20kV配電離我們還有多遠？
“據我了解，國家電網公司和南方電網公司都在論證20 kV配電，都在把它作為一項重要的事情去做。國家電網公司對20 kV配電的研究給予了充分的重視，所關注內容包括相關設備、規劃、標準等。南方電網公司也非常關注20 kV電壓等級的論證，因為東莞、深圳、佛山等地的負荷密度很高，將來很有可能面臨配電網升壓的問題�！比A北電力大學電氣與電子工程學院輸配電系統研究所所長張建華教授告訴記者。
值得注意的是，引起兩大電網公司重視的問題從一定意義上說，代表了未來電網建設的方向，而這個方向也正是相關電氣設備制造企業所不能忽視的。那么，了解20 kV配電在我國的發展現狀與未來就顯得很有必要。
經濟發展催生電壓升級
眾所周知，我國目前采用的電壓等級主要是750 kV、500 kV、330 kV、220 kV、110 kV、66 kV、35 kV、10 kV。我國各大區電網基本上形成了4種主要的電壓等級序列，城市供電則主要采用220 kV、110 kV、35 kV 、10 kV、0.4 kV電壓等級。20世紀70年代，我國完成了將眾多的繁雜的中壓配電電壓統一為10kV的工作。在我國，中壓配電網10 kV電壓等級的確定、采用及推廣，在電網發展的過程中，確實起了重要的促進作用。而隨著我國經濟的快速發展，用電負荷猛增，在一些地區10 kV供電已經不能滿足當地的發展需求，江蘇省蘇州工業園就是一個典型，它也是我國最早采用20 kV供電的地區。
“最早蘇州工業園區開始采用20 kV供電是因為工業園區的負荷密度高，用10 kV不能適應供電需求。20 kV與10 kV供電相比輸送能力大，并能相應減少線損、節能節地。采用20 kV供電主要是針對高負荷密度地區�！碧K州供電公司某專家告訴記者，“另外，采用10 kV長距離供電的偏遠農村地區也存在損耗和電壓降過大的問題，20 kV供電還可以發揮在低負荷密度地區長距離輸送的優勢，如遼寧本溪�！�
據了解，20 kV電壓等級相對于10 kV電壓等級而言，如果在同樣的供電半徑條件下，應用相同截面的導線，輸送功率可以增加1倍，也就是應用相同截面的導線輸送相同的功率，在保證電壓質量條件下，輸送距離可以遠1倍，即供電半徑大1倍，供電范圍（面積）可增加3倍；在負荷不變的情況下，電壓損失率是10 kV的25%，在負荷升高1倍時，電壓損失率是10 kV的50%，更可保證電壓質量；在輸送同樣功率條件下，線路電流可減少50％，則線路電能損耗可降低75％；而且由于供電面積增大，可大大減少變電所的分布密度，從而減少建設投資。所以，在負荷密度高和輸送距離長的情況下，采用20 kV供電取代10 kV是最合理的。
隨著我國經濟的快速發展，負荷密度和用電量都在迅速增加，某些城市的10 kV配電網，在設備投資、基建占地、線路走廊、運行管理和節能降耗等方面開始出現困難，越來越多的類似蘇州工業園的地區開始關注20 kV配電。
拌住發展腳步的“石頭”
但不得不承認的是，目前國內已經實施20 kV供電的地區并不多，僅在江蘇省一些地區、遼寧本溪、大連等少數省份的一些地區有小范圍實際應用。那么是什么拌住了20kV的發展腳步呢？
“是否上馬20 kV項目是各個地區根據自己具體情況來定的，并不是每一個配電網都適合升壓到20 kV，而且各個地區的管理模式也不一樣。如果某地區負荷密度不大，預期未來也沒有大幅增長，就沒有必要改變現有供電電壓，這是根據負荷密度來定的。”上述蘇州供電公司專家告訴記者。
可以說，目前我國大部分地區的電網負荷還沒有達到電壓升級的條件，這是20 kV配電在國內發展緩慢的主要原因，而且配電電壓等級的選用涉及面非常廣，會影響到其運行、維護、設備選型等，因此，在具體實施前，各地電網公司也會比較慎重。
據了解，20 kV配電網的建設可以分為新建電網和舊網改造兩類。在新建電網中推廣20 kV完全沒有問題，經過有經驗地區的初步比較，新建20 kV配網比新建10 kV可節約投資16%左右，因為雖然單線建設價格增長10%左右（同一品牌的10 kV和20 kV設備間價格差大概為10%），但是線路容量增加，相應的線路數量會減少，因此總投資上是減少的。
比較而言，舊網改造則困難的多。線路升壓后，電網中開關斷流能力發生改變，電壓配比也改變了，一般而言，需要對舊網中的變壓器、開關、絕緣子等設備進行更換，導線則需要經過論證確定是不是能繼續使用，檢測設備如電流、電壓互感器也可能需要更換。而老城區舊網中包含很多處于不同狀態的設備和線路，如有運行30年的變壓器，也有新安裝的，改造情況很復雜。老設備更新改造相對容易，新設備的更換則會比較困難，用戶沒有積極性，然而，情況往往是這樣：有升壓要求的高密度負荷都在新設備集中的新區，更換難度小的老區運行負荷不太高，沒有升壓需要。
