技术与应用 中压配电网电压序列优化改造及应用 朱重希 （浙江省嘉兴桐乡市供电局，浙江桐乡 ３１４５００） 摘要 从经济效益和政治效益两个角度阐述了中压配电网电压序列优化改造的意义。结合桐乡市 供电局中压配电网改造的经验，论述了桐乡地区中压配电网电压序列优化的方法。指出在原有网架结 构的基础上，通过加装分段开关的方法，对网架结构进行改造。讨论了对不同配电设备的改造方案， 并在桐乡地区中压配电网改造中得到了实施，提出了在中压配电网优化改造过程中的建议。 关键词：中压配电网；ｌＯｋＶ电压；２０ｋＶ电压；改造；应用 Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｄｉｕｍ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｚｈｕ Ｃｈｏｎｇｘｉ （Ｔｏｎｇｘｉａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｂｕｒｅａｕ，Ｔｏｎｇｘｉａｎｇ，Ｚｈｅｊ ｉａｎｇ ３ １ ４５ ００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｍｅａｎｉｎｇ ｏｆ ｏｐｔｉｍｕｍ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｐｏｌｉｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ Ｔｏｎｇｘｉａｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｂｕｒｅａｕ ｂｏａｒｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｄｉｓｃｕｓｓ ｉｔｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ ｐｏｉｎｔ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｓｅｇｍｅｎｔａｌ ｂｒｅａｋｅｒ ｉｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ Ｔｏｎｇｘｉａｎｇ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ａｄｖｉｃｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｄｉｕｍ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ；１ ０ｋＶ ｖｏｌｔａｇｅ；２０ｋＶ ｖｏｌｔａｇｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １ 引言 电压序列就是电压等级的排列。电压序列优化 就是把各个电压等级进行整合。中压配电网是高压 输电网和亿万终端用户之问的桥梁，目前我国中压 配电网主要采用的是１０ｋＶ和３５ｋＶ两个电压等级， 其中最多的是１０ｋＶ配电网络。２００８年，国家电网 公司将２０ｋＶ电压等级纳入了电网系统输配电序列。 所以，在相同线路输送相同的功率时，线路损 耗△ 与电压ｕ 成反比。 单就桐乡市来讲，按２００９年电量计算，约有１．２７ 亿ｋＷ・ｈ的损耗，改造后可下降到约０．９５亿ｋＷ・ｈ损 耗，这意味着可以减少大量的煤耗（炭排放），起到 了节能减排的良好作用。 （２）节约土地资源。近年来，桐乡市的用电需 求急剧增长，２０１０年的负荷较２０００年增加了５倍。 当前，对中压配电网电压序列优化改造已迫在眉睫。 桐乡市为浙江省惟一一个全境改造的县，桐乡市供 电局肩负着重大的改造任务。基于此，本文结合桐 乡市供电局中压配电网改造的经验进行探讨。 改造前，１０ｋＶ线路有４００多条，分布密度为８．６ｋｍ／ ｋｍ 。根据规划，到２０３０年负荷将达到饱和状态， 最高负荷约为３００万ｋＷ。若仍以１０ｋＷ为配网供 电电压，到时将需新增１１０ｋＶ变电所２６座，１０ｋＶ 线路分布密度将达１３．８ｋｍ／ｋｍ 。 而采用２０ｋＶ供电后，若满足相同的电压损失 限值，在输送容量增加１倍的情况下，其供电半径 还可以再扩大１倍。 