220KV及以下電壓等級的電力系統(tǒng)規(guī)劃與合理布局淺析

周培江

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第九師熱電有限公司 834601

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電能與人們的日常生活生產(chǎn)的關(guān)系更加密切，社會對于電力系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，而隨著人們用電需求量的提高，電力系統(tǒng)，尤其是220kV及以下電壓等級的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計面臨著更大的考驗。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃基本原則

電力系統(tǒng)與人們的日常生產(chǎn)生活關(guān)系密切，為了保證人們對供電安全的要求，避免由于大面積停電造成的損失，在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計中，最首要的原則就是電力系統(tǒng)的可靠性原則。其次，規(guī)劃設(shè)計還要有靈活性，方便過渡，以能滿足電力系統(tǒng)的近遠景，靈活地實現(xiàn)系統(tǒng)運行方式的轉(zhuǎn)換；最后，電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計還要遵循經(jīng)濟性的原則，在遵循設(shè)計可靠性和靈活性原則的同時，考慮到電網(wǎng)建設(shè)、運行及維護所需要的費用，盡可能地降低系統(tǒng)建設(shè)、運行維護中的成本，以能更好地實現(xiàn)電力系統(tǒng)社會、經(jīng)濟等多方面的效益，促進變電站的良好健康發(fā)展。

2 合理規(guī)劃布局電力系統(tǒng)

220kV及以下電壓等級的電力系統(tǒng)的規(guī)劃內(nèi)容主要包括電力負荷的預(yù)測和分析、電力電量平衡、電網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃、電氣計算等幾個方面。

2.1 電力系統(tǒng)規(guī)劃

2.1.1 電力負荷預(yù)測和分析

在電力系統(tǒng)建設(shè)前，對包括系統(tǒng)的區(qū)域范圍、特征、系統(tǒng)和分地區(qū)的其他電源裝機容量、發(fā)電量及其比例關(guān)系在內(nèi)的系統(tǒng)總體情況、電源情況及電網(wǎng)的現(xiàn)狀和運行進行分析，預(yù)測和分析周圍片區(qū)的電力負荷，是電力工程規(guī)劃設(shè)計的基礎(chǔ)。

對電力負荷進行預(yù)測和分析，通常是圍繞著國民經(jīng)濟的運行和發(fā)展，對系統(tǒng)進行十年以內(nèi)的中短期負荷預(yù)測。在實際工作中，可以利用序列預(yù)測法、模糊理論或?qū)＜蚁到y(tǒng)等方法，依據(jù)歷年來片區(qū)電力荷載的數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)所在區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃，設(shè)計出包括系統(tǒng)的逐月最發(fā)負荷及用電量、年總用電量在內(nèi)的系統(tǒng)水平年綜合電力電量指標、分析負荷特性，并對一些可能給系統(tǒng)的負荷水平和特性帶來較大影響的負荷的變化幅度進行預(yù)測，以便于后期繼進行設(shè)計方案敏感性的分析工作。

2.1.2 電源方案設(shè)計

(1)電源規(guī)劃情況及出力

電力電源分為統(tǒng)調(diào)電源和地方電源兩大類，電源的規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的核心，統(tǒng)計周邊電網(wǎng)的電源規(guī)劃，對電源的出力情況進行分析，是論證電力工程建設(shè)必要性的重要依據(jù)。

(2)電力電量平衡

電力電量平衡是根據(jù)電力荷載預(yù)測和電源處理分析（水電供電區(qū)電力系統(tǒng)還應(yīng)考慮到水能計算成果），對項目所在區(qū)、供電區(qū)域進行電力、電量平衡計算，在計算中，可以按照供電綜合最大電力負荷的3%～5%來計算負荷備用容量，并對計算的結(jié)果進行分析，根據(jù)分析結(jié)果合理規(guī)劃電力工程的布局和規(guī)模。

