浅析20kV在深圳地区的应用前景

浅析20kV在深圳地区的应用前景
~I\$B pH0蒋晓东中国论文网8|\:T`({ R` {
（深圳供电局有限公司 广东）
(h4El,R"`,Dq:U0【摘要】本文在20kV 配电网在我国城乡电网的实际应用现状、中国论文网'dg4~g
s
Y,I
应用效果及存在问题的基础上，对20kV 配电网在深圳地区的应用中国论文网\el[?K
前景进行了简要的技术经济研究，证明了20kV 在深圳地区应用的中国论文网*RU}!x$n
可行性和必要性。中国论文网$\3Y"P6^0JI
【关键词】20kV 配电网；应用；技术经济
S!M#MFr!J)rXc0一、20kV 在我国城市电网的应用情况中国论文网0@LPb,D7l]
江苏省20kV 电压等级最早在苏州工业园区实施，是中国与新中国论文网{ ox&`(_"a/J7K!u~3I
加坡合作的产物。1994 年，苏州工业园区根据园内负荷密度较高中国论文网Y"f)UY Pf9^q
的特点，经过论证决定在园区内采用20kV 电压等级，并最终于于
xyYmOrI-OO
Y01996 年正式投入运行。中国论文网 l*C,yxu6sk
江苏省电力公司通过了2008 年20kV 配电电压项目的审查，
[)L"J9X"Q-{vv]6x0并分别于2007 年8 月、10 月正式发文要求全省13 个地区、14 处
TU_5S%~$?
T7G0区域全面试点推广20kV 配电电压等级，以期减少站点和线行，降中国论文网TH!k~3D/r#C;Aqj\
低电网建设难度，引导电力事业健康持续发展。中国论文网wus&f$C
2007 年9 月9 日，国家发改委正式批准江苏省增设20kV 电压
,`2y8NS9dO0等级销售电价。中国论文网^{sFl nWB
二、中压配电网采用20kV 的优劣分析
EN5\+ar01、20kV 相比10kV 的优势
i)ex0S+{2k{6e"j0根据国内外多年的研究和实践，与10kV 供电相比，采用20kV中国论文网1O$rt5s+u:Je{
供电在技术上具有以下优点：
!^"e9\&@1W]0（1）可以增加主变容量，提高变电站的供电能力；中国论文网F~$}qz9f!}
（2）可以提高配电线路的送电能力，减少配电线路数量；
5b~+xeH-Nq%r+mB0（3）增大中压线路的供电距离；中国论文网 j^#m\%D&@8f'WQ
（4）提高中压电网的电压质量；
P)v2b-e?C8YI3V*x0（5）降低中压电网的电能损耗；中国论文网 G5WD,\ |C
（6）节约有色金属使用量；中国论文网8t2H$O ?R*LzV
（7）减少占地面积。中国论文网D-i)zm:M J)r r
随着城市建设的发展，土地资源越来越紧张，城区内变电站建
yrn| S:nw
Y0设征地的困难已十分突出，因此当采用20kV 电压等级作为配电电中国论文网0lU*S/^R
压时，一方面可减少上级变电站的个数和输电线路的回路数，另一
)j*tn sR-Y/a"y)l0方面也可减少20kV 配电站和开闭站的个数以及20kV 配电线路的
:] xWIe2b0回路数（与10kV 相比）。表1 是10kV、20kV 变电站的占地面积
5R(Kf"d(e0对比表。中国论文网A4{7^"} `
表1 110kV变电站占地面积对比
U'z4z%E9W9kn0c%r0变电站类型容量（MVA） 占地面积（m2）中国论文网}X]5^a
单位容量占地面积中国论文网HzV~W m0tva-h
（m2/MW）中国论文网:fC!A+|3q:?}4Q'rW
220/110 3×240 8000
r$w2R7j!R9` RBd0110/10kV 3×63 3000 13.750
@|S#kF+I
i9B0110/20kV 3×80 3300 12.963中国论文网tDS:H&g$X
220/20 3×120 6000中国论文网E$d'pb|s
从表1 中可以看出：110/20kV 变电站单位容量的占地面积比中国论文网.bj$@8r-J?4e:x
110/10kV 变电站减少6.1%，而且110/20kV 的变电站单台容量可以中国论文网/em W0Y%z
做到100MVA，此外还可以采用220/20kV，这样就会更加减少上
/d7j;|M%w0一级变电站的占地面积，这对于土地资源十分紧张的深圳地区而言中国论文网5MD(Z[my2l~MH3X
是十分重要的。
(N4R6H(v |/r5Zy`%@02、20kV 应用存在的困难
V.k+a w*g]^|;j"h0首先，目前我国大部分地区的中压配电电压为10kV，运行人中国论文网e0O)B1lZ%A4\
员基本已习惯了10kV 配电网的操作规程制度，20kV 电压等级的