即ＡＵ％：．ＰＲｘＱＸ ＵＮ ２改造的意义 ２．１经济效益 （１）节约损耗。ｌＯｋＶ升压至２０ｋＶ后，电压上 升一倍，电流下降一倍，而线路损耗下降至原来的１／４。 即ＡＰ：： ：Ｐｚ ＵＮ ＣＯＳ ± ＵＮ × ４２ １电蓦冒ｉ技术 ２０１ １年第３期 技术与应用 ：； 垒 ｋＩ 般 ｌ¨ ｋ７ ４３Ｉ（ＲＣＯＳ ＋ ｓｉｎ 一一—『］ｒＴ一 Ｔ］ｒＴ ＊五 Ｙ ＩＬ川 ｌ ｒ 门Ｙ —厂 肛 戈 ｒ』］－ 窜 Ｌ上＠。 白 垒 √ Ｉｃｏｓｔｐ（Ｒ＋Ｘｔｇ￣ｐ） ： × 固‘ｒ ｊ自 囱‘ｒｆ自 儿 ｊ【 …。ＬＴ ｌ＾ ｝ｊ 儿 Ｌ¨ 一 一 ＾ ＩＩ ＾ Ｄ 【ｌ Ｐ（Ｒ＋Ｘｔｇ Ｐ Ｒ＋Ｘｔｇ（ｐ Ｓ１、Ｓ２为变电站出线；ｋ１．ｋｌ０为环网开关柜 这样以来，根据计划，到２０１２年的电源布点完成 后，现有的１０ｋＶ线路升压改造后即能满足用电的需 ｌｋｌ１ 图１双电源手拉手供电方式 ｌ 艘 Ⅵ 蠢 ． 篇 求。如果计算上线路的通道的话，可节约土地约１０ｋｍ 。 ２．２社会效益 （１）供电方式灵活、可靠性提高。改造前，客 户用电容量大于２０００ｋＶＡ后，就要架设专线供电。 采用２０ｋＶ供电后，增加了供电容量。 即 ０—４３ｕ２０Ｉ２０４３ｘ２ＯｘＩ２ｏ１２０ —一，）ｖＳｌｏ ４３ＵｌｏＩｌｏ ４３ ｘｌＯｘＩ￣０ Ｉ１ｏ 在原来线路导线线径不变的情况下，导线在环 境条件下的持续载流量 ０＝，ｌ０，这样使供电容量增 加１倍，用户的用电容量在６０００ｋＶＡ后才需要架设 专线。从而，降低了用户的用电投资成本。同时， 供电的可靠性有了很大提高，得到了用户认可。 （２）电价降低，让用户满意。 采用２０ｋＶ供电后，除居民生活用电外，其他 四大类用电客户（大工业、一般工商业、非工业、 农业）均下降了２分钱，这样用户的电费支出下降， 生产成本也下降了，提高了企业的竞争力，客户更 加实惠、满意。 ３ 电压序列的优化及网架结构改造 ３．１ 电压序列的优化 根据论证，中压配电网电压序列优化方案是将 １０ｋＶ升压为２０ｋＶ，逐步取消３５ｋＶ电压等级。最终 就是取消３５ｋＶ与１０ｋＶ两个电压等级，合并成２０ｋＶ 一个电压等级。 ３．２网架结构改造 桐乡市原来的的电网通过双电源手拉手建设，保 证线路之间的联络供电。在１０ｋＶ供电时，由于供电 能力的限制（线路已重载、超载），即使在联络后， 线路末端的用户用电也得不到保证。如图１所示。 改造后的供电方案是：采用２０ｋＶ供电改造， 在原有网架结构的基础上，再加装分断开关，这样， 以后的线路检修就可以分段进行，同时，大大提高 了用户的供电可靠性。如图２所示。 ０ １ １ ０ Ｊ ｔ３ ｌｌ １０ 州 瑚 ≯ ＊ ｌ厂１ Ｔ —ｌｊ１ ：肛 广１ ｊ。。。 Ｌ ｋ１。一。。 一一ｌ 一一 一一 ＿＿＿ｌ Ｊ＿１ｉ一一 ◇ 肆龠 Ａ ｌ Ｃ、Ｄ 图２ 加装分断开关的改造方案 根据文献［１］的计算结论，双电源手拉手环网 （电缆）接线方式其供电半径与线路最优分段数的 对应关系如表１所示。 表１双电源手拉手环网接线供电 半径与线路最优分段数的对应关系 供电半径 ／ｋｍ Ｏ～Ｏ．８７ Ｏ．８８～２．６３ ２．６４～５．２７ ５．２８～８．７８ ８．７９～１３．１７ １３．１８～ 最优分 段数 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ 基于此，结合桐乡市手拉手环网接线方式的实 际情况，按照等距离、等负荷、等用户的原则，对 ２０ｋＶ线路进行分段，因为平均每条线路长度不大于 ３．６ｋｍ，线路分段平均２～３段／条。 ４设备的改造 改造前，中压电网均以中置柜为主。为了降低 用户的改造投资，改造中进行了重新的设计，包含 了环网柜（负荷开关柜、真空断路器柜）供电方式、 中置柜供电等方式。 ４．１总体改造措施 对设备的改造，经过论证和试验，按照表２所 示的措施完成。 ４．２变压器的等容量升压改造 通过更换高压线圈、高压套管、主绝缘材料等 措施实现１０ｋＶ配变的等容量升压改造。 表２设备改造的总体措施 改造设备 改造措施 变压器 卷贴芯型 由企业回收，更换新的变压器 其他型号 等容升压改造 电缆 ６．３／１０．