摘要：城市电网电压等级的确定，要经过认真的技术和经济论证。结合南京供电公司一年多来应用推广20kV电压等级的试点工作，介绍了已初步形成的原则和方案。介绍了将10kV电压等级升压至20kV的试验地点选择、升压方案及升压后的运行情况。提出在应用20kV电压等级时，将供电区域合理划分为不同的范围，并采取不同的实施方案。针对实践中认识到的和将要面临问题，阐述了应对方案及相关设备应进行的改造内容。
关键词：20kV电压等级 推广应用 方案 实践
在2006年国家电网公司组织的《南京城网规划国际咨询》项目咨询报告中，咨询专家指出：南京要引入20kV电压等级并取代现有10kV电网设备的成本可能很高，应进行详细的技术和经济论证，应保证网络规模方案技术上可行。自2007年10月起，南京供电公司在江苏省电力公司具体指导下开始了20kV的应用试点。经过一年的探索和实践，已初步形成了与南京电网特点相适应的推广应用20kV电压等级的原则和方案。
1历史经验的借鉴
南京地区自70年代末期开始，历经十年的时间将13.2kV、10kV两种电压等级成功归并为10kV。当时的经验和做法值得我们在10kV升压改造为20kV过程中借鉴。
1979年南京地区开始着手统一中压配电电压等级，当时13.2kV的中压配电网主要是以下关电厂为中心，由其13.2kV出线构成的中压配电网络，供电面积约8平方公里。改造策略是采取对13.2kV线路进行梳理，逐条对线路及13.2kV配变进行更换。采用的技术方案是将13.2kV线路直接降压成10kV运行，不做改造，13.2/0.4kV配电变压器则进行更换。在改造资金上，公用配变由供电局出资，大用户配变则由用户出资，小用户则由供电局和用户共同出资改造。
具体实施时，先采取在线路末端适当位置加装13.2/10kV联络变，将联络变二次侧出线所带的13.2/0.4kV配变更换成10/0.4kV。待到配变全部更换成10/0.4kV后，再将联络变向下关电厂出线侧推移，再更换联络变二次侧以后线路上所带的13.2/0.4kV配变，如此逐步推移，直至最后将联络变移至下关电厂出口，整条线路完成13.2/0.4kV配电变压器更换。
2 20kV电压等级试点情况
2.1试点的选择 首先选择了位于南京市长江南岸的栖霞区靖安镇的三江口工业园（规划面积为12.16平方公里）作为20kV试点区域。靖安镇原供电网架比较薄弱，仅依赖35kV营防变和长江变的10kV花园线、长沟线的支线以及东泽线等线路供电，线路状况差，设备陈旧，可靠性较低。根据预测，该园区最终统计负荷将达到599MW，计算负荷为452MW，现有电网无法满足新增用电的需求。
为贯彻省电力公司“增容、换代、升压、优化通道”的发展思路，促进电网发展方式转变，重新调整了园区配电网的规划，在工业园区内引入20kV中压配电网，从而使园区内需规划110kV变电站由原来的4座减少至2座，公共开关站数量由原来的18座减少至9座，由此园区电网建设预计可节约投资1.49亿元，节约土地资源6000平方米。采用20kV的优势突显。
2.2试验线路升压试点方案 为了使10kV升压改造为20kV时能充分利用原有资产设备，决定先期开展架空线和电缆的升压改造试验。具体分两大步骤：
第一步：抽样调研。普查了南京地区的2930条约722公里10kVXLPE电缆，分别就截面参数、护套形式、接头数量、附件类型、最高载流、运行年限、敷设方式、故障情况等方面进行测评，结果表明电缆绝缘状态良好的占总体的27.6%，状态较好的占44.6%，状态一般的占18%，状态较差的占8.8%。该统计结果基本上与抽样样品性能试验的结果具有统计意义上的一致性。最后经过设计校核认定，现役10kVXLPE电力电缆线路中约有70%以上比例的电缆可以直接或有条件的在20kV额定电压下运行；约有10%比例的电缆不利于直接升压运行。
第二步：升压运行。经充分调研，选择了位于南京雨花经济开发区内某10kV电缆、架空线混合线路做为升压改造试点。
试验线路总长1.366kM，其中电缆（YJV-8.7/10-3*400）长0.81kM，架空线（JKLYJ-150）长0.556kM，涉及配电变压器3台，容量615kVA。
升压试验的20kV系统采用中性点经20欧姆电阻接地方式，接地电流限制在600A以内。升压前，将10kV配电变压器更换为10/20kV双变比、20kV侧中性点可带电阻接地运行的变压器；将原有柱上开关、隔离开关、避雷器更换为20kV设备；在线路耐张、断联杆处增加一片绝缘子；原有10kV架空绝缘导线绝缘子、金具、相间距离维持不变；在20kV线路与10kV联络处柱上开关两侧安装避雷器。架空线升压前则要对线路绝缘子进行测零，根据交叉跨越的测量结果，调整相关交叉跨越距离。同时，为降低跨步电压、保障人身安全，将升压线路每基杆塔横担可靠接地。
