较低。因此，本文就甘南州藏区供电现状，开展20kV配电模式探讨。
2 甘南州配电网现状
在电力网络中，中压配电网起着承上启下的重要作用，是连接高压配电网（220kV/110kV）和用户低压电网（380V/220V）的纽带，对电力网络优化、供电能力、经济运行、安全供电等方面有着至关重要的作用。
2.1 配电网电压等级序列现状
截止2016年底，甘南州形成以330kV主网为支撑，110kV电网为骨干网架，35kV电网辐射供电的电力网络，网内存在两种电压等级序列，分别是：330/110/10/0.4kV及330/110/35/10/0.4kV。由于负荷较小，且居民居住分散，采用110kV/10kV配电模式，中压线路供电半径过长，电能质量得不到保障，因此，农牧区均采用35kV电网作为配电中间环节。
2.2 配电网存在的问题
2010—2016年期间，甘南州GDP年均增长率12.32%，甘南各电压等级电网协调发展，为甘南藏区经济社会跨越式发展提供了可靠能源供应。2016年，甘南州最大用电负荷增长率13.91%，10kV及以下综合线损率12.66%，供电可靠性99.803%，综合电压合格率99.41%，配电自动化覆盖率为0，配电网主要存在负荷发展较快、供电能力不足、线损率较高、电能质量低、智能化水平低等突出问题，是甘南电网“十三五”期间重点建设内容。
3 20kV电压等级选择分析
1948年开始，美国、德国、法国、俄罗斯等国家大多数城市的10kV配电网已逐步升压改造为20kV；目前大部分美洲、欧洲、亚洲国家经济较发达地区也普遍采用20kV中压配电网。在《标准电压（GB/T156―2007）》中，20kV电压等级已被我国纳入标准电压系列。
3.1 大幅提高线路供电能力
功率因数相同时，采用相同导线输送相同功率电能，20kV线路与10kV相比，供电能力约为2倍，供电半径约为2倍，输送损耗约为0.25倍。因此，采用20kV电压等级，成倍提高供电能力，可缓解现有通道资源紧张局面；可改善10kV配电网事故情况下互带或转移负荷的能力，有效提高供电可靠性；可更方便接入光伏等各类型分布式电源，解决较大负荷用户接入配电网承受能力不足的问题。
3.2 有效降低线路综合损耗
输送功率相同时，线路损耗与运行电压的平方成反比，也就是說，从10kV升到20kV后，损耗可降低75%。目前甘南10kV线路最大供电半径36km，线路损耗约占同电压等级网络损耗的63.2%，按照10kV网络6亿kWh售电量来计算，线损电量约4800万kWh，直接经济损失2943万元，若采用20kV供电，则可减线损失电量3600万kWh，减少直接经济损失2207万元。
3.3 有效改善电能质量
在输送功率和线路参数相同时，电压降与电压平方成反比，因此由10kV升压至20kV后，线路电压降可减少75%，线路末端电压降得到显著提高。甘南10kV线路最大供电半径36km，供电半径15km以上线路46条，占比32%，采用20kV配电模式，可彻底改善居民居住分散、负荷密度低的偏远农牧区电能质量。
3.4 优化电压等级序列
电网要经济运行，显然电压等级不宜过多，并在同一供电区域中尽量简化电压等级，避免重复降压，减少变电重复容量。长远来看，采用20kV后，110/35/10/0.4kV及110/10/0.4kV电压等级序列可逐步转变为110/20/0.4kV，简化结构，节约成本。
4 20kV配电网建设思路
甘南州已经建成一个规模庞大的10kV配电网，要全面开展20kV电压升级，存在全国统一标准缺乏、改造工程量大、变压器改造难度大、非国网标准物料等一系列问题，但是考虑到20kV配电网的许多优越性，从长远来看，发展20kV配电网是很有必要的。
4.1 部分区域开展试点
在甘南州循环经济园区、城市新区等新建过程中，积极采用20kV配电网，积累20kV配电网规划、项目全过程管控与运行方式的经验；在配电网络简单、规模小的区域，如碌曲、玛曲县城，开展20kV电网整体升压改造试点；在合作市中心等负荷密度大、负荷比较集中的区域，开展10kV电网升压为20kV电网的改造。通过改造的实施，积累升压改造方面的经验，制订升压改造方面的技术范围或技术导则。
4.2 重点开展农牧区升压探索
