深圳市光明新区20千伏配电网建设的探讨

张艳芳

（深圳市西伦土木结构有限公司, 广东 深圳 518129）

1前言：依据已编制完的《光明新区总体规划》，未来光明新区城市定位为深圳西部地区重要的城市副中心、深圳创新型高新产业基地及其配套服务区、深港大都会独具特色的生态旅游区、深圳绿色城市示范区。光明新区高标准的发展定位，并将会带来用电负荷的快速增长，这对光明新区电网供电的安全性、可靠性提出了更高的要求。但目前，光明新区的可开发的土地资源日益稀缺，可用于电力设施的建设用地越来越少，电网建设与稀缺的土地资源之间的矛盾日益突出。因此，开展对光明新区新的配电网电压层次研究，寻找输送容量更高、输变电网络更优、工程造价更经济、与现状光明新区电网结合更好的替代性配电网电压层次，在日益紧缺的可用于电力设施建设的土地资源上提高相关电力设施的电能的产出，已成为目前我市所必需开展研究的问题。

2光明新区配电网发展存在的问题

光明新区现状配电网主要采用220／110／10千伏三级变电层次，这种变电层次在过去二、三十年深圳市经济由弱至强逐步发展的时期为电力供应提供了有力的保障。但是，随着光明新区工业化进程的加快以及城市规划区范围不断拓展，现状老城区内用地日益紧张，光明新区内各片土地资源开发规模不断加大，导致电力需求旺盛、负荷增长迅速且分布相对集中，导致区域负荷密度很高，采用10千伏供电的局限性日趋突出。

2.1 110千伏变电站供电半径越来越小，布点密度较高。目前，光明新区配电网电压等级为220／110／10千伏，其中区内有2座220千伏变电站与7座110千伏变电站。2009年底，光明新区最高用地负荷为606兆瓦，110千伏电网容载比为2.2，电网供电能力较为富裕。依据已编制的《光明新区市政专项规划调校》，远期，光明新区预测最高用电负荷192万千瓦，按光明新区总建设用地面积约为71.81平方公里考虑，光明新区的负荷密度将达到2.67万千瓦/平方公里。至2020年，光明新区所需新增220千伏变电站2座，110千伏变电站15座。加之现状2座220千伏变电站与6座110千伏变电站，远期，光明新区将拥有110与220千伏变电站总的个数为25座。

2.2 设施用地选址难度大，制约电网发展。在构建光明新区110千伏配电网过程中，如此密集的变电站与线路建设，须征用相当数量的可建设用地，由于110千伏变电站均位于负荷中心布置，而负荷中心处的基本上属于已建成区，新建变电站址选址、征地困难以及进出供电线走廊路通道难以落实，致使10千伏的电源点建设不足，变电容载比小，许多110千伏变电站无法满足N-1要求(即在变电站内其中一台设备停运的情况下，变电站能保持稳定运行和正常供电)。

2.3 工程造价提高。由于110千伏变电站的需深入负荷中心布置，在保证区域供电质量的前提下，其建设型式与外观需要求与所在区域城市风貌与形象相互协调，因此，在变电站与进出线的建设型式上提出更高的要求。另因负荷中心区域土地开发程度高，建筑物密集，人口密度大，在变电站进出110千伏线路架空敷设的走廊路径选择上难度相当大。为了能使变电站能按时投产运行，只有将110千伏线路采用电缆敷设。目前深圳110千伏电缆综合造价为800～900万/公里，而110千伏架空线的综合造价为210～380万/公里，架空线与电缆费用之间相差进2～3倍，致使整个变电站建设工程投资大幅度提高。

综合上述分析，10千伏配电电压已越来越不适应光明新区未来电力负荷增长的要求，俨然己成为新区电网功率传送的瓶颈电压层，且日益加剧配变电设备急速增长与新区用地紧张之间的矛盾，给配电网建设带来巨大困难。为解决光明新区负荷密度地区10千伏配电网输送容量小、供电半径短、损耗大、占用大量线行等问题，有必要提高中压配电网的电压等级。

3光明新区建设20千伏配电网的可行性

光明新区是深圳第一个"绿色城市"，担当深圳落实科学发展观、构建和谐社会的先锋试验基地，现状采用220／110／10千伏变压层次供电能力不足的问题日益凸显。如采用220／20千伏变压层次供电将可在以下几个方面有效解决上述矛盾。

