嘉兴电网电压序列优化可行性研究和实施策略

方江晓 姚剑峰 陈国恩

（浙江嘉兴电力局，浙江 嘉兴 314000）

嘉兴作为浙江接轨上海、融入长三角的门户型都市地区，随着经济社会的快速发展，其配电网发展的外部环境发生了深刻变化。目前，以 10kV为主干的嘉兴中压配电网面临着发展瓶颈，引发了变电站站址选择和线路走廊出线困难等一系列问题。如何解决自身的不足，且适应社会负荷发展需求，需要开展深层次的研究和实践。“十二五”至“十三五”期间将是嘉兴电网发展的关键时期，配电网发展采用何种模式对嘉兴电网的健康发展具有深远的影响。

在电力系统的发展历程中，总体上存在一个不断提高和调整电压等级、简化电压序列以适应社会经济发展需要的客观规律。20kV作为中压配电电压等级的优越性已经得到国际上的普遍认同，在发达国家有非常成熟的技术和经验，设备制造工艺技术也无任何障碍[1-3]；此外，20kV配电网电压也符合我国的国家标准，国内以苏州为代表很多城市20世纪90年代就在进行20kV配电网的探索研究，并取得了良好的效益和宝贵的实践运行经验[4]。

因此，为了更好解决电网发展过程中的问题，适应社会负荷发展需求，嘉兴电力局结合国网相关文件、指导意见及技术标准等，在省公司的精心指导下，正全面开展电压序列优化工作。

鉴于国内外均已对 20kV电压等级的适用性进行过研究并提出了研究的结论[5-7]。因此，嘉兴电网电压序列优化工作不再进行 20kV电压等级选择上的详细论证，而主要通过了解和借鉴国内外在中压配电网，特别是 20kV电压等级方面成功应用的运行管理经验，结合嘉兴电网现状和未来发展的情况，确定适合嘉兴电网的电压序列优化方案，并进一步论证嘉兴电网将 20kV作为中压配电电压等级的必要性、可行性和经济性。

1 电压序列优化方案的选择和建设原则

1.1 电压序列优化方案的选择

根据《嘉兴电网“十二五”发展规划》的电力电量预测结果可知：①如果按照嘉兴全市面积计算，现状嘉兴市负荷密度为 1063kW/km2，规划到 2030年负荷密度为4361kW/km2，是现状负荷密度的4.1倍；②如果按照建设用地面积计算，现状嘉兴市负荷密度为6163kW/km2，规划到2030年负荷密度为18968kW/km2，是现状负荷密度的3.1倍。

又根据江苏省电力公司《中压配电网供电电压等级优化研究及示范试点研究》报告中对负荷密度现状电网的 20kV升压改造的技术经济论证和比选中可知，地区电力负荷增量比（远景负荷密度与现状负荷密度之比）大于 3左右，负荷密度小于 20MW/km2时，由于简化电压等级的改造费用所占比例较大，中压配电电压等级选择20kV的220/110/20/0.4kV电压序列方案的经济性优于其他方案。

依据以上结论，《嘉兴电网“十二五”发展规划》和《嘉兴各区县局“十二五”电网规划暨电压序列优化》提出了至目标年，在嘉兴市全面实现20kV配电网供电，公用网取消35kV电压等级，电压等级序列优化为 500/220/110/20/0.4kV五级电压的方案，将电压序列优化作为重点工作，积极推进20kV配电网建设。

1.2 20kV配电网建设（改造）原则

1）嘉兴采用分区域、分阶段推进20kV电网建设，“积极、稳妥”推进 20kV电网建设，全面实现 20kV供电目标：从时间上，分为“十二五”期和“十三五”期两个阶段进行建设改造；针对不同区块负荷发展情况，采用整体规划、分区建设原则。

2）新建变电站电压等级为 110/20kV。中压配电网新、改建项目一律按 20kV标准建设，对于不具备20kV供电的按10kV降压运行。

3）在电压序列优化过程中，应最大限度地利用原有10kV存量资产，避免大拆大建。

4）20kV配电网建设改造中的配变、CT、PT、电抗器、断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电缆、电缆附件和避雷器等设备的选择均需要满足国网制定的20kV设备技术标准。