针对目前农牧区普遍存在的供电半径长、电能质量低、供电可靠性差的现状，重点开展农牧区10kV升压20kV电网建设。考虑采用10/20kV变压器联络型供电，即根据具体情况，选用“10/20/10/0.4kV”或“10/20/0.4kV”两种模式。对于配变装接容量较大分支，整体改造费用较大，可先采用“10/20/10/0.4kV”，逐步整线改造，形成“35/20/0.4kV”或“110/20/0.4kV”供电模式。
4.3 提前开展升压准备
针对目前进行的城农网改造、技改大修项目，在工作中有计划、有意识地去为升压改造做前期准备，如：增加杆塔高度、增加线间距离，使用20kV配电网电压等级的避雷器、绝缘子，变压器通过设计改造可以设计10kV和20kV两个挡位等。为升压改造做好做足前期准备工作。
4.4 联系政府出台相关配套政策
若采用20kV，用户侧的配电设备需要改造升级，让客户自身投资进行改造难度太大，很难统一协调。由于用户的不理解、不支持，20kV电压等级推行时要配合政府部门出台相关政策或由电网公司投资对客户设备进行改造，或电网公司向有关部门申请制定出20kV的电价（要低于10kV电价）并进行电价激励政策，积极开展电力用户需求侧管理，鼓励、引导用户设备升压改造。
5 结语
结合国内外多年运行经验来看，在甘南州实行20kV配电模式是可行的，符合有关电网发展规律，可显著提高供电能力，增加供电半径，降低网络损耗，提高供电质量，可以优化电网结构和资源配置，对确保电力“送得出、落得下、用得上”有着重要的意义。
参考文献
[1] 孙西骅，郝兴国.关于简化配电电压等级推行20kV配电的建议[J].电网技术，1994，6（18）：53～54.
[2] 姜祥生，汪洪业，姚国平.苏州工业园区20kV电压等级的实践.供用电，2002，19（6）：9～11.
[3] 徐博文.关于20kV电压等级的应用的问题.电网技术，1995，19（4）.
[4] 张磊.对城镇配电网采用20kV电压等级的探讨[J].农村电气化.2004（2）：18-19.
作者简介
张玮（出生于1989年8月），男，甘肃灵台，大学本科，双学士学位，工程师，国网甘南公司公司配电网规划设计技术专责。
[关键词]甘南藏区；配电模式；20kV
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）47-0228-01
1 引言
甘南州是我国十个藏族自治州之一，位于青藏高原与黄土高原过渡地段，自然条件恶劣，经济社会发展缓慢，居民生产生活以农牧业为主，居住相对分散。居民用电电压等级以10kV为主，配电网规模较大，电网结构以辐射式为主，中压供电半径较长，电压质量较低。因此，本文就甘南州藏区供电现状，开展20kV配电模式探讨。
2 甘南州配电网现状
在电力网络中，中压配电网起着承上启下的重要作用，是连接高压配电网（220kV/110kV）和用户低压电网（380V/220V）的纽带，对电力网络优化、供电能力、经济运行、安全供电等方面有着至关重要的作用。
2.1 配电网电压等级序列现状
截止2016年底，甘南州形成以330kV主网为支撑，110kV电网为骨干网架，35kV电网辐射供电的电力网络，网内存在两种电压等级序列，分别是：330/110/10/0.4kV及330/110/35/10/0.4kV。由于负荷较小，且居民居住分散，采用110kV/10kV配电模式，中压线路供电半径过长，电能质量得不到保障，因此，农牧区均采用35kV电网作为配电中间环节。
2.2 配电网存在的问题
2010—2016年期间，甘南州GDP年均增长率12.32%，甘南各电压等级电网协调发展，为甘南藏区经济社会跨越式发展提供了可靠能源供应。2016年，甘南州最大用电负荷增长率13.91%，10kV及以下综合线损率12.66%，供电可靠性99.803%，综合电压合格率99.41%，配电自动化覆盖率为0，配电网主要存在负荷发展较快、供电能力不足、线损率较高、电能质量低、智能化水平低等突出问题，是甘南电网“十三五”期间重点建设内容。
3 20kV电压等级选择分析
1948年开始，美国、德国、法国、俄罗斯等国家大多数城市的10kV配电网已逐步升压改造为20kV；目前大部分美洲、欧洲、亚洲国家经济较发达地区也普遍采用20kV中压配电网。在《标准电压（GB/T156―2007）》中，20kV电压等级已被我国纳入标准电压系列。
3.1 大幅提高线路供电能力
功率因数相同时，采用相同导线输送相同功率电能，20kV线路与10kV相比，供电能力约为2倍，供电半径约为2倍，输送损耗约为0.25倍。因此，采用20kV电压等级，成倍提高供电能力，可缓解现有通道资源紧张局面；可改善10kV配电网事故情况下互带或转移负荷的能力，有效提高供电可靠性；可更方便接入光伏等各类型分布式电源，解决较大负荷用户接入配电网承受能力不足的问题。