但應該看到，隨著經濟的快速發展，在很多城市的部分地區已經越來越多出現高負荷密度，形成了升壓至20 kV的動力源[7.82 -4.52%]。而經過已經上馬地區的實踐經驗，20 kV配電存在的一些問題已經凸現出來，很可能成為未來推廣的障礙。
張建華教授指出：“缺乏標準和電價不明確是20 kV配電在推廣中遇到的主要困難。10 kV配電在各方面已經很成熟、規范，但20 kV由于起步晚、應用少，在很多方面還不完善，設備的標準不明確就是其中之一，如變壓器需要多大容量最合理，開關、電纜、絕緣子等設備的生產標準、尺寸、斷流能力、絕緣水平等標準還未確定。盡管現在國內一些企業也在生產20 kV產品，但是還沒有形成統一的國家標準，通過整體規劃和大范圍調研來提出適度、合理標準對未來產品推廣具有重要意義。還有產品性能和價格的論證比較問題，20 kV產品肯定會比10 kV價格高，但高多少合適還沒有定論�！�
“另外，還有很多技術和政策問題，如升壓改造中涉及最困難的問題就在于用戶的不理解，有些用戶投資購買的配電變壓器，還沒有到使用年限，不愿意更換。因此應該有電價激勵政策，即確定比10 kV優惠的20 kV供電電價，這是用戶很關心的一個問題。通常接入用戶電壓等級越高，電費越低，現在20 kV的電價政策還沒有制定出來。如果有電價激勵優惠，對用戶來講，其積極性就會高一些�！�
這點也得到了蘇州供電公司的認可，上述專家表示：“在我們的實際推廣中最大的困難在用戶側，建議出臺更多的鼓勵政策，推廣20 kV。在電價方面，現在國家發改委給江蘇省批的20 kV電價比10 kV低6厘，比35 kV高9厘。而且，希望20 kV設備制造企業通過研發，降低造價，如果20 kV設備跟10 kV設備價格相差無幾的話，用戶也更容易接受�！�
據了解，我國國內企業已經能夠提供相應的20 kV產品，具備生產條件和能力，且已有產品供應，但還沒有實現批量化生產。一些外資廠家或中外合資廠家也引進了20 kV電壓等級的電氣設備和配電裝置，如ABB。目前，這些設備的技術條件、絕緣配合、測試標準等要么引用國外產品標準，要么響應用戶要求達到更高標準。
蘇州新加坡工業園最早采用的是施耐德的設備，在20 kV配電網的逐漸建設中，又有很多國內企業加入進來，以江蘇省內企業為主，如東源電氣、帕威爾、中電電氣等�！拔覀冸娋W中已有20 kV設備運行一直比較穩定，在全省全面推廣20 kV配網時我們會根據市場來決定用哪家公司的產品，不會指定，會形成充分競爭。國內企業的20 kV產品從總體上說沒有問題，有競爭機會�！鄙鲜鎏K州供電公司專家表示。
未來在哪里？
那么同時擁有明顯優勢和諸多障礙的20 kV配電未來會怎樣呢？張建華教授一語道破。
“20 kV配電的推廣跟經濟性有直接關系，不能籠統地說20 kV比10 kV好還是不好。20 kV確實損耗小、供電能力增加，但設備投入也會增加，經濟性實際就是這兩者的博弈，它的發展其實就是一種未來和現實的博弈�！彼f，“從國家負荷密度增長趨勢來看，20 kV應該得到推廣，但還要看各地的需求及負荷密度增長情況，而增長到何種程度需要更換，還需要進行論證并制定相關導則、準則。歐洲地區的20 kV配電已經很普遍，但他們的電壓等級更替也經歷了30年的艱難過渡。我估計我國也是如此，負荷密度增長到一定程度需要很漫長的時間，電壓等級的改造也需要很漫長的時間，中間會出現多種電壓并存的現象。即使現在在歐洲20 kV供電很普遍的情況下，也仍有其他中壓電壓等級并存�！�
事實也是如此。據了解，江蘇省電網已經在全省開展將10 kV和35 kV配電網統一成20 kV電壓等級的工作，要求新建用戶必須上馬20 kV，而已有電網則將結合常規電網設備更新、節能改造進行，逐漸對已有設備進行更換。這一改造過程將相當漫長，估計在20年左右。
“20 kV配電網的建設需要做好規劃，逐步更新淘汰�，F在看來，前景是好的。據我了解，很多地區都對20 kV電網很感興趣，河北滄州已經做了一個規劃，湖北武漢、廣州東莞、番禺等地都有上馬的想法。但是具體到實行階段還需要一段時間，還要看各個地區的發展策略�！碧K州供電局專家告訴記者，由于他們有10多年的運行經驗，凡國內想做20 kV項目的地區都會先來蘇州考察。
除此之外，還有一些地區對20 kV配網表示了關注，如1997年華北電管局老年科技工作者協會就編制了《關于京津兩市采用20 kV配電電壓可行性報告》；云南省電機工程學會和昆明供電局共同編制了《昆明配電網采用20 kV配電的可行性研究報告》，并提出盡快在昆明機場、呈貢新區等規劃區采用20 kV配電的建議。該報告已通過審查；由于廣州的負荷密度增長較快，南方電網公司于2004年召開會議，決定立項對20 kV配電網進行調研和論證，目前也已做了很多前期準備工作。