5）20kV配电网的建设还需满足相应电压等级的中性点接地、无功补偿和短路电流控制等原则。

2 电压序列优化的必要性

1）嘉兴电网在快速发展过程中，面临土地空间资源难以为继、友好电网建设难以为继、社会责任要求难以为继、投资和人力成本难以为继这4大问题， 电网发展方式将面临严重挑战。

2）集约农网和电压序列优化是破解4大难以为继的重要举措，是适应嘉兴城市化的发展，“两新”（新市镇和新社区）工程建设的顺势化举措，是实现国家节能降耗目标和建设和谐社会的重要举措，既是为了更好的满足国网公司提出的社会责任要求，更是两个转变的真正实现。

3）电压序列优化在提高电网供电能力、节省电网资源（站址和通道）、降低投资和网损、节能环保等方面均具有优势。

因此，有必要结合嘉兴电网电压序列优化的可行性和经济性分析，以尽快开展嘉兴电网的电压序列优化工作。

3 电压序列优化的可行性

目前嘉兴电网电压序列优化的主要难题有配电网存量资产大、设备剩余寿命普遍较长，大范围应用 20kV电压等级将面临改造资金大、过渡期长且过渡期供电可靠性下降、实施难度大、影响公司优质服务等问题。面对这些情况，我们结合嘉兴电网的实际状况，论证电压序列优化在技术上是否具有可行性。

3.1 技术可行性论证

1）从技术上看，20kV升压改造是可行的。110kV变电站可以通过主变等容量改造，开关柜改造和更换措施对现状变电站进行升压改造，改造费用为每改造一台主变及其附属设备仅需1400万元。架空线路通过更换绝缘子和金具可直接进行升压改造，改造费用为每公里4万元。70%电缆可直接升压，30%电缆经调整电缆附件后也可使用。配变通过等容量改造升压成20kV，改造费用为配变价格的30%。用户开关柜通过增加绝缘板措施进行改造，改造费用为3万。开闭所直接更换，每座改造费用30万。户外环网柜大部分满足20kV要求，无需改造。

2）从可靠性和优质服务上看，20kV升压改造会在过渡期内造成预安排停电偏多，可靠性下降，服务降低的问题。但通过优化施工安排、综合停电管理、带电作业和旁路作业等措施，结合大修技改工程、结合智能电网建设综合施工，可将停电影响降到可容忍程度。具体措施包括：变电站扩建（改建）停电与配网线路负荷割切停电相结合的方式减少配网线路停电次数；配网线路在负荷割切当天实现全线升压改造；配网线路分段投产进一步减少投产过程停电时间；客户设备、公变设备投运前倒排时间集中改造的原则。

3.2 政策可行性论证

嘉兴电网电压序列优化工作赢得了“政府主导、电网助推”的局面，获得了浙江省政府、嘉兴市政府、嘉兴各级政府的认可和民众的理解。首先，电价优惠政策推动了用户升压改造的积极性；20kV节省土地资源的占用使得政府支持意愿非常大，成立了推进20kV应用领导机构，出台了推进配网20kV改造政策措施，与镇、街道、开发区签订配网升压改造框架协议暨实施方案。在资金上给与 50元每 kVA的政策补贴。

3.3 资金可行性论证

从资金投入上看，资金压力不大，方案可行性较高。从表1可以看出，“十二五”期间电压序列优化后仅需多投资2.72亿元，即使不考虑节约线损获得的收益，平均每年多投入0.54亿元即可。

表1 “十二五”期电压序列优化前后资金投入情况

4 电压序列优化的经济性

采用 20kV电压等级线路在提高输电能力、促进节能降损、加大供电半径、减少土地占用、满足用电需求等方面具有显著优势。

4.1 经济效益分析

1）嘉兴电网符合20kV升压改造经济的负荷增长边界条件。负荷增长边界条件是决定嘉兴电网电压序列优化是否经济的决定性因素，根据嘉兴电网2030年负荷预测，远景负荷将达到 17072MW，是现有负荷的4倍，嘉兴电网还有3倍的增长，根据电压序列优化分析结论，可知嘉兴电网电压序列优化的边界条件并没有发生根本性改变。

2）由表2可以看出，实施电压序列优化后，与10kV相比，中压配网投资增加、高压配网投资减少、网损费用减少。综合考虑，“十二五”期间主要为电网试点期，升压改造工程量相对较少，仅需增加投资0.08亿元。“十三五”期间，升压改造工程量相对增加，20kV电网亦逐步完善，但网损降低的收益增加，与10kV供电相比，该期间仅需增加投资0.05亿元。因此，从电网长远的发展角度上看，20kV电压等级在经济上优于10kV电压等级。

