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20kV配电网与24kV开关设备
发布时间:2011.03.25 新闻来源: 浏览次数:
 
国家电网公司于2007年下达了“关于推广20kV电压等级的通知”(简称《通知》),一时间,20kV配电电压成为电力部门和电力设备制造部门关注的热点。以下讨论20kV电压等级。

  1关于10kV供电

  20世纪50年代,我国配电电压有2.3kV、3.3kV、4kV、6.6kV及13.2kV等。1956年电力工业部开始在我国推行10kV配电。配电网采用10kV供电对我国经济和电网发展起到了重要促进作用。目前我国公用配电系统基本上都采用10kV配电作为主要配电电压。

  2关于20kV配电等级

  20kV配电等级已于1983年引入IEC标准(IEC38-1983)。我国国家标准《标准电压》共出版了4个版本,分别为GB156-1980、GB156-1993、GB156-2003、GB156-2007。在1993年版和2003年标准中均已将20kV配电电压列入,但注明在用户需要时才采用,在最新的2007年版本中才将20kV作为标准电压等级。

  320kV供电的优势

  我国一直将10kV作为中压配电电压,有65%的供电量通过10kV等级输出。随着我国经济的持续快速发展和城市化水平的不断提高,10kV配电系统越来越显示出容量小、损耗大、土地占用量大、环保性能差等。采用20kV配电电压可以提高供电能力、减少土地占用量、减少建设投资、降低损耗和提高电压质量。还可以减化电压等级,有条件的地区可以简化为220/20/0.4kV,取消10kV和35kV。

  20kV供电的优越性

  (1)增强了供电能力

  20kV与10kV相比,在同等导线截面积和电流密度条件下,在输送相同电功率时,20kV有效供电半径可增加近一倍。如果供电半径不变,采用相同截面的导线,其输送功率可增加一倍。

  (2)降低电网损耗

  在输送相同距离和相同电功率情况下,20kV线路电流为10kV的50%,则线路损耗为原先的25%,即能降低约75%的电力损耗。

  (3)降低建设费用

  20kV供电线路的有色金属耗用量可减少50%,节约建设费用40%,采用20kV电压等级,可以减少变电站配电出线回路数的一半。在同一地区,可使设置变电站数量减少一半。由此可见,20kV供电在增加供电能力、降损节能、降低电网建设费用和减少出线等方面具有明显的优势。

  420kV电压等级在国外的实践

  据不完全统计,欧洲国家中80%的中压配电网采用20kV~25kV电压等级,亚洲已有9个国家或地区采用20kV作为中压配电电压。还有非洲的埃及、赞比亚、安哥拉等国采用20kV电压等级。

  美国、法国、加拿大、德国、日本、韩国、新加坡等国的实践证明采用20kV供电可以取得很好的经济效益。

  520kV电压等级在国内的实践

  苏州新加坡工业园区1996年在国内率先采用20kV作为配电电压。整个配电网采用电缆供电,取得了较好的结果。2007年国内首次在苏州实施了20kV架空线工程,线路除支柱式绝缘子外,与10kV线路完全一致,采用全绝缘线架设,也取得了成功。江苏省于2008年8月起决定在全省13个地市范围内开展20kV电压等级的试点推行。国内还有许多省市区推广和扩大20kV供电电压,如辽宁省南芬区自2003年起,决定20kV中压配电电压电网建设。河北省沧州渤海于2007年批准20kV中压配电网系统的建设。湖北省宜昌白泽化学工业园于2008年开始采用20kV中压配电系统。上海临港新城经上海交大、上海电力公司等单位的论证,也决定采用20kV配电电压等级等。

  提高中压配电电压是解决高负荷密度城市供电的有效办法。20kV配电电压等级在技术上的合理性和技术上的优越性经过实践的检验,已被国内外普遍认可。推广20kV电压等级作为我国的配电电压等级,是符合我国国情的。符合我国建设资源节约型的国策。

  目前江苏正在积极推广20kV配电电压等级。截止2008年年底,江苏省在全省13个地市共建成投产20kV项目49个,2009年计划20kV项目139个,目前试点用户均表示,应用20kV供电,降低了营运成本,用电质量得以提升。