在水電供電區(qū)電力系統(tǒng)的電力電量平衡中，根據(jù)水能發(fā)電季節(jié)性的特點，還可以通過采取抽水蓄能、季節(jié)性電能利用等措施來解決供需平衡中的矛盾。

2.1.3 電網(wǎng)方案設(shè)計

電網(wǎng)方案設(shè)計應(yīng)當在滿足供電區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃中的相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，綜合考慮系統(tǒng)的負荷狀況、電源的負荷點以及電力系統(tǒng)建設(shè)、運行維護費用等，從實際出發(fā)，確定電網(wǎng)電壓等級、聯(lián)接方式、變電站位置以及系統(tǒng)與外系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方式，確保電網(wǎng)的發(fā)展與電源的發(fā)展相配套，保證其能夠適應(yīng)電源和負荷的變化，且與長期的發(fā)展目標相一致。

(1)電壓等級及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

220kV及以下電壓等級的電力系統(tǒng)電網(wǎng)的方案設(shè)計中，電網(wǎng)電壓的質(zhì)量需要滿足在任何情況下任一點的運行電壓都不超過電網(wǎng)最高運行電壓、正常情況下變電站一次側(cè)母線的運行電壓不低于電網(wǎng)額定電壓的0.95倍，以及最低運行的電壓不應(yīng)影響到電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定及下一級電壓的調(diào)節(jié)等要求。選擇電壓等級時，應(yīng)綜合考慮5～10年內(nèi)輸變電容量、輸電距離等因素，使其能夠使用電網(wǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃，同時要盡可能地減少電壓等級，兩個相鄰標稱電壓的比率不應(yīng)小于2。

(2)發(fā)電廠接入系統(tǒng)

在選擇接入系統(tǒng)方式、出線電壓等級及回路數(shù)的過程中，應(yīng)當綜合考慮發(fā)電廠的規(guī)劃容量、單機容量、輸電方向、就近供電的需要、斷電器的斷電容量對限制系統(tǒng)短路水平的要求、系統(tǒng)開發(fā)實施方案、系統(tǒng)的安全穩(wěn)定、節(jié)能降耗、電網(wǎng)新技術(shù)的應(yīng)用等多種因素，確保電廠送出線路有至少兩個回路，以保障系統(tǒng)供電的穩(wěn)定。

小水電站的接入系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足《小水電站接入電路系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》的相關(guān)要求。

2.1.4 電氣計算

潮流計算、無功補償計算以及穩(wěn)定和短路電流計算等電氣計算是220kv及以下電壓等級的電力系統(tǒng)的規(guī)劃的主要內(nèi)容。

(1)潮流計算

潮流計算是根據(jù)供電區(qū)供電系統(tǒng)潮流分布的特點，對電網(wǎng)中功率和電壓的分布進行計算，它是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中最基本的計算，通過對220kV及以下的電網(wǎng)設(shè)計水平年有代表性的正常最大、最小運行方式及檢修方式和事故運行方式進行潮流計算，能夠得出電力潮流的分布情況、各元件的電力耗損以及電網(wǎng)中各節(jié)點處的電壓，根據(jù)計算結(jié)果對系統(tǒng)的運行的可靠性、元件的性能進行分析，能更好地保障系統(tǒng)接入方案的合理、可靠和經(jīng)濟實用。

（2）無功補償計算

無功補償裝置是利用兩種負荷之間能量交換的原理來降低供電變壓器及輸送線之間的耗損，提高供電效率，改善供電環(huán)境的一種裝置，它是供電系統(tǒng)中一個非常重要的組成部分，合理的補償裝置的選擇，能夠充分地發(fā)揮出其在系統(tǒng)中的作用，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)的耗損，從而提高電網(wǎng)的質(zhì)量。

在選擇無功補償裝置時，一般是選用分組投切的電容器和電抗器，特殊情況下可以選用調(diào)相機或者靜止無功補償裝置，在無功平衡的基礎(chǔ)上還應(yīng)當安裝調(diào)壓裝置，以滿足電壓質(zhì)量標準的要求。電網(wǎng)的無功補償應(yīng)遵循分層分區(qū)和就地平衡的原則，同時要充分考慮到水電站的無功調(diào)節(jié)能力。

