③我国20kV配电电压等级的历史沿革及应用综述_殷红旭

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我国20kV 配电电压等级的 历史沿革及应用综述

殷红旭 张建华

（华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206）

摘要 在我国，20kV 电压等级曾经出现过很长一段时间，后来被35kV 所替代；随着电网发展和负荷密度不断提高，20kV 作为配电电压代替10kV 再次受到关注。本文对20kV 配电电压等级的历史沿革、应用现状进行综述，同时从建设运行和用户两个角度指出了20kV 配电的优势所在，并对20kV 电网的发展提出部分建议。

关键词：20kV 电压等级；历史沿革；应用；综述

The History of 20kV and an Overview of 20kV Application in Our Country

Yin Hongxu Zhang Jianhua

(School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206)

Abstract In our country, 20kV voltage level had existed for a long time, but later was replaced by 35kV. With the development of the power grid and the continuous improvement of the load density, 20kV voltage level for distribution instead of 10kV is being another cause for concern. In this paper, the history and applications of 20kV are overviewed. At the same time, the advantages of 20kV from the views both in the operation and the users are pointed out, and some proposals which in terms of 20kV power grid development are raised.

Key words ：20kV voltage level ；historical development ；application ；overview

1 我国电压等级的设置原则

为避免各级电压送变电设备容量的过多重复与供电面积的过多叠盖，尽力降低电网线损及无功损失，取得良好的经济性与合理性，国家标准所规定的各电压等级应遵守“求三舍二”的原则，否则不经济、不合理，更谈不上优化。所谓“求三舍

二”，指在标准系列或电网电压制中，各相邻级所

差的倍数应力求接近、等于或超过3，同时又要舍

弃倍数接近或小于2的两级中的某一级[1]。

2 我国20kV 电压等级的历史沿革 新中国成立前及解放初期，我国的山东、东北

等地曾有20kV 电压等级，作为3～6/0.38kV 一次配

电与二次配电电压之上的一级供电电压出现，起过

很重要的作用。后来随着负荷密度的增长和电网的

发展，基于国家当时的用电水平及相当一个时期内

的发展打算，1959年交流电压等级标准确定10kV

作为配电电压，摒弃了3kV ，将6kV 升压到10kV 。

由于20kV 仅为10kV 的2倍，不符合电压等级“求三舍二”的原则被淘汰，保留了35kV 电压等级。 后来，20kV 电压等级在国际上又以新的功能[2-3]出现，目的是提高一次配电电压，仍然是由于负荷密度增长和电网发展的需要。其作用是取代10kV ，

直接向380V 供电，以扩大供电半径，减少线路回数，

降低网损。

自1978年起，我国城市及农村中10kV 配网供

电能力与供电距离严重不足的矛盾就十分突出，变

电层次过多、网损率偏高等弊端日益明显。1978年改革开放以来，仅用了10年时间便将发电装机容量与年发电量翻了一番[4]。1990年全国发电装机已达13789万kW ，年发电量为6213亿kW·h ，均已名列世界第4位；到2005年底，发电装机容量达到5.1

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2 亿kW ，发电量24000亿kW·h ，均已名列世界第2位；到2008年底，全国装机容量达79253万kW ，发电量达34334亿kW·h ，仅次于美国，均已名列世界第2位，照此速度发展下去，预计在2020年前后全国发电装机总量将超过美国，跃居世界第一位。

20世纪80年代初，我国就提出了对城市配电网进行技术改造和提高配电电压等级的建议，并逐步形成了改造城网的指导思想[5]：“提高输电电压，高压深入城市负荷中心，简化电压等级，减少中间变压层次，提高配电电压”。

1980年3月6日，电力部曾在（80）电技字第14号文“对国标GB156《额定电压（草案）》的意见”中第5条，提出了“目前东北、华北、华东等地大城市高密度用电地区希望能采用20kV 配电电压，这样就能使设备小型化，投资较经济。建议如条件允许，可将20kV 电压列入草案中”的意见。

进入90年代初，国家经济建设快速发展，电力负荷也高速增长，各大中城市纷纷要求更高的电压引入，以适应负荷急剧增长的需要。高压配电深入和低压负荷增长都要求配电网具有更强的功率消纳和配出能力，造成城市电网中压侧和低压网过载严重，而出现与供配电能力不相适应的卡脖子态势，与此同时，对20kV 系统的思考也进入实践验证阶段。