５型 更换 其他型号 就地升压，更换电缆头 高压开关柜 ＫＹＮ中置柜 升压改造 ＧＡＥ环网柜 调换内部的１０ｋＶ部件改造即可 ①更换高压线圈，且线圈间采用新绝缘材料，以增 加线圈问的空间，减少绝缘材料数量；线圈的端绝缘采 ２０１１年第３期电鼍技７ｌｃ ｌ ４３ 技术与应用 用阶梯况结构设计，用以增加线圈之间的绝缘距离。 ②增加高低压线圈问纸筒的高度来增加爬距。 ③更换分接开关，满足２０ｋＶ等级的要求。 ④套管采用全绝缘连接组件方式，以解决套管 间距离可能不够的问题。 ⑤高低压线圈端部增加正反双向小角环，高低 压线圈做角环，这样在不增加距离的情况下，减小 了高低压之间的电场强度，使高低压之间不会产生 爬电现象，提高了变压器的主绝缘。 ⑥在线圈外径包上新绝缘材料，降低线圈离油 箱之问的电场强度，满足主绝缘的要求， ⑦更换绝缘油。 ４．３ ＧＡＥ环网柜的改造 （１）负荷开关柜ｆＫ柜）的改造 １）带电显示器及电压传感器为１０ｋＶ／２０ｋＶ通 用，不需要调换。 ２）调换避雷器。 ３）调换电缆头附件。不管采用新电缆或是原电 缆升压运行，原电缆头附件均需更换。 ４）改造不调整原ＣＴ变比；若原ＣＴ有缺陷， 则应更换所有ＣＴ，ＣＴ的型号、变比同原安装ＣＴ； 在增加ＣＴ的情况下，需增加的二次接线及二次端 子。其中二次线应从ＣＴ到柜内端子再到电流表。 ５）如果开关柜原来为电动操作的，操作电压为 ＤＣ ２４Ｖ。已满足要求，不需更换；如果原开关柜为 手动操作，则需加装电动操作机构。 （２）负荷开关一熔断器组合单元（ＴＳ单元） 调换熔断器，由原ＳＦＬＤＪ＿１２改为ＳＦＬＤＪ．２４，安装 在熔断器室。其他改造内容同负荷开关柜（Ｋ柜）的改造。 ４．４中置柜的改造 用户侧存在大量ＫＹＮ系列型的１２ｋＶ金属封闭 移开式开关设备，针对这种柜子作以下改造： （１）对柜子进行灰尘清除，对紧固件进行检查 处理。 （２）去除接触面处的氧化层，先用酒精清除， 再用沙布的背面擦拭；检查各触头，清除污渍后涂 上中性工业用凡士林。 （３）检查各导电部件上有无尖角，进行圆角处 理，尽量规整导体部件均匀电场。 （４）在空气净距≤１８０ｍｍ带电部件和导电部 件之间安装厚度为５ｍｍＳＭＣ绝缘隔板。考虑到电 场中不同介质的场强梯度，在安装时注意高压导体 与该绝缘板问保持不小于４５ｍｍ的空气问隙。安装 ＳＭＣ绝缘隔板位置主要有：①接地开关ＪＮ１５相问 ４４ Ｉ电毒｜ｌ技玳 ２０１１年第３期 及Ａ、Ｃ相对地的壳体上；②电压互感器小车的电 压互感器高压端相问及对地；③其他带电体问及到 壳体间小于１８０ｍｍ以上者。 （５）ＫＹＮ柜静触头盒更换成１０ｋＶ大爬距；增 大静触头至金属安装板的爬电距离，上下活门在原金 属表面加封耐高压的热缩护套，保证断路器在试验位 置时隔离断口间的及静触头对金属活门的耐压值。 （６）在安全距离达不到１８０ｍｍ又无法安装 ＳＭＣ绝缘板的带电部件上安装高压绝缘护罩，如母 线室的主母排、主母线与分支母线及搭接处、左右 联络母排与分支母排及搭接处、电缆与母排搭接处。 ４．５电缆的改造 １０ｋＶ电缆的升压改造，目前国家尚没有类似的 标准，针对８．７／１５ｋＶ及以上绝缘水平的１０ｋＶ电缆 可以进行如下升压改造： （１）经评估、试验确定可以升压的电缆线路， 升压前应更换所有１ ０ｋＶ电缆附件。改造后应进行有关 绝缘耐压试验，且电缆升压线路应避免过负荷运行。 （２）对于整体更换的电缆线路，应按照２０ｋＶ 电缆线路标准选用。 ５建议 （１）针对每一种改造，应抽样进行型式试验（包 括例行试验（出厂试验）和现场试验），以确保改造方 案的可行性。 （２）配网自动化的实施的发展，改造完后，设 备应具有遥测（电流、电压、功率等）、遥控（进出 线单元），遥信（负荷开关状态、地刀状态、熔断器 状态等）回路，以方便今后配网自动化的实施。 （３）改造完后，至少环进、环出单元需具备电 动操作功能，且操动电源要求为直流１ １０Ｖ电源驱动。 （４）改造完后，设备电气参数应达到电源中性 点经小电阻接地系统的２４ｋｖ环网柜的要求，同时 必须通过现场试验的检验。 ６ 结论 中压配电网电压序列优化改造在桐乡市得到了 实施，从而有效的降低了电网损耗，促进电力工业实 现节能减排的目标。相信，未来其他地区也必将主网 １０ｋＶ升压至２０ｋＶ，中压配电网电压序列优化改造将 会成为成就绿色电网的一种非常重要的技术手段。 参考文献 【１］ 葛少云，张国良，申刚等．中压配电网各种接线模式 的最优分段［Ｊ］．电网技术，２００６，３０（４）：８７—９１．