20KV配网

变压至分散的低压配电网，实际应用中还是要分别降至10kV和0.38~0.22kV两级降压再进行分配，反而增加了电缆线路的投资，造成电网结线复杂，增加了大量配电装置的费用[5]。因此，表3-1中方案9的电压序列220/35/0.4kV的

适应性较差。

同样，由表3-2可知，在变电电压组合220/10kV中，当220kV主变容量较大时，即使采用UK％＝20的高阻抗变压器，10kV侧的短路电流也将超过30kA，而一般10kV侧的短路电流应控制在不超过20kA的水平，如果10kV侧的短路电流超过20kA，将大大增加10kV侧出线断路器的设备投资，这在经济上是不合算的。因此，仅从短路电

流计算的角度来看，表3-1中方案7的电压序列220/10/0.4kV也是不可取的。

另外，由表3-3的计算结果可知，110/20kV或66/20kV变电电压组合的20kV侧短路电流，仅为110/10kV或66/10kV变电电压组合10kV侧短路电流的一半，亦即如果将10kV升压到20kV，将大大提高中压电网供电能力的适应性。中压电网的短路电流能够得到控制，这意味着在其它条件不变的条件下，20kV比10kV可以采用较低遮断容量的断路

器，因而能够大大减少设备费用和设备的占地空间。

从控制短路电流的角度出发，将220/110/10/0.4kV和220/66/10/0.4kV电压等级序列中的10kV升压到20kV，对

于提高电网的适应能力，降低中压设备的投资都是有利的。

另外，从表3-3中也可看出，在相同条件下，220/20kV变电电压组合20kV侧的短路电流也比220/10kV变电电压组合10kV侧的短路电流小一半，极易被控制在20kA以下，因此如果不考虑其它因素，仅从控制短路电流的角度出发，简化掉110kV电压等级，采用220/20/0.4kV电压等级序列也是可行的。目前法国电力公司（EDF）即采用这

样的电压等级序列。

（3）各种变电电压下主变的最大容量

在给定高压侧和低压侧短路电流的条件下，计算各种变电电压的最大主变容量，可以给出不同变电电压下，变电

容量的适应性。

计算时Uk％按按常规两卷变的典型数据给出；500kV和330kV主变高压侧的短路电流按50kA给定，220kV主变高压侧的短路电流按40kA给定，110kV、66kV主变和35/10kV主变高压侧的短路电流按30kA给定，35/0.4kV、20kV和10kV配变高压侧的短路电流按20kA给定；各变电电压低压侧的短路电流基本控制在30kA左右。在给定

UK％，以及各变电电压高低压侧短路电流的情况下，可能达到的最大主变容量的计算结果如表3-4所示。

表3-4各种变电电压下可能的最大主变容量 最大主变高压侧电低压侧电高压侧短路低压侧短Uk% 容量(MVA/压(kV) 压(kV) 电流(kA) 路电流(kA) 台) 500 220 10 50.000 30.7 1600 330 110 10 50.000 31.2 750 220 110 10 40.000 30.7 950 220 66 10 40.000 30.4 450 220 35 10 40.000 30.4 210 220 20 10 40.000 30.9 115 220 10 10 40.000 30.6 55 110 35 10 30.000 30.3 270 110 20 10 30.000 30.6 130 110 10 10 30.000 30.4 58 66 20 9 30.000 30.9 140 66 10 9 30.000 30.9 57 35 10 8 30.000 30.7 60 35 0.4 6.5 20.000 30.5 1.4 20 0.4 5.5 20.000 30.5 1.2 10 0.4 4.5 20.000 30.1 1 从表3-4中可以看到，在高低压侧短路电流给定的条件下，中压配电电压从10kV升到20kV，主变设备

可能达到的最大容量基本也可以增加一倍。亦即主变的供电能力可以有更大的适应性，例如，目前我国城市电网中采用的110/10kV主变的最大容量为63MVA，若采用20kV作为中压配电电压，则110/20kV主变的最大容量至少可以增大到100MVA以上，这样在相同的负荷密度下，110kV变电站的个数几乎可以减少一半，这在站点资源日益紧张的城市电网中是非常难能可贵的。另外，从表3-4中也看到，若主变（或配变）的低压侧电压不变，仅主变（或配变）的高压侧电压变化，则主变的最大容量几乎不变或变化不大。这一方面说明采用35kV直配0.4kV时，配变容量不能做的太大，难以充分发挥35kV线路的供电能力（受线路动稳定的限制，导线截面不可能选的太小），另一方面也说明，由于目前10kV

线路的供电能力在很多城市中已明显不足，而采用20kV作为中压配电电压正可以大大缓解10kV线路

供电能力不足的困境，亦即采用20kV作为城市电网中的中压配电电压将是合理的选择。

（4）各种配电电压经济供电半径

各种配电电压经济供电半径的计算结果如表3-6所示。

表3-6 三种配电电压的供电半径 线径 负荷密度 最大输送功率 供电半径 供电面积 2)2(mm (kW/km) (kW) (km) (km2) 150 10 3741 10.91 373.92 150 20 3741 7.72 186.96 185 40 4614 6.06 115.29 240 80 5986 4.88 74.78 300 1000 7482 1.54 7.48 300 2000 7482 1.09 3.74 150 10 7482 15.43 747.85 150 20 7482 10.91 373.92 185 40 9228 8.57 230.59 240 80 11972 6.90 149.57 300 1000 14964 2.18 14.96 300 2000 14964 1.54 7.48 150 10 13094 20.42 1308.73 150 20 13094 14.44 654.36 185 40 16149 11.34 403.52 240 80 20950 9.13 261.75 300 1000 26188 2.89 26.17 300 2000 26188 2.04 13.09 配电电压 (kV) 10 20 35