這種讓人眼花繚亂的現象不禁讓人有了20 kV配網推廣指日可待的感覺，但規劃終歸是規劃，正如某業內專家所說，我國電網體制為行政制，除了經濟性因素外，真正發展速度還要看相關領導的決心。對于它的未來發展我們只能靜觀其變。
20 kV配電網典型案例
目前，我國已采用20 kV中壓配電的主要有蘇州工業園區和遼寧本溪供電公司的南芬二次變電所，一個是負荷集中、密度高的發達工業區，一個是負荷分散、密度低、供電半徑大的農村地區，是兩個具有典型意義的案例。
NO.1
地點：江蘇省蘇州工業園區
時間：1994年—1997年
改造過程：對蘇州工業園區中新區進行20 kV配網建設。
1994年11月經江蘇省電力局批準，同意在蘇州工業園區中新區范圍采用20 kV等級配電電壓。隨著1996年3月蘇州工業園區110 kV園區變的投運，20 kV在蘇州開始正式運行。
初期110 kV、20 kV線路全部采用電纜。后來，為進一步推廣20 kV配電，降低線路造價，在中新區周邊實施了20 kV架空線路技術研究及示范應用試點工程，于2007年9月20日建成并順利投入運行。
到2007年共建成4座220 kV變電站，變電容量1440 MVA；7座110 kV變電站，變電容量945 MVA。20 kV配網出線145條，電纜671.56 km，架空線3條，9.57 km。區內現有221座公用配電站，變壓器528臺。
2007年，蘇州供電公司、東南大學、蘇州市電機工程學會聯合對蘇州工業園區20 kV配網進行技術評估，認為20 kV電壓等級在節能降損、節約土地資源等方面具有明顯優勢。江蘇省電力公司審查通過了該評估報告，并正式發文在全省范圍內推廣20 kV配電電壓等級
改造效果：理論測算，當負荷密度達到30 MW／km時，采用20 kV配電在建設費用和運行費用上都小于10 kV，兩者相差20％左右。目前該園區一期負荷密度已達到30 MW／km，因此選用20 kV配電是合適的，其建設投資遠小于35 kV，運行費用與l0 kV基本相當。
中新區目標網架采用20 kV方案需設110 kV變電站17座，而采用10 kV方案需設110 kV變電站32座，可節約用地約41％。且20 kV輸電容量較大，線路資源豐富，對于較大容量的客戶不僅可以減少投資，并且能滿足多回路、高可靠性的要求。另外，通過20 kV架空線路試點工程的成功實踐，降低了配網建設造價，提高了該電壓等級對不同區域的適應性。
根據實際運行結果，該園區110／20 kV變電站每kVA的造價比110／10 kV變電站低24.5％，而容量大1.58倍；20 kV設備雖比10 kV設備貴1.1～1.2倍，但按容量考慮，除配電變壓器外，其他設備每kVA的價格都較10 kV的少；20 kV方案線損率比10 kV方案降低0.723個百分點，以2010年蘇州20 kV供電區域預計年用電量66.75億kW·h計算，則每年可以減少電能損耗4 826萬kW·h。
NO.2
地點：遼寧省本溪市
時間：2002年
改造過程：遼寧省本溪供電公司對所轄的南芬變電所66/10 kV線路進行了升至66/20 kV的改造。
南芬地區是本溪鋼鐵公司露天鐵礦、選礦廠、機修廠所在地，其供電由本鋼33 kV供電系統供電。同時，礦山變電所也向部分周邊農村轉供電。本溪供電公司所屬的南芬二次變電所1978年城網電壓升壓，由35 kV升為66 kV，6 kV升為10 kV。原線路所帶負荷變壓器均為10 kV高耗能變壓器，已不能適應負荷發展的需要。當地經濟發展較快，供電距離較長的線路末端電壓滿足不了供電需求，急需改造。整個改造方案主要包括原二次變電所的重建、原配電線路的改造以及相關變壓器和用戶的升壓改造。20 kV配電線路全部采用架空線。局管部分線路長38.3 km，農網部分線路長40.1 km。
改造效果：按10 kV和20 kV兩個方案的初投資費用比較，后者需增加初投資（約1 100萬元），但以后的年運行費用低，兩者比較，初投資增加部分通過年運行費減少，大約6年可以收回初投資增加部分。
重建后有6條20 kV配電線路運行，新增2條線路，新增低壓臺區67處，設備增加，但故障率大大下降，且電壓達到標準值要求。變電所操作靈活、可靠。2臺主變壓器及199臺配電變壓器全部采用低損耗型，年減少損失23萬；線路減少損失396萬kW·h。兩項合計創造效益203.5萬元。
