0前言
改革開放以來，城市迅速發展，負荷密度、負荷容量都在增加，配電容量需求越來越大，因此，通過提高配網電壓來增加配電容量，不失為一種配電發展的途經。
在國外，將20 kV作為配網運行電壓已大量采用，并有較好的運行經驗，以及成熟的標準及相應的電器設備。
在我國，20 kV配電網一直是有關部門研究課題，并給出了研究成果。目前，以20 kV作為配網系統電壓的主要是蘇州工業園區。在東北，也有一些地區小網絡在以20 kV的系統電壓運行。
對蘇州供電公司110 kV變電站低壓側采用10、20 kV作為配電電壓，技術上、經濟上作如下分析比較。
1 主接線
蘇州供電公司110 kV變電站大多數是采用線路、變壓器組的接線方式。10 kV線路采用40、50 MVA主變壓器；20 kV線路最初采用63 MVA主變壓器，現發展到100 MVA。主變為2—3臺，采用單母線分段方式。
法國采用線路變壓器級組或橋式接線，低壓側用單母線分段的方式，主變壓器一般城市選用2 ~3 x70MVA．在農村一般為2×36 MVA。因此，采用10或20kV配電電壓對110 kV變電站主結線差別不大。蘇州電力設計研究院110/10 kV千將變、石路變110/20 kV中新變、南施變等都采用這種結線。
2 短路容量
20 kV的短路容量在同一主變壓器容量比10 kV的小一半，或是主變壓器容量提高一倍，如10 kV的110 kV主變壓器用31.5 MVA與20 kV的110 kV主變63 MVA相當。
假設110 kV側電流是無限大時，則10、20 kV側短路電流見表1。
表1110KV側電流無限大時，10KV、20KV側短路電流值
容量/MVA
電壓/KV |
40 |
50 |
63 |
80 |
100 |
|
10 |
21 |
26.25 |
33.1 |
42 |
52.5 |
|
20 |
10.5 |
13.2 |
16.5 |
21 |
26.3 |
如果加上110 kV系統阻抗，20 kV側短路電流一般不超過25 kA；而用10 kV則要超過25 kA，那就要采用限流措施，如高阻抗或電抗器等。
31.5 MVA的主變10 kV額定電流為l 732 A，而63 MVA的主變20 kV的額定電流也為1732 A。
額定電流、短路電流的減小，使20 kV開關柜選型比10 kV的更容易和簡便。
3 中性點接地方式
20 kV系統接地方式與10、35 kV系統一樣，可選用不接地系統、消弧線圈接地、低電阻接地、高電阻接地等方式。各種接地方式都有各自的優缺點，應該根據系統結線、用戶性質、架空電纜比例、雷電活動情況、經濟指標等綜合因素來考慮。
過去，10 kV系統由于架空線路比較多，大都采用中性點不接地系統和消弧線圈接地。20世紀80年代后期，由于城市建設電纜增多，架空線路改用低電阻接地，同時也使電纜絕緣降低，造價低，但在配網結線方面均進行了改進。
35 kV電網目前大部分用不接地系統，上海由于電纜發展得較快，改用了低電阻接地。
蘇州供電公司有110 kV變電站14座，線路211條，架空裸導線752.12 km，絕緣導線207.92 km，電纜總長394. 92 km，電纜化率為29. 90/0，絕緣化率為44qo，總接地次數為374。其中，瞬時接地為349次，占總接地次數的93.3%；永久性接地為25次，占總接地次數的6.7%，因此對架空電纜混合線路，也采用過消弧線圈并聯小電阻接地方式。
如果10 kV系統要升壓為20 kV系統，利用原有設備，10 kV中性點不接地的電壓水平和20 kV中性點接地系統相差不大，有利于升壓工作。因此，20 kV中性點接地方式除了要考慮上述多種因素外，還應考慮升壓因素，然后綜合比較決定采用何種接地方式。
蘇州工業園區20 kV配網采用全電纜方式，因此，采用20 Q低電阻接地，如果用消弧線圈加低電阻接地方式，需要按照接地方式來選用設備。
因此，20 kV中性點接地宜采用低電阻接地，這樣與國際標準是一致的。因為在國外，不管采用何種接地方式，都是采取速斷保護的。
根據江蘇省公司指定企業標準，中性點采用低電阻接地。因此，蘇州電力設計院設計的110 kV變電站20 kV采用20 Q低電阻接地方式。
4開關柜配電柜
開關柜配電柜作為一種高壓開關設備的成套裝置，其內部主要一次元件有斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、熔斷器和絕緣子及電壓傳感器等，因此，當開關柜的額定電壓為24 kV時，其內部的所有一次設備的額定電壓都應與其相一致。
24 kV斷路器的本體與12 kV的相同，但支撐絕緣子不同，24 kV電流互感器比12 kV的寬度增加約45 mm，高度增加了60 mm。24 kV電壓互感器比12 kV的寬度增加55~65 mm，高度增加60—70 mm。24 kV避雷器與12 kV避雷器比方波通流容量相同，外徑尺寸區別不大，雷電沖擊線壓升高，外絕緣及內部放電間隙增加，導致避雷器高度增加一倍。24 kV熔斷器比12 kV的增加高度約150—160 mm。絕緣子和高壓傳感器比12 kV的由于絕緣和爬電距離明顯增加，因此高度高出140 mm左右。
綜上所述，由于元器件高度和寬度增大，因此，對10 kV開關柜要求采用寬800 mm，深1405 mm，高2130 mm；而20 kV開關柜要求寬1 000 mm，深2200 mm，高2 330 mm。
12 kV開關設備的工頻耐壓值是42 kV，與國際標準和國家標準對24 kV開關設備的工頻耐壓值50 kV比，差距不大（中性點接地系統）。但要將工頻耐壓提高到65 kV．就需要采用更多的絕緣材料，相應體積也將增大，對于相同額定電流的開關柜，其制造成本，要提高30%～40%。
對于二次保護、集控裝置等，12 kV與24 kV的差別不大。
5 經濟分析
10 kV與20 kV配電裝置土建面積相差極小，因為10 kV與20 kV開關柜寬度一樣，高度差為200 mm左右，深度差為200 mm左右，對現常規使用三母線四分段，基本相同。以110/20 kV中新變為例，20 kV配電裝置土建面積為357.5 m
2，而110/10 kV干將變壓器為322. 22 m
2。
110/20 kV，63MVA主變壓器尺寸為7 100 mm×5 600 mm x5 550 mm，而110/10 kV，40 MVA主變壓器尺寸為7 110 mm x4 680 mm x5 130 mm，相差也不多。
同樣110 kV裝置為獨立式設備，20 kV配電裝置，占地面積為2466.4 mz（方洲變），10 kV配電裝置占地面積為2 166. 45 m2（郭巷變）。
如果110 kV為GIS型裝置，20 kV配電裝置的占地面積為2 566.4 m2（金雞變）。而10 kV配電裝置為2 259.8 mz（景山變）。
同樣，110 kV配電型式110/20 kV，主變壓器63 MVA，金雞變，概算力2161. 98萬元；110/10 kV主變壓器為40 MVA，景山變概算為1 897. 25萬元。20 kV的每千伏安造價比10 kV低131. 14元。
110/20 kV方洲變采用100 MVA主變壓器，占地面積2 466.4 m2。概算2 162. 34萬元，每千伏安造價343:-22元。
從經濟造價分析，20 kV配電明顯優于10 kV。
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