为了能反映10kV电缆直接升压为20kV运行的真实情况，此次不但没有更换原有的电缆附件，而且将电缆人为开断增加三个10kV中间接头。电缆升压前采用变频谐振法，按照20kV电压等级进行预防性试验，分别进行现场交流耐压试验、绝缘电阻测量以及现场介质损耗测量，试验合格后，再进行正式升压运行。
2.3试验线路升压运行状况
试验线路于2008年3月20日升压带电空载运行，3月21日起带负荷运行。变压器负荷率达60%以上时，电压合格。后经测试，电缆中间接头运行温度正常，阴雨天气时所有设备无放电现象。7月14日龙飞路线＃22杆导线遭雷击，线路保护限时速断跳闸、重合成功，经停电检测，电缆及线路设备参数均正常。
3推广应用20kV电压等级的思路 20kV电压等级的推广应用关系到输电、配电网的结构、布局、运行管理、用户接入系统等各个环节。为尽量减少20kV电压等级推广过程中出现的矛盾，有效地推进20kV配电网的发展，提出南京20kV电压等级的规划发展的以下思路：
3.1划分推广应用范围 根据南京各地区电网现状和城市总体规划，可将供电区域划分为10kV供电区域、20kV新建区域、20kV与10kV混供区域。
（1）南京老城区（明城墙内）总面积47平方公里，负荷增长趋于稳定。10kV中压配电线路主要为电缆，目前已形成手拉手环网接线、开环运行的成熟配电系统，短时间内对其配电网进行大规模升压改造代价太大，因此划分为10kV供电区域。
（2）老城区外新兴的工业园区、开发区、居住区，其地块相对独立、完整，预测负荷密度大，地块内暂无变电站布点或配电网薄弱，因此划分为20kV新建区域。
（3）除上述以外的区域，10kV配电网已具备一定规模，但配电网结构已不能适应负荷发展，划分为20kV与10kV混供区域。
3.2明确用户接入原则
（1）在10kV供电区域，短期内电压等级暂维持10kV不变，不宜对已成型的配电网作大规模改变，可采用增容改造等方式以适应负荷的增长。对今后20kV电压等级的引入时机和条件可做进一步分析、研究，建议在电力设备达到寿命周期后再逐步引入20kV电压等级。
（2）在20kV新建区域，全面推广应用20kV电压等级，逐步发展壮大20kV配电网络。目前已在雨花经济开发区、仙林大学城分别建成投运了110/20kV的龙凤、九乡河变电站。
（3）在20kV与10kV混供区域，新报装用户原则采用20kV接入，降压运行的模式，限制10kV接入。在20kV、10kV共存期间，将运行寿命到期的10kV设备逐步更换成20kV，通过不断减少10kV配电网的供电区域，最终完成20kV中压配电网的构建。
3.3确定变压器的变比
2007年之后，除老城区外，新建220kV变电站变比统一为220/110/20kV（部分区域采用220/110/35或10kV），110kV变电站主变压器变比为110/20kV，20kV配电变压器变比为20/0.38（20/0.22）kV。在20、10kV混供区域可适当采用20/10/0.38kV双抽头变压器和20/10kV联络变压器。
4面临的问题和应对方案 为推广应用20kV电压等级时，针对在具体规划和实施电网建设与改造、满足新客户接入等方面还存在的问题，提出以下应对方案。
（1）对于现状电网具有一定规模，但供电能力和设备状况难以满足电力需求进一步发展的区域，新申请接入20kV中压配电系统的用户，用电时间与变电站（20kV电源）建设周期存在矛盾时，用户用户先采用过渡电源供电。电源进线采用20kV设计（降压成10kV运行），配电变压器选用20/10/0.4双抽头式。
（2）20kV初始发展阶段，为满足用户供电可靠性，新建变电站（20kV电源）一期尽量新上2台或以上主变压器，以满足部分用户双电源要求。在变电站的出线末端可加装部分20/10kV联络变压器，便于和现有的10kV线路进行联络。考虑到20kV的网架初期比较薄弱，建议对配网设备完善远方遥控操作功能，缩短负荷转移和故障处理时间，以利提高供电可靠性。
（3）对某一片区域的中压配电网络进行改造时，以变电站为中心，对变电站的10kV出线进行梳理，逐条对线路及其所带配电变压器进行升压改造。在升压改造期间，暂不具备条件改造的配电变压器（主要是用户配电变压器）前加装20/10kV联络变压器。新申请增容的10kV老用户，对其接入系统的电压等级需做认真研究，如采用20kV电压等级接入，需对用户做解释、说服工作。
（4）分多期开发建设的项目，其前期已采用10kV电压等级供电的，如后期接入系统的电压等级为20kV，需认真研究与前期配电网的衔接。已有老客户增容和分多期建设的项目，优先推荐采用20kV电压等级供电，确实不满足20kV供电条件的，可维持10kV接入，电源进线采用20kV设计（降压成10kV运行），配电变压器选用20/10/0.4双抽头式，便于日后接入20kV配电系统。
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