电力系统电压等级优化方案

电力系统的能量输送是靠电力线路来完成的，当线路输送一定的功率时，输电电压越高，电流越小，相应的导线载流部分的截面积越小，相应的导线投资越小；但电压越高，对耐压的绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等的投资也越大。

各级电压输电线路的输送能力如表1-1所示。

表1-1　各级电压输电线路的输送能力

此外，电力系统中的负荷、电机、电器和其他用电设备都有规定的额定电压，这些设备在额定电压下工作时，其技术经济性能最好。为了使电力工业和电工制造行业的生产标准化、系列化和统一化，世界上的许多国家和有关国际组织都制定了关于额定电压等级的标准。

国际电工委员会对三相交流电压有效值的标准给出了以下定义：额定电压是用来代表电力网或电气设备运行电压特性的数值。电力网的最高电压和最低电压分别指不包括瞬态电压和瞬时电压变化时，电力网任意时间和任意点上出现的最高电压和最低电压值。设备的最高电压是指保证设备正常运行的电压限值。额定电压在1～35 k V三相交流系统及有关设备的电压系列如表1-2所示。

表1-2　额定电压为1～35 k V三相交流系统及有关设备的电压系列

注：表中上标为①的电压不用于配电系统，上标为②的电压需要进一步统一标准。

IEC规定对电力网及设备电压的选择原则如下。

(1)对50 Hz的标准电压而言，建设电力网及设备电压采用3.3 k V、6.6 k V、11 k V、22 k V或33 k V，其中，3.3 k V、6.6 k V不应用于配电系统。

(2)在任一国家内，相邻两级(后一级较前一级)的电压之比应不小于2。

(3)在任一地理区域内，3组电压等级中只能选用每组中的一个，即在245～363 k V、363～420 k V和420～525 k V中各选一个。(www.xing528.com)

国际大电网会议与国际供电会议的联合工作组认为超高压以下的电压，其相邻两级电压之比应大于3；高压以下的电压，其相邻两级电压之比应大于5，并给出如下建议。

(1)已采用220 k V或275 k V为主的国家，最好选用500 k V、230 k V电压系列。

(2)已采用330 k V或345 k V为主的国家，最好选用750 k V、330 k V、110 k V电压系列。

(3)在一个国家内，以选用一种电压系列为宜，以免额定电压不同的电力系统相互连接时需要专用的互联变压器。

以上国际电力、电工机构所提供的建议，反映了世界各国在电网建设过程中，选用合适电压等级的经验，可以借鉴。

我国的电压标准是以国家标准(GB)的形式发布的，分别在1959年、1980年和1993年给出过3个标准，其中，1980年的标准比较详细。1959年的标准规定电网供电电压(指变压器二次侧出口电压)为3.3 k V、6.6 k V、11 k V、38.5 k V、66 k V、121 k V、169 k V、242 k V、363 k V、550 k V。这一标准是根据当时国内已采用电压的实际情况来制定的，并认为其中3.3 k V、6.6 k V是工矿企业电动机供电电压。1980年的标准取消了169 k V一级。1993年的标准增加了20 k V一级，并注明这一电压在用户需要时才采用。1980年标准的三相交流电力网和电力设备的额定电压如表1-3所示。

表1-3　1980年标准的三相交流电力网和电力设备的额定电压

表1-3中分别列出了电力网和用电设备的额定电压、发电机的额定电压、电力变压器一次绕组与二次绕组的额定电压。这是考虑到电力网中的电压降而安排的。对于1 000 V以下的电压等级，供电设备比受电设备的额定电压高5%。对于1 000 V以上的电压等级，发电机的额定电压比同电压等级的电力网电压高5%。直接与发电机组相连的变压器一次绕组的额定电压与发电机相同。当变压器一次绕组与线路或母线相连时，其额定电压与相连的线路或母线电压相同。对于变压器的二次绕组，变压器满载时的内部压降约占5%，在计算较长的线路压降时，变压器二次侧额定电压应比线路额定电压或用电设备额定电压高10%；当线路不长时，变压器二次侧电压则只高5%。对于1 000 V以下的电压等级，供电与受电设备的额定电压相等。

由于历史原因，我国电力系统的电压等级在西北地区采用330/110/35/10 k V，在东北地区采用500/220/63/10 k V，在其他地区则采用500/220/110/35/10 k V。从国际上介绍的推荐电压等级来看，上述3种电压系列是750/330/110/35/10 k V和500/230/66/20 k V两种系列兼而有之的状态。所存在的主要问题是：电压级数太多使相邻两级电压之比偏小；各地区电压标准不统一难以联网；配电网电压偏低使网损偏大等。这些问题直接影响电气设备制造业的发展和电力系统运行的可靠性与经济性。

电压等级标准的确定对一个国家生产建设的发展以及现代化程度的提高具有深远的战略意义和重要的现实意义。在现有的基础上将电压制逐步理顺是我国当前电力系统需要解决的主要问题之一。