1991年，能源部武汉高压研究所在“国标《电压标准》内增加20kV 电压等级的可行性论证”报告中提出了采用20kV 具有明显的经济效益、直供面广，以及根据我国现有制造水平，20kV 配变电设备有望在3年内完成批量生产等结论。

1992年全国电压电流等级和频率标准化技术委员会召开过“20kV 电压等级论证”专题讨论会。会议认为“采用20kV 电压已势在必行。”

1993年，参照国际电工委员会的高压标准电压[IECpub.38(1975)]《标准电压》，制定颁布了《GB156-93标准电压》，确定了我国3kV 及以上交流三相系统的标准电压等级分别为（kV ）：3、6、10、（20）、35、66、110、220、330、500、（750），正式将20kV 打括号后列入标称电压，并说明“为用户要求时使用”。

2004年国家电网公司指出“输配电网协调发展及电压等级优化研究中提出，在新发展电网的地区宜不失时机地试点推行20kV 作为中压配电的电压等级。”

3 20kV 电压等级的应用现状及前景

3.1 目前在运行的20kV 中压配电系统

（1）1994年建设的苏州工业园区青秋浦以东45km 工业园区全部采用20kV 中压配电电压等级，已成功运行15年[6]。

（2）上海轨道交通、地铁和轻轨均采用20kV 中压配电电压等级，实际运行情况良好。

（3）昆山的南亚公司(台湾独资塑胶企业)使用的是20kV 配电电压等级。

（4）2003年3月27日，辽宁省本溪市供电公司南芬地区二次变电所重建后投入运行，有6条20kV 配电线路运行，2台主变压器及199台配电变压器。20kV 系统运行以来未发生单相接地故障。

（5）2007年，江苏省电力公司建议全省主要城市在未来1～2年至少建立一个20kV 实验区，其后，全省13个主要城市均已开展该项改造工作。2008年迎峰度夏前，苏州、无锡、淮安、南京等地区已有部分项目建成投产并顺利接入电网，实现了可靠运行。

3.2 即将采用20kV 的中压配电网

（1）南方电网公司2004年确定对20kV 配网调研和论证立项。

（2）天津滨海新区、哈尔滨群力开发区确定对20kV 配网调研和论证立项。

（3）苏州工业园区预计今年完成6座20kV 开闭所及相关电缆的建设。

（4）苏州轻轨正在初级设计阶段，在园区中央公园和新区苏州乐园各建1座110kV 变电站，其中压配电电压等级也将采用20kV 。

（5）2008年3月28日，《20kV 客户变电站典型设计图集》在苏州全部完成，标志着江苏省20kV 客户变电站设计正式进入标准化时代。预计2010年后，江苏省20kV 的配电网络将开始“蚕食”10kV 配电网络，而35kV 配电网络将会逐步消失。

（6）2009年5月11日，《合肥晚报》刊登“安徽省第一座110/20kV 变电站可行性研究已经通过安徽省电力公司审核，将建在合肥滨湖新区，预计2010年上半年投运”。

据预测[7]，到2020年北京、上海、天津等城市中心区的负荷密度都将在20MW/km 2 以上，与国外发达城市的现有负荷密度水平较为接近。为进一步适应地方经济社会和电网发展的需要，实现“增容、换代、升压、优化通道”的发展思路，应认真

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考虑城市中压配电网20kV 电压等级的选取应用。

4 20kV 中压配电的优势

4.1 从建设、运行角度分析

众所周知，20kV 与10kV 供电相比，由于提高了中压配电电压等级，可有效地提高中压网络的传输能力、改善电能质量、扩大供电范围、降低线损及变压器损耗，同时在同等传输容量时，还可以减小导线面积，节约有色金属。

采用110/20kV 供电比采用110/35/10kV 供电，不仅减少了变电层次，降低了损耗，同时也降低了变压器的投资，从110/35/10kV 的三绕组变压器转变为110/20kV 的双绕组变压器；同时，采用20kV 供电时，在额定电流与短路电流分别相等的条件下，采用20kV 比10kV 可扩大变电所的主变压器容量约一倍，使同一地区设置的降压站数量减少一半[4]。

直接从35kV 变为0.4kV 的110/35kV 电压制不宜用在城市电网。因为35kV 架空配电网必须保证导线与建筑物之间的安全距离而难于通过大多数城市的街道；若用35kV 电缆，则需将电缆配电网的电压提高到35kV ，这不但不会促成经济性的提高，反倒会过多的消耗有色金属。 4.2 从用户角度分析