表4.1

3.1 单台220/20或220/110/20电压等级变压器装机容量大，利于减少变电站布点。以苏州20千伏配电网为例，单台220/20或220/110/20电压等级变压器容量可达到120与240兆伏安，单个变电站装机台数为3×120兆伏安与3（4）×240兆伏安。1座220/20千伏变电站相对于3座3×50兆伏安的110千伏变电站。

3.2 变电站布点减少，供电半径增大。

依据经济半径 L的计算公式：L=ΔU%×Un/[√3 Ijcosφ(r0+tgφ)]。在电压损失要求一致，负荷不变条件下：L20/L10=U20/U10=2。电压由10kv升至20kv后，变电站供电半径增加约1倍左右。10千伏与20千伏变电站供电范围对比情况，如表4.1所示。从表中看出，220／20KV变电站相比110／10KV，变电站布点少，供电半径长，建设投资少。

3.3 在导线相同的条件下，20KV线路可输送的容量高于10KV线路约一倍，可有效减少中压配电线路的出线回路数与线路走廊通道。以下列供电容量计算公式为依据，获取中压配电网供电容量数值。配电容量公式：S=√3×Un×Ij。Un-中压配电网额定电压。Ij-线路导线在环境条件下的持续载流量。保持原来线路导线线径不变情况下，经计算比较，20千伏电网配电容量为10千伏电网的2倍。随着线路回路数减少，线路敷设所需的走廊建设用地与电缆通道也相应减少。

3.4 在输送容量相同的条件下，20KV线路负载电流更小，单位长度的压降更小、损耗更低，有利于保障供电质量、提高电网经济效益。采用以下电压损失计算公式进行计算：ΔU%=[（PR+QX）/Un2]×100%。式中,R、X-配电线路的参数。Pc、Q-配电线路的有功、无功功率。Un－线电压。

在用电负荷保持不变情况下，ΔU20%/ΔU10%=1/4。20千伏电网的线路电压损失是10千伏的1/4；当负荷升高1倍后，ΔU20%/ΔU10%=1/2。上述比较，电压由10kv升至20千伏后，电压降可比10kv减少75%；当负荷升高1倍后，电压降可比10kv减少50%。

4目前国内外已建成的20千伏配电网概况：

在美国，电网公司较多，因均为私营为主，电压等级的构成和分布较为复杂，尤其是中压配电网电压等级较为繁多，不同地区可能采用不同的中压配电电压。目前，美国的电压序列主要为5级的500/230/115/12.5（20.8.，22.9，24.9，34.5）/0.2 或 345/230/138（69）/12.5（20.8.，22.9，24.9，34.5）/0.2等。

俄罗斯60年代初,经多方论证及实践,已将20电压等级正式列入国家标准，目前俄罗斯的主要电压序列是500/220/110/(35)/10(20,6)/0.4千伏或750/330/110/(35)/10(20,6)/0.4千伏，大城市的中压配电主要采用20千伏，农村的中压配电主要采用10千伏。

现今，80%的欧洲国家，如北爱尔兰,德国,保加利亚,匈牙利等国的中压配电均采用20～25千伏。在14个亚洲国家和地区中，已有9个采用20千伏作为中压配电电压等级。

在国内，早在1996年，苏州电力公司已经在占地面积约70平方公里的中新工业园区采用了20千伏电压等级供电，目前已发展到有1座220千伏、3座110千伏变电站向园区提供20千伏电源；辽宁本溪供电公司于2002年对所管辖的南芬变电所进行了由66/10千伏升压至66/20千伏的改造，以适应南芬地区内供电分散，供电负荷半径大的特点。

结束语：光明新区作为深圳市唯一的高端、高新产业综合服务新区，对于提升深圳未来综合实力起着至关重要的作用。新区高要求、高标准的城市发展定位，势必将带来新区大规模的发展建设，随着各高新企业不断进驻以及大面积的居住、商业、物流产业的快速的发展，对于土地资源需求也不断快速提升。而各大产业规模的快速发展，居住人口的不断增加，自然带来的新区内用电量不断快速攀升。现状电压等级配电网供电能力不足，电网建设与土地资源之间矛盾日益尖锐，电网建设相对滞后，致使影响整个光明新区未来经济与社会的稳定健康的发展。

在光明新区，20千伏配电网相对于10千伏配网在技术等方面有着较为突出的优势，而且在国内国外20千伏配电网的建设技术较为成熟。因次，对于在光明新区构建20千伏配电网是解决区域配电网建设与日益稀缺的土地资源的较为合理与务实的途径。

[1]配电网"十二五"规划技术原则若干问题讲解.张祖平.2010.4.

[2]智能电网建设应向.中国能源报.张建华.2010年04月19日.