(3)穩(wěn)定和短路電流計算

在潮流計算的基礎(chǔ)上，通過對系統(tǒng)進行暫態(tài)穩(wěn)定計算、電壓穩(wěn)定計算等各種穩(wěn)定計算，能夠?qū)尤胂到y(tǒng)方案中的運行參數(shù)進行有效的校驗，從而確保各參數(shù)能夠滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。在穩(wěn)定計算中，一般是采用恒定暫態(tài)電勢模型，現(xiàn)有設(shè)備的參數(shù)按照實際參數(shù)，沒有完整參數(shù)時，可以按照同類設(shè)備的參數(shù)進行計算，根據(jù)計算的結(jié)果，如果接入系統(tǒng)方案中的運行參數(shù)不能滿足穩(wěn)定的要求，就須采取一定的措施，提高穩(wěn)定性。

短路電流計算主要是對由故障短路在電氣元件上造成的不正常電流值進行驗算，這一計算的結(jié)果是電氣設(shè)備選型的主要依據(jù)。在電力系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)當按照遠景水平年來計算短路電流，即是對系統(tǒng)設(shè)備在投運10年后的系統(tǒng)發(fā)展進行三相和單相短路電流計算，以保證電氣設(shè)備選型及繼電保護整定值和熔體額定電流的正確性，從而保障在出現(xiàn)故障時，繼電保護能夠快速地切斷短路電流，減少由短路造成的損失。

2.2 電網(wǎng)布局

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，35V變電所的位置及數(shù)目對電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)的合理性有著較大的影響，變電站的位置通常是由供電區(qū)的負荷密度和供電半徑?jīng)Q定，在進行方案設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮供電區(qū)的地理環(huán)境、建設(shè)所需的費用等，選擇相對最優(yōu)的位置。變電所的容量應(yīng)考慮用電地區(qū)的負荷特點及地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平等進行設(shè)計，通常情況下，35V變電所的最大容量為10～12MVA，在實際負荷較低的地區(qū)，可以進行適當?shù)恼{(diào)整，但其容量不應(yīng)小于1MVA。

電網(wǎng)布局即是指變電所布點與線路連接，對農(nóng)村電網(wǎng)而言，具體包括35KV變電所的選址和10KV配電網(wǎng)接線的走向，在進行電網(wǎng)布局設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)的具體要求，綜合考慮供電半徑長度比、各級電壓線路總長度及分支線與主干線長度比等參數(shù)，提出合理的設(shè)計方案。以新疆農(nóng)九師35KV及以下電力建設(shè)改造升級工程為例，其要求改造35KV變電站3座；新建及改造35KV線路44KM、10KV架空線路120KM、0.4KV線路47KM；新增變壓器190臺、10KV柱上斷路器46臺，在實際規(guī)劃中，可以利用長度與容量的合理比例配置公式計算出線路長度與變壓器容量的合理配置系數(shù)，按照給定的線路允許供電半徑及允許損失電量百分數(shù)，將兩個系數(shù)相除即可以得到兩個電壓與線路長度的比例關(guān)系。

3 結(jié)語

另外，由于新疆地區(qū)氣候環(huán)境的特殊性，對電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計時，還應(yīng)在一定程度上考慮到電力系統(tǒng)抗災(zāi)性的要求，通過建立差異化的電網(wǎng)設(shè)計建設(shè)標準、對不同等級電源分層、分類、分區(qū)接入電力供應(yīng)系統(tǒng)等措施，保證電源與電網(wǎng)的建設(shè)進度、電源布局與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電源容量以及不同電壓等級的發(fā)電能力與輸變電容量的協(xié)調(diào)一致，從而更好地提高電力系統(tǒng)的質(zhì)量，保障系統(tǒng)供電的安全可靠。

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