（1）从电价角度 2007年9月9日，国家发展和改革委员会办公厅批复了江苏省增设20kV 电压等级销售电价的有关问题，即同意江苏省在销售电价表中增设20kV 电压等级销售电价。20～35kV 电压等级销售电价按照1～10kV 和35～110kV 电压等级销售电价的平均值确定。对于负荷密度较大地区，采用20kV 比采用10kV 供电可以节省电费开支，特别是对于大用户而言，这将节省不小的数目。

（2）从大用户投资角度 对于大容量用户，采用10kV 供电已经不能满足要求，需要采用更高电压等级供电，而35kV 无论从变电站建设还是线路电缆造价来讲，都高于20kV 电压等级[8]。

（3）从用户节约用地的角度

相比35kV 变电站，20kV 可以有效地节约站内用地。据统计[8]，每座35kV 变电站占地约2000m 2,而一

座20kV 配电所的用地仅200m 2，

一座变电站用地节约1800m 2。相比10kV 变电站及线路，采用20kV 可以有效地减少变电站和线路布点的密度，大大节约了土地资源，同时也在征地方面节省了一大笔开支。

由此可见，高负荷密度地区采用20kV 供电，不但能满足供电要求，而且运行维护费用基本与10kV 相当。20kV 电压等级不仅降低了供电公司的运行成本，也降低了用户的使用成本，这是20kV 电压的一个重要优势。

5 对20kV 电网提出以下建议

（1）电压序列设置

鉴于220/110/35/10kV 和220/66/10kV 两种电压制在我国已成为既成事实，立足当前，对于前者，可以考虑将35kV 和10kV 两级简化为20kV 一级，确定20kV 为国标等级，形成220/110/20/0.4kV 电压系列；对于后者，宜将10kV 升压至20kV 。并明确66kV 为国标等级，形成220/66/20/0.4kV 电压序列[1]。

（2）20kV 试点地区的选择

鉴于20kV 电网建设时间较长且布线与10kV 相差较大，现有10kV 电网不可能短期内升压至20kV ，所以初期宜选择新兴区域或现状电网基础比较薄弱，但未来发展负荷密度高、电力需求增长迅猛的区域开展20kV 试点[9]。而对老城区等电网已经成熟的且不易重新布线的地区暂不改造为20kV 。这样既可以节省资金，又可以确保老城区已有规划不必因此修改。

（3）20kV 设备使用

鉴于20kV 配电设备与10kV 设备价格相差不大，如果有大规模10kV 升压为20kV 的配电网改造计划，建议在新建10kV 配网时变电设备和线路采用20kV 的标准进行设计建设，同时用户侧也选用20kV 设备，用户变压器选用20(10)kV 通用的变压器，以便满足未来升压需求，节约改造投资[4]。20kV 电压等级供电的建设，应按照集约资源、节约建设的原则，充分利用原有电网资源设备，力争用最低的成本，达到供电能力的大幅增加。

（4）20kV 供电可靠性

为避免20kV 电网成为孤岛，应配合采取必要措施，确保电网安全、可靠供电。要加强其与上一级电压110kV 的联系，即与多个110kV 变电站建立联系，以保证20kV 电网的供电可靠性。

6 对我国高负荷密度新区采用20kV 的展望

我国华东及东北等地原有过20kV 电网，至1988年哈尔滨地区尚有22kV （供电）线路6条共130km ，含22kV 等级的变电站9座计72MVA [10]。

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4 故对20kV 等级线路和其他电气设备，无论从设计制造到运行检修都有过明确要求并具备一定经验。

“实践是检验真理的惟一标准”。而实践并无国内与国外之分。国外电网多年来的建设经验与运行实践证明20kV 配电电压等级的优势所在，而我国近年来对20kV 作为中压配电的探索已有了初步成果，在我国高负荷密度新区采用20kV 已势在必行，并必将硕果累累。

参考文献

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[10] 谈文华.我国电网采用110/20kV 电压制的可行性研

究[J].电网技术, 1988(2).

作者简介

殷红旭（1986-），女，山东德州人,硕士研究生，研究方向为电力系统分析、运行与控制。

张建华（1952-），男，北京人，教授，博士生导师，主要研究领域为电力系统运行与控制、配电网自动化、静止无功补偿等。

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