d*Z$mH)Z.Qmm0操作和熟悉需要重新学习，达到熟练的程度也需要一个过程；其
.i-Oiy
x|z:U$[0次，由于目前我国大部分地区的中压配电电压为10kV，而增加采
kQ4o&Rx v g:O0用20kV 作为配电电压，在过渡期必将带来20kV 电网和10kV 电
/T;o'y$UV&f0网同时并存的问题，这将加大供电企业的运行维护负担；最后，采
RU]"^T*a8@^I!Hb0用20kV 配电电压等级需要政策支持，主要是需国家相关部门尽快中国论文网NGE0k9h,N
确定20kV 的电价。中国论文网Dx
zGlM
三、20kV 配电网经济性分析
7kG,S$b`01、经济比较方法简述
#AL!` JL7t-H0经济比较采用净值法。净值法适用于对项目决策的最后评估。
V1r-z5O[~8?1E0净现值（NPV）是指将投资项目在有效期内或寿命期内的净现金流
;n a5p%~ C3[%Zmjw0量按一定的折现率全部折算到零期的累计现值之和。如果净现值大
3A2A8]J%m9K0于零，说明该方案除能满足预定的收益率要求外，还有盈利，项目
c2o,li2s0F!Pt0在经济上是可行的。净现值越大，投资项目就越优；净现值小于零，中国论文网w-N!}p*RHA5Rr
说明该方案达不到预定的收益率要求，有亏损，项目在济性上不可
Ro*Y F"d8G0行。其公式为：中国论文网t)i1|Ev
（2-2）
|n&[%Zy[T1m0式中：中国论文网1u0?z }]5u+g#K
CIt——第t 年现金流入量；
2Q.X.Q,@'K8jy0COt——第t 年现金流出量；中国论文网 |:F0|5W)LU
（CIt-COt）——第t 年净现金流量；中国论文网"QSm7OzU
n——项目寿命期或有效期；中国论文网f1~'JyH"]
i——项目基准报酬率或折现率。
n8R4Z:I cYN%W0在应用净现值分析法进行分析评价项目方案的优劣时，采用的
&q W{L-m;k;z&v0标准是：当NPV ≥ 0 时，方案可行；当NPV<0 时，方案不可行。中国论文网fJh(q)w
m%QL~
对于多个互斥方案应该优选NPV 最大值者。
^ u'O'I"uk02、分析模型中国论文网+J~9[ E*E&L9t.^
在建立本经济分析模型时，根据上述分析作如下假设：
SoQG@0（1）变电站供电区域为圆形，变电站位于圆心，在供电半径R中国论文网fX Cw)gEGV
X
的供电区域内，负荷密度为σ 且分布均匀；中国论文网)u-W&Sg U|+uu
（2）每种经济评价方法考虑两种线路方案：全电缆方案和架空
*[N[Sc
JB#~0方案。
:^.OmY8VSV+A0（3）各电压等级负荷功率因数取同一数值，在本模型中功率因
z'tO,Ct0数取0.95 ；中国论文网|6[1Li kp*m
（4）根据南方电网公司相关导则和实际使用现状，各种变电等
DV!I,|#O ITv0级的变压器单台容量按表2 选取。中国论文网(wo b d9LjO#R ^
表2 各种类型变电站单台容量取值列表中国论文网r;hY rR L
主变电压比（kV/kV） 单台主变容量（MVA）
@6^ ]9CE]}5B*M!|0220/110 240中国论文网^ey+RE
220/35 150
'V8De A2a0220/20 120或100
X!zr:k3a,@+V0110/35 120
8AVnB/[{+]g0110/20 100
6k"Y@"w-g0110/10 63中国论文网 lNP|,tP4u
35/10 31.5中国论文网 ^5aO(q3Gs
35/0.4中国论文网:}y_Y
[
20/0.4 0.8
f(Smr*F.i010/0.4中国论文网1G8s*|
e%i+E*[o
（5）线路曲折系数根据深圳市试点区域实际参数计算所得，取
gd6}PX)Y1k0值为1.88（面积156.1km2，变电站座数为9，计算得到每座供电面中国论文网0`xg5i0c H3r+?;^u&P/iC
积17.34km2，一共1083km 线路，245 回，每回出线长度4.42km，
op
n"xc_(j0由此计算可得曲折系数为1.88）。中国论文网,tz}Jb2F8r
计算方法如下：
n2T;CG.},A G0a）变电站供电范围计算中国论文网:S)NH
kw g%eT3a.]7n
Skycosφ=πR2σ（附1-1）中国论文网_5t Aq z2N#r
式中：中国论文网\M4hsG
S——变电站容量（MW）；中国论文网;g9|\;_8rG'_7L
ky——变压器运行率；R 为供电半径（km）；

@2UDy/K0σ——负荷密度（MW/km2）；中国论文网G
Ld/riLx7Ho