表2 嘉兴电网20kV升压改造的分阶段现金流量表

4.2 社会效益分析

电压序列优化大大提高线路的承载能力，减少电力设备占用资源外，大幅降低电网损耗量，有利于电网的节能减排、减少碳排放，符合大环境下的节能减排要求。

通过对电压序列优化调整前后的目标网架规划方案对比可知，中压配网采用 20kV电压等级供电后，110kV电网规模缩小，布点数量减少，与原规划相比，可减少 110kV变电站布点数量为77座，土地资源可减少占用 89.8km2；相应的主变数量及110kV线路也减少，缓解110kV线路走廊通道紧张问题。

5 电压序列优化的实施现状及意义

5.1 电压序列优化的实施现状

在电压序列优化工作推进过程中，嘉兴局通过一系列的措施保障每个环节顺利实施，目前已取得了一定的成效，积累了一定的经验：已编制嘉兴各县市局《配电网“十二五”规划暨电压序列优化规划》，并启动各专项工作小组进行主变、开关柜、线路、配变等设备的升压改造方案；已获得相关的政府签发的有关 20kV电网建设的文件、框架协议、支持函件等共10份；已答复20kV供电方案的用户199家，在建工程 7家；已供电 180家，总计 386家用户，容量365.76MVA。

5.2 电压序列优化的意义

嘉兴电网的建设和发展目前正处于重要的上升期。开展电网序列优化的研究工作是满足嘉兴市经济社会长远发展目标的客观需求；是落实科学发展观，建设“两型”（资源节约型、环境友好型）电网的必然选择；是突破现有电网发展瓶颈，提高嘉兴电网可持续发展能力的必然要求；是实现国家节能降耗目标和建设和谐社会的重要举措。

通过论证升压改造的必要性，适时推进配电网新电压等级建设与改造工作，有利于缓解当前配电网建设与站点、线路走廊资源之间的矛盾，能够提高配电网的供电能力和客户接入适应范围，降低电网运行损耗，从而实现企业社会效益和经济效益的和谐统一。

嘉兴电网作为浙江电网的重要组成部分，其电网发展规模和发展特征在全国具有一定的典型和代表性，通过深入开展嘉兴电网电压序列优化的研究和实践，总结经验，提炼做法，还可以实现以点带面，对浙江整个地区乃至全国的配电网创新实践和发展必将提供有益的指导和参考。

6 结论

1）本文分析了嘉兴电网面临的发展问题和进行电网电压序列优化工作的背景。

2）根据国内外已有的结论，确定了嘉兴电网电压序列优化的合理方案，并介绍了 20kV配电网的建设和改造原则。

3）基于嘉兴电网现状及发展情况，论证升压改造的必要性，破解嘉兴电网发展过程中的“四个难以为继”。

4）基于嘉兴电网电压序列优化实施的重点和难点，从技术方面论证嘉兴电网实施电压序列优化方案的可行性，并分析了政策可行性和资金可行性。

5）通过经济效益和社会效益的分析，论证嘉兴电网电压序列优化工作的经济性。

6）结合嘉兴电网电压序列优化的可行性论证及其实施情况，指出嘉兴进行电压序列优化工作的意义。

[1]孙西骅, 郝兴国. 关于简化配电电压等级推行20 kV配电的建议[J]. 电网技术, 1994, 6(18):53-54.

[2]孙西骅,许颖.关于城市电网改造与推广 20 kV 中压配电的问题[J].电网技术,1996,20(3):58-60.

[3]H AMPSON J. Urb an netw ork development[J].Power Engin eering Journal, 2001, 15(5):224-232.

[4]姜祥生, 汪洪业, 姚国平. 苏州工业园区 20 千伏电压等级的实践[J].供用电, 2002, 19(6):9-11.

[5]汪超,吴国梁,葛夕武.20kV配电系统的探索与实践[J].华东电力,2010,38(3):381-383.

[6]徐博文.关于 20kV 电压等级的应用问题[J].电网技术, 1995,19(14):1.

[7]秦媛媛.论我国电压等级和提高中压的必要性[J].武汉交通大学学报,1999,23(2)：63-66.