3.2 有效降低线路综合损耗
输送功率相同时，线路损耗与运行电压的平方成反比，也就是說，从10kV升到20kV后，损耗可降低75%。目前甘南10kV线路最大供电半径36km，线路损耗约占同电压等级网络损耗的63.2%，按照10kV网络6亿kWh售电量来计算，线损电量约4800万kWh，直接经济损失2943万元，若采用20kV供电，则可减线损失电量3600万kWh，减少直接经济损失2207万元。
3.3 有效改善电能质量
在输送功率和线路参数相同时，电压降与电压平方成反比，因此由10kV升压至20kV后，线路电压降可减少75%，线路末端电压降得到显著提高。甘南10kV线路最大供电半径36km，供电半径15km以上线路46条，占比32%，采用20kV配电模式，可彻底改善居民居住分散、负荷密度低的偏远农牧区电能质量。
3.4 优化电压等级序列
电网要经济运行，显然电压等级不宜过多，并在同一供电区域中尽量简化电压等级，避免重复降压，减少变电重复容量。长远来看，采用20kV后，110/35/10/0.4kV及110/10/0.4kV电压等级序列可逐步转变为110/20/0.4kV，简化结构，节约成本。
4 20kV配电网建设思路
甘南州已经建成一个规模庞大的10kV配电网，要全面开展20kV电压升级，存在全国统一标准缺乏、改造工程量大、变压器改造难度大、非国网标准物料等一系列问题，但是考虑到20kV配电网的许多优越性，从长远来看，发展20kV配电网是很有必要的。
4.1 部分区域开展试点
在甘南州循环经济园区、城市新区等新建过程中，积极采用20kV配电网，积累20kV配电网规划、项目全过程管控与运行方式的经验；在配电网络简单、规模小的区域，如碌曲、玛曲县城，开展20kV电网整体升压改造试点；在合作市中心等负荷密度大、负荷比较集中的区域，开展10kV电网升压为20kV电网的改造。通过改造的实施，积累升压改造方面的经验，制订升压改造方面的技术范围或技术导则。
4.2 重点开展农牧区升压探索
针对目前农牧区普遍存在的供电半径长、电能质量低、供电可靠性差的现状，重点开展农牧区10kV升压20kV电网建设。考虑采用10/20kV变压器联络型供电，即根据具体情况，选用“10/20/10/0.4kV”或“10/20/0.4kV”两种模式。对于配变装接容量较大分支，整体改造费用较大，可先采用“10/20/10/0.4kV”，逐步整线改造，形成“35/20/0.4kV”或“110/20/0.4kV”供电模式。
4.3 提前开展升压准备
针对目前进行的城农网改造、技改大修项目，在工作中有计划、有意识地去为升压改造做前期准备，如：增加杆塔高度、增加线间距离，使用20kV配电网电压等级的避雷器、绝缘子，变压器通过设计改造可以设计10kV和20kV两个挡位等。为升压改造做好做足前期准备工作。
4.4 联系政府出台相关配套政策
若采用20kV，用户侧的配电设备需要改造升级，让客户自身投资进行改造难度太大，很难统一协调。由于用户的不理解、不支持，20kV电压等级推行时要配合政府部门出台相关政策或由电网公司投资对客户设备进行改造，或电网公司向有关部门申请制定出20kV的电价（要低于10kV电价）并进行电价激励政策，积极开展电力用户需求侧管理，鼓励、引导用户设备升压改造。
5 结语
结合国内外多年运行经验来看，在甘南州实行20kV配电模式是可行的，符合有关电网发展规律，可显著提高供电能力，增加供电半径，降低网络损耗，提高供电质量，可以优化电网结构和资源配置，对确保电力“送得出、落得下、用得上”有着重要的意义。
参考文献
[1] 孙西骅，郝兴国.关于简化配电电压等级推行20kV配电的建议[J].电网技术，1994，6（18）：53～54.
[2] 姜祥生，汪洪业，姚国平.苏州工业园区20kV电压等级的实践.供用电，2002，19（6）：9～11.
[3] 徐博文.关于20kV电压等级的应用的问题.电网技术，1995，19（4）.
[4] 张磊.对城镇配电网采用20kV电压等级的探讨[J].农村电气化.2004（2）：18-19.
作者简介
张玮（出生于1989年8月），男，甘肃灵台，大学本科，双学士学位，工程师，国网甘南公司公司配电网规划设计技术专责。