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10、20 kV配电110 kV变电站技术经济分析 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|30码期期必中 / 12-11-06

0前言
    改革开放以来,城市迅速发展,负荷密度、负荷容量都在增加,配电容量需求越来越大,因此,通过提高配网电压来增加配电容量,不失为一种配电发展的途经。
    在国外,将20 kV作为配网运行电压已大量采用,并有较好的运行经验,以及成熟的标准及相应的电器设备。
    在我国,20 kV配电网一直是有关部门研究课题,并给出了研究成果。目前,以20 kV作为配网系统电压的主要是苏州工业园区。在东北,也有一些地区小网络在以20 kV的系统电压运行。
    对苏州供电公司110 kV变电站低压侧采用10、20 kV作为配电电压,技术上、经济上作如下分析比较。
1  主接线
    苏州供电公司110 kV变电站大多数是采用线路、变压器组的接线方式。10 kV线路采用40、50 MVA主变压器;20 kV线路最初采用63 MVA主变压器,现发展到100 MVA。主变为2—3台,采用单母线分段方式。
    法国采用线路变压器级组或桥式接线,低压侧用单母线分段的方式,主变压器一般城市选用2 ~3 x70MVA.在农村一般为2×36 MVA。因此,采用10或20kV配电电压对110 kV变电站主结线差别不大。苏州电力设计研究院110/10 kV千将变、石路变110/20 kV中新变、南施变等都采用这种结线。
2  短路容量
    20 kV的短路容量在同一主变压器容量比10 kV的小一半,或是主变压器容量提高一倍,如10 kV的110 kV主变压器用31.5 MVA与20 kV的110 kV主变63 MVA相当。
假设110 kV侧电流是无限大时,则10、20 kV侧短路电流见表1。
表1110KV侧电流无限大时,10KV、20KV侧短路电流值
      容量/MVA
电压/KV
40 50 63 80 100
10 21 26.25 33.1 42 52.5
20 10.5 13.2 16.5 21 26.3
    如果加上110 kV系统阻抗,20 kV侧短路电流一般不超过25 kA;而用10 kV则要超过25 kA,那就要采用限流措施,如高阻抗或电抗器等。
    31.5 MVA的主变10 kV额定电流为l 732 A,而63 MVA的主变20 kV的额定电流也为1732 A。
    额定电流、短路电流的减小,使20 kV开关柜选型比10 kV的更容易和简便。
3  中性点接地方式
    20 kV系统接地方式与10、35 kV系统一样,可选用不接地系统、消弧线圈接地、低电阻接地、高电阻接地等方式。各种接地方式都有各自的优缺点,应该根据系统结线、用户性质、架空电缆比例、雷电活动情况、经济指标等综合因素来考虑。
    过去,10 kV系统由于架空线路比较多,大都采用中性点不接地系统和消弧线圈接地。20世纪80年代后期,由于城市建设电缆增多,架空线路改用低电阻接地,同时也使电缆绝缘降低,造价低,但在配网结线方面均进行了改进。
35 kV电网目前大部分用不接地系统,上海由于电缆发展得较快,改用了低电阻接地。
    苏州供电公司有110 kV变电站14座,线路211条,架空裸导线752.12 km,绝缘导线207.92 km,电缆总长394. 92 km,电缆化率为29. 90/0,绝缘化率为44qo,总接地次数为374。其中,瞬时接地为349次,占总接地次数的93.3%;永久性接地为25次,占总接地次数的6.7%,因此对架空电缆混合线路,也采用过消弧线圈并联小电阻接地方式。
    如果10 kV系统要升压为20 kV系统,利用原有设备,10 kV中性点不接地的电压水平和20 kV中性点接地系统相差不大,有利于升压工作。因此,20 kV中性点接地方式除了要考虑上述多种因素外,还应考虑升压因素,然后综合比较决定采用何种接地方式。
    苏州工业园区20 kV配网采用全电缆方式,因此,采用20 Q低电阻接地,如果用消弧线圈加低电阻接地方式,需要按照接地方式来选用设备。
    因此,20 kV中性点接地宜采用低电阻接地,这样与国际标准是一致的。因为在国外,不管采用何种接地方式,都是采取速断保护的。
    根据江苏省公司指定企业标准,中性点采用低电阻接地。因此,苏州电力设计院设计的110 kV变电站20 kV采用20 Q低电阻接地方式。
4开关柜配电柜
    开关柜配电柜作为一种高压开关设备的成套装置,其内部主要一次元件有断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、熔断器和绝缘子及电压传感器等,因此,当开关柜的额定电压为24 kV时,其内部的所有一次设备的额定电压都应与其相一致。
    24 kV断路器的本体与12 kV的相同,但支撑绝缘子不同,24 kV电流互感器比12 kV的宽度增加约45 mm,高度增加了60 mm。24 kV电压互感器比12 kV的宽度增加55~65 mm,高度增加60—70 mm。24 kV避雷器与12 kV避雷器比方波通流容量相同,外径尺寸区别不大,雷电冲击线压升高,外绝缘及内部放电间隙增加,导致避雷器高度增加一倍。24 kV熔断器比12 kV的增加高度约150—160 mm。绝缘子和高压传感器比12 kV的由于绝缘和爬电距离明显增加,因此高度高出140 mm左右。
    综上所述,由于元器件高度和宽度增大,因此,对10 kV开关柜要求采用宽800 mm,深1405 mm,高2130 mm;而20 kV开关柜要求宽1 000 mm,深2200 mm,高2 330 mm。
    12 kV开关设备的工频耐压值是42 kV,与国际标准和国家标准对24 kV开关设备的工频耐压值50 kV比,差距不大(中性点接地系统)。但要将工频耐压提高到65 kV.就需要采用更多的绝缘材料,相应体积也将增大,对于相同额定电流的开关柜,其制造成本,要提高30%~40%。
    对于二次保护、集控装置等,12 kV与24 kV的差别不大。
5  经济分析
    10 kV与20 kV配电装置土建面积相差极小,因为10 kV与20 kV开关柜宽度一样,高度差为200 mm左右,深度差为200 mm左右,对现常规使用三母线四分段,基本相同。以110/20 kV中新变为例,20 kV配电装置土建面积为357.5 m2,而110/10 kV干将变压器为322. 22 m2
    110/20 kV,63MVA主变压器尺寸为7 100 mm×5 600 mm x5 550 mm,而110/10 kV,40 MVA主变压器尺寸为7 110 mm x4 680 mm x5 130 mm,相差也不多。
    同样110 kV装置为独立式设备,20 kV配电装置,占地面积为2466.4 mz(方洲变),10 kV配电装置占地面积为2 166. 45 m2(郭巷变)。
    如果110 kV为GIS型装置,20 kV配电装置的占地面积为2 566.4 m2(金鸡变)。而10 kV配电装置为2 259.8 mz(景山变)。
    同样,110 kV配电型式110/20 kV,主变压器63 MVA,金鸡变,概算力2161. 98万元;110/10 kV主变压器为40 MVA,景山变概算为1 897. 25万元。20 kV的每千伏安造价比10 kV低131. 14元。
    110/20 kV方洲变采用100 MVA主变压器,占地面积2 466.4 m2。概算2 162. 34万元,每千伏安造价343:-22元。
    从经济造价分析,20 kV配电明显优于10 kV。
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