由以上计算结果可知：10kV线路的输送功率只有1000~8000kW，一般供电距离为4~10km。其经济供电半径在负荷密度为20~40kW/km2时，其经济供电半径仅为5~8km；当超过40~80kW/km2时，还不足5km。而农网现在10kV线路的实际供电距离几乎普遍过远，造成线损率过高和末端电压过低。在大城市的商业金融中心及工厂企业密集区，其电力负荷密度很高，如经调研2002年上海市区的电力负荷达9000kW/km2。此种情况下10kV线路的供电半径仅1km

2

左右，每1~2km就要求建一座降压变电站。这无论从设备投资、基建占地、线路走廊，还是运行管理及降损节能等

诸多方面看，都存在许多问题。

20kV线路的输送功率可达14000kW，一般供电距离为8-15km。在负荷密度为20-40kW/km2时，其经济供电半径可达10 km。在负荷密度60~70 kW/km2情况下，也能合理输送8 km。即便在负荷密度高达数百、数千甚至上万

kW/km2的城网或工业密集地区，在同样前提条件下的供电距离也可较10kV延长1倍。

20kV介于10与35kV之间，它为后两者几何均值的近似整数值（≈18.71≈20）。

国内外研究与实践表明，20kV这一电压等级尤其适宜于较高电力负荷密度情况下的工业化初期，故它也十分适

于我国现阶段的社会经济发展实情。

3.2经济可行性

各种配电电压经济供电半径的计算结果如表3-6所示。

表3-6 三种配电电压的供电半径 线径 负荷密度 最大输送功率 供电半径 供电面积 2)2(mm (kW/km) (kW) (km) (km2) 150 10 3741 10.91 373.92 150 20 3741 7.72 186.96 185 40 4614 6.06 115.29 240 80 5986 4.88 74.78 300 1000 7482 1.54 7.48 300 2000 7482 1.09 3.74 150 10 7482 15.43 747.85 150 20 7482 10.91 373.92 185 40 9228 8.57 230.59 240 80 11972 6.90 149.57 300 1000 14964 2.18 14.96 300 2000 14964 1.54 7.48 150 10 13094 20.42 1308.73 150 20 13094 14.44 654.36 185 40 16149 11.34 403.52 240 80 20950 9.13 261.75 300 1000 26188 2.89 26.17 300 2000 26188 2.04 13.09 配电电压 (kV) 10 20 35 由以上计算结果可知：10kV线路的输送功率只有1000~8000kW，一般供电距离为4~10km。其经济供电半径在负荷密度为20~40kW/km2时，其经济供电半径仅为5~8km；当超过40~80kW/km2时，还不足5km。而农网现在10kV线路的实际供电距离几乎普遍过远，造成线损率过高和末端电压过低。在大城市的商业金融中心及工厂企业密集区，其电力负荷密度很高，如经调研2002年上海市区的电力负荷达9000kW/km2。此种情况下10kV线路的供电半径仅1km左右，每1~2km2就要求建一座降压变电站。这无论从设备投资、基建占地、线路走廊，还是运行管理及降损节能等

诸多方面看，都存在许多问题。

20kV线路的输送功率可达14000kW，一般供电距离为8-15km。在负荷密度为20-40kW/km2时，其经济供电半径可达10 km。在负荷密度60~70 kW/km2情况下，也能合理输送8 km。即便在负荷密度高达数百、数千甚至上万

kW/km2的城网或工业密集地区，在同样前提条件下的供电距离也可较10kV延长1倍。

20kV介于10与35kV之间，它为后两者几何均值的近似整数值（≈18.71≈20）。

国内外研究与实践表明，20kV这一电压等级尤其适宜于较高电力负荷密度情况下的工业化初期，故它也十分适

于我国现阶段的社会经济发展实情。

3.2.3各种配电电压等级投资与负荷密度的关系

实例：利用苏州工业园区中新联合开发区，计70km2，其中第一期预测负荷已定，第二、三期按平均负荷密度来

进行计算[4]。

变电站、电缆、配电单元的建设费用，由苏州供电局设计室根据最近几年的工程概算来进行测算，比较接近于实际情况。利用上海电力设计院引进日本东京电力公司的软件计算了总投资、年运行费用、变电站、电缆、配电单元的数量、计算单元总损耗 ( % )。其中总建设费用、年运行费用、年损耗的计算结果分别如图3-2、图3-3和图 3-4所示。

由图3-2可见，在负荷密度10~50MW/km范围内，随着负荷密度的增大，110/20kV电压匹配具有越来越明显的

经济优势，投资费用明显低于其他三种电压匹配形式。

2

3.2.4各种配电电压等级年运行费用与负荷密度的关系

由图3-3可见，各电压匹配关系的年运行费用与总的投资费用随负荷密度变化的大小关系基本相同。110/20kV电

压等级仍然具有明显的经济优势。

3.2.5各种配电电压等级有功及电压损耗与负荷密度的关系