  对采用20kV电压等级应根据各地区的具体情况,因地制宜,逐步实施。

  新建工业园区,开发区、新城区等新兴区域或现电网非常薄弱,未来电力需求增长迅速的区域,结合自身情况,可以直接引用20kV电压等级。

  现状电网有一定规模,但供电能力和设备状况需进一步提高以满足发展需求的区域,建设改造时机应结合自身实际需要,可考虑适时引入20kV电压等级。

  对于10kV供电系统相对成熟稳定,在一定时期内可以满足电力需求进一步需要的区域,要研究该地区引入20kV供电的时机和条件。

  因此对一个地区来说,有的可以直接引用,有的则适时引用,有的则研究引用的时机和条件。这样会形成10kV、20kV和两者混用等方案。

以下举几个典型事例加以说明。

  (1)苏州工业园区20kV配电网

  苏州工业园区是1994年由中国政府和新加坡政府两国共同组建的一个******开发区。20kV的电压等级就是借鉴新加坡成熟的城市电网运行经验。自工业园成立以来,在园区核心区内的几乎所有用户变电所均为20kV变电。目前工业园区的核心区大约六七十平方公里的地域内都已完全采用20kV运行。从目前的状况来看,苏州工业园区的20kV系统非常成功,十多年来在园区的实际运行经验也验证了系统的稳定性与可靠性,尤其是用户端变电所的简便让人称赞。事实上苏州工业园区的运行经验也证明了20kV系统在新建区域内取代10kV/35kV是完全没有问题的。从长远来看,新建区域内采用20kV配电网将是一种趋势,苏州工业园区援建的苏北宿迁工业园也即将投入运行20kV电网。

  (2)辽宁省本溪市南芬地区20kV配电网

  辽宁省本溪市南芬地区是本溪市管辖的一个区,距市区约30km。南芬地区是本溪钢铁公司露天铁矿、选矿厂、机修厂所在地,其原有电网电压为3kV,容量超过15000kVA,从供电能力、供电距离及线路损耗方面已经难以适应负荷发展的要求,在经过慎重调研、分析后,采用20kV电压等级对南芬地区进行改造。南芬二次变电所重建后于2003年3月27日投运,有6条20kV配电线路。该系统运行以来未发生单相接地故障。发生相间故障二次,均为线路过流三段动作保护跳闸,重合成功。其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kWh,线路减少损失296万kWh。两项合计创效益2035万元。该项目于2003年12月23日通过了辽宁省科技厅组织的专家鉴定。鉴定委员会议为:该系统设计合理、规范,运行稳定、可靠、实用性强、增供降损效果明显。整体技术达到国内领先水平,具有广泛的推广应用前景。

  (3)南京电网推广应用20kV电压等级的原则和方案

  南京供电公司自2007年10月起,开始20kV应用的试点,划分了推广应用范围。

  根据南京各地电网现状和城市总体规划,将供电区域划分10kV供电区域、20kV新建区域、20kV与10kV混供区域。

  南京老城区(明城墙内),总面积47km2,负荷增长趋于稳定。10kV配电线路主要为电缆。目前上已形成手拉手环网接线、开环运行的成熟配电系统,短时间内对其配电网进行大规模升压改造代价太大,因此划分为10kV供电区域。

  (2)老城区外新兴的工业园区、开发区、居住区,相对独立、完整、预测负荷密度大,地块内暂无变电站布点,因此划分为20kV新建区域。

  (3)除上述以外的区域,10kV配电已具备一定的规模,但配电网结构已不能适应负荷发展,划分为20kV与10kV混供区域。

  南京供电公司首先选择了位于南京长江南岸的栖霞区靖安镇的三江口工业园(规划面积12.16km2)作为20kV试点区域。根据预测,该工业园最终统计负荷将达到599MW,计算负荷为452MW,现有电网无法满足升增用电的要求。为此重新调整了园区配电网规划。在工业园区内引入了20kV中压配电网,从而使园区内规划的10kV变电站由原来的4座减少至2座,公共开关站由原来的18座减少至9座,由此园区电网建设预计可节约投资1.49亿元,节约土地资源6000m2,采用20kV的优势突显。

  该试验线路于2008年3月20日升压带电空载运行,3月21日起带负荷运行。

  620kV通用设备技术规范

  由于现行国标、行标和企业标准等一般未涉及20kV电压等级设备的内容,为保证20kV电压等级的设备满足要求,江苏省电力公司编制了《20kV通用设备技术规范》。规范分为“20kV变电设备技术规范”和“20kV配电设备技术规范”前者计11篇,后者计16篇。该规范于2007年10月第一稿正式颁布。