cosφ——功率因数。中国论文网~.mA7s P)?Y??g
由（附1-1）可得变电站的供电半径
~V.c.rzP0b）线路投资计算中国论文网K'L {;I7E5MF
Il=NoutL=NoutkqR（附1-3）
t]b+i})U4BlC6J0式中：
(H#BwFwp(iJ~K,R:F0Il——线路投资；
+hI/Td c6h2s&X{0Nout——出线回路数Nout=πR2σ/PL，PL 为每回线路所带的负荷中国论文网)u~3w6w&h
（MW）；
:s*r?!b F)m0L——线路长度（km）；
&D_.`9OGD3`.i1|0kq——线路曲折系数，根据接线方式得出的理论数据并结合深中国论文网%i#^-_+]6CmW
圳市实际参数计算得出。中国论文网1~+j}s7D@@
c）变压器损耗计算中国论文网d*QF4m(iZ]
对于变压器而言，损耗主要是铁耗和铜耗。设变压器额定容量
(C Je!}:~OY4b0为ST（kVA），运行率为ky，年最大负荷损耗时间为τ（h），空载中国论文网 L)Zp@%T}"r+{9LXP
损耗为ΔPT0（kW），短路损耗为ΔPTk（kW），则变压器年电能损
\!{BG"F_J/q to0耗ΔW（kWh）为：中国论文网K^e0?~
（ 附 1-4）中国论文网1x.]Lxm1sOd-E"\*B
式中：
L1I{ PyI0kloss=[kCu（ky）2τ+8760kFe]——变压器等效损耗系数
%[t,tr$b;[&^o0ky——变压器运行率；
tK W0db3e7Ee0kFe、kCu——分别为变压器铁耗、铜耗折算系数；
K#YcfbPX0τ——变压器年最大负荷损耗中国论文网 V MV} S~K;^.Ba
时间（h）。中国论文网(S$x@+S*~"T[VU `
d）线路损耗计算中国论文网bJSbk1J
假定每回出线的供电范围为一
"P%]*m!_H6j/F0扇形，如附图1-1 所示，其圆心角中国论文网EzC"i#N5m
θ=2π/N110，半径为R，在距离变中国论文网/^'VRU k!Y$hD
电站x 处，导线电流应为：
g6M/];?Z)z QC0（ kA）（附 1-5）
S%P"v1^DC0则在dx 线路长度上的电阻为 ，于是可以求出每回出线的中国论文网 Y Z&U3RH S9n2E
功率损耗为：中国论文网,i!V!e$UeeK;J
（ MW）（附1-6）
^,`gf5h"?`} Qx5w0Nout 条出线一年线路的总损耗CL 为：
C*wfuJ6BTP/i0（ 附1-7）
M%`vxW} [$t0Q4Ox0式中：
1N9|VC9[G0y0SL——线路截面积（mm2）中国论文网T,z Zu+Bk
kL——线路的负载（MW）
*E+n;M].r#j?e0ρ——线路的电阻率（Ω•m）
Z o{Wq0J——电流密度
WJQ9i.j2ULu03、净现值法结果分析中国论文网@8m'G2|:D#u.} OKI a
（1）电缆线路净现值结果分析
"A6iW5B,E v-`0六种方案的净现值及其对应的趋势图如附表1-7 和图2-6 所示。
kR%ER{|6l+^(ab0a0图1-1 电缆线路各方案的单位负荷净现值趋势图（万元/MW）中国论文网#lHh`{
从图1-1（具体数据参见附表1-7）可以看出：
7]@d/rWJ:U3_ _0a）在负荷密度10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，随着负荷密度的中国论文网G-rjlD6T)dsV
增大，电缆线路各方案的单位负荷的净现值呈增大的趋势。中国论文网7onN%bk+^9t9h
b）在负荷密度10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，220/20kV 方案最
$I)~:g
Dr9B0优，220/35kV 方案次之，220/35/10kV 方案最差。220/110/35kV 方中国论文网dRr2\6\F`n2[(b
案和220/110/10kV 方案在σ=32MW/km2 时有交点。中国论文网 m%aEh!B
c）随着负荷密度的增加，220/20kV 方案与220/110/20kV 方案
)A}y Q
C$xX(t0`9R0相比，单位负荷的净现值增长比例在30% ～ 46% 之间，并且随着
"\P:P3G!NS9t U0负荷密度的增大净现值基数在不断增大，220/20kV 供电方案经济中国论文网 {T&Jtm0k(Y1w7Y0H
性的优势会越来越明显。中国论文网oC9j`D$h
d）城市高负荷密度地区常采用电缆线路，因此结果对高负荷
3e}$y9ZcVE`
Y0密度地区的电网建设具有实际指导作用。
0c#BPi3R?
xW'd!{ [0（2）电缆线路净现值率结果分析中国论文网 F8rNGmB(~
图1-2 电缆线路各方案的单位负荷净现值率趋势图中国论文网MSx2I+E ?
从图1-2（具体数据参见附表1-8）中可以看出：

Hpev"r0a）在负荷密度10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，随着负荷密度的中国论文网Mq;P0r^O K c6Wt
增大，电缆线路各方案的净现值率呈增大的趋势；净现值率的变化
7V
Z&}l1Rh0规律与净现值的变化规律基本一致。中国论文网'~K\#y3i
b）在负荷密度10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，220/20kV 方案最优，中国论文网o&v)a:Q&O(im
其次是220/35kV 方案，220/35/10kV 方案最差。220/110/35kV 方案中国论文网j$du!M1CR1A.Xh9F)`
和220/110/10kV 方案在σ=35MW/km2 时有交点。中国论文网?&Y5h4azIV
c
c）当负荷密度增加时，220/20kV 方案净现值率的增长速度更快，中国论文网#N
FFdZ}
优势会更加明显。
uzx-H'\uI0（3）架空线路净现值法结果分析
j"eH!j-yE5h0图1-3 架空线路各方案的单位负荷净现值趋势图（万元/MW）中国论文网(iOekQ6Zt
J
从图1-3 具体数据可以看出：中国论文网8m+C$B7T$M
a）在负荷密度10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，随着负荷密度的中国论文网g#M-b aR(E*H
|
增大，架空线路各方案的单位负荷的净现值呈增大的趋势，这与电
_&G2L#Ko[~9_0缆线路是一致的。
OX0{SjUyp0b）在负荷密度10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，220/20kV 方案中国论文网lbn.oV&M#W8U
最优，220/35/10kV 方案最差。在负荷密度在30 ～ 50MW/km2 时，中国论文网p&l+^k^UMO
220/110/35kV 方案和220/110/10kV 有交点，但两者的净现值相差中国论文网*?a!__hai
不大。中国论文网_0ei.v9H#z X)\!G
c）低负荷密度区常采用架空线路，因此结果对低负荷密度地中国论文网:gT+U w-bj
区的电网建设具有实际指导作用。中国论文网M4MD.KK7l,B~`w
d）与电缆线路相比，架空线路的单位负荷净现值比电缆线路
yFt:G
n"z0高出7% ～ 50%，这主要是因为电缆线路的造价比架空线路高出相中国论文网A#zir(t-G.uw K
当多的结果。中国论文网YZ4g`g
（4）架空线路净现值率结果分析中国论文网I}o/eIgU
从图2-9（具体数据参见附表1-10）中可以看出：在负荷密度中国论文网ze7~I,N3A`)d(c s
10 ≤ σ ≤ 60MW/km2 条件下，各方案中220/20kV 的净现值率最高，中国论文网-B{O}2P? V
是最优方案。这一结果与前述净现值的结果是一致的。
#?\iJ&CQ g(zp0四、小结
(s9j%m9Kl3H0K;y0根据深圳试点地区的计算结果表明，在负荷密度较高的区中国论文网 |3j1_1RwU4M\
域实行20kV 是可行且经济上是具有一定优越性的，尤其是采用中国论文网/|2YD*la4aue[
220/20kV 方案后，相比常规方案经济效益更加明显。通过论述，
6V.W"~V-P9s K$[`n0证明了20kV 是可以在深圳地区试行并推广的。中国论文网"k+{$e*C4}*~:s;o8Q%P
图2-9 架空线路各方案净现值率趋势图
@ H$u&J&v0