  6.120kV变电设备技术规范

  220/110/20、220/20kV主变压器技术规范

  110/20kV主变压器技术规范

  110/20/10kV主变压器技术规范

  20kV断路器技术规范

  20kV隔离开关技术规范

  20kV交流金属封闭开关技术规范

  20kV交流气体绝缘金属封闭开关技术规范

  20kV并联电容器成套装置技术规范

  20kV并联电抗器技术规范

  20kV接地电阻器技术规范

  20kV成套消弧装置技术规范

  6.220kV配电设备技术规范

  20kV电力电缆技术规范

  20kV架空绝缘电缆技术规范

  20kV中压环网开关设备技术规范

  20/10kV油浸配电变压器技术规范

20kV干式变压器技术规范

  20kV电压互感器技术规范

  20kV电流互感器技术规范

  20kV复合外套交流无间隙氧化物避雷器技术规范

  20kV户外柱上六氧化硫负荷开关技术规范

  20kV户外柱上真空断路器技术规范

  20kV户外柱上隔离开关技术规范

  20kV柱上隔离负荷开关技术规范

  20kV户外跌落式熔断器技术规范

  20kV柱式绝缘子技术规范

  20kV电力电缆附件技术规范

  将江苏省电力公司企业标准与国标作比较,可以看出,企业标准规定的工频耐压高于国标(GB)的规定值。

  GB/T11022-1999(高压开关设备标准的共用技术要求)规定,对24kV而言,额定短时工频耐受电压(1分钟,有效值)规定为50kV(通用值)和60kV(断口间),而江苏省电力公司企业标准(20kV配电设备技术规范)对24kV规定额定短时工频耐受电压50(65)kV(对地)和64(79)kV(断口间)。如果按括弧内要求值作试验,显然对开关设备提高了耐压水平。江苏省电力公司的企业标准已作为开关设备在使用条件、主要技术参数、功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

  因此,对于开关制造企业来说,必须按电力企业标准要求设计、制造、试验24kV开关设备。要执行比国标更高的电力企业标准。由于我国已有制造12kV和40.5kV开关设备的经验,因此制造24kV开关设备在技术上并不困难,但24kV设备决不是12kV设备的放大或40.5kV设备的缩小,而是要重新研究、重新设计、重新制造和重新做试验,才能研发出符合规定的24kV开关设备。

  7关于24kV开关设备

  装备20kV电网要采用额定电压为24kV户内外开关设备。由于我国开始推广20kV配电,故国内已建的20kV电网多使用国外成熟的开关设备技术。特别ABB、西门子、施耐德等公司早就制造24kV开关设备,如在苏州工业园区20kV电网中使用的设备多为ABB的ZXO型充气柜,、Safeplus环网柜、施耐德的SM6环网柜,西门子的8DC11充气柜、阿海珐的M24、FBX环网柜等。在辽宁本溪南芬地区20kV配电网使用的开关设备中,24kV开关柜和其它断路器为阿海珐产品,线路上使用的柱上重合器负荷开关、跌落开关均为ABB生产。国外电气制造公司如施耐德公司于2008年4月2日和22日先后在江苏淮安、南京召开20kV技术交流暨研讨会,推荐该公司不断改进和完善的24kV开关产品。

  一般来说,市区户内设备多选用气体绝缘的开关设备,如箱式气体绝缘柜(C-GIS),环网柜(RMU)和真空断路器、限流熔断器、负荷开关等。在户外线路上多选用柱上开关,如柱上断路器、重合器、分段器、负荷开关、跌落熔断器等。

  20kV配电网建设为国内生产企业带来商机。许多企业抓住这一机遇,大力研发24kV开关设备系列,特别是江苏省的制造企业,因江苏电力公司在全省13个地市开展20kV电压等级的试点推广工作。

  如扬州北辰电气设备有限公司适时开发出三种24kV开关设备,包括24kV开关柜、24kV真空断路器和24kV户外柱上SF6负荷开关。该公司于2008年1月19日拿到西安高压电器研究所的型式试验报告后,就拿到了和客户签定的55万元24kV开关柜订单。

  又如江苏东源电器集团抓住国网公司推广20kV配电电压的机遇,大力开发24kV开关设备,并于2009年3月13日在苏州举办了24kV新系列开关设备产品推广会,向用户就24kV开关产品的技术关键和特色作了详细介绍。该公司开发的24kV开关设备包括VED-24固封极柱式高压真空断路器、ZW32-24户外柱上真空断路器、HZF-24户外负荷开关、HXGN-24环网柜、KYN28-24(P)程序化移开式金属封闭开关柜、YB-24预装式箱式变等。

  有人估计,对于一般供电用户,20kV供电引起的高压开关柜和变压器的投资增加不会超过20%。

  20kV配电电压的推广,为高压开关制造业开发新的24kV开关设备带来发展机遇,应抓紧机遇,早开发早赢得市场。

  8结束语

  20kV配电电压确实有许多优势,如相比10kV配电电压增强了供电能力、降低了电网损耗,节省了建设费用等。因此在国内得到推广。但具体到一个地区,是否要上20kV配电电压要进行分析比较,有的可以直接引用,有的则适时引用,有的则研究引用的时机和条件。对于高压开关制造企业来说,要根据电网的实际需要,决定24kV开关设备的开发和研制。同时要注意江苏电力公司提出的企业标准《20kV通用设备技术规范》。该标准规定的如工频耐压标准高于国标(GB)的规定值等。来源-网络

 
 
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