電網(wǎng)規(guī)劃與電力設計對電網(wǎng)安全影響探究

楊宇濤

摘 要：隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，對電力行業(yè)的要求也越來越高，不僅是對電能品質與容量的要求，還有電力傳輸安全與穩(wěn)定性的要求。電力企業(yè)想要保證電力傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定，就必須做好電網(wǎng)規(guī)劃，這是最重要也是最基礎的工作。本文分析了電網(wǎng)安全規(guī)劃的相關原則，探討了電力安全設計的主要工作內容。

關鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；電力設計；電網(wǎng)安全

電網(wǎng)規(guī)劃與電力設計是對電力傳輸?shù)臓顟B(tài)、規(guī)模、質量、安全等進行管理與設計的一項工作，電網(wǎng)規(guī)劃是指建設電網(wǎng)之前對電網(wǎng)中線路、回路等的規(guī)劃，還包括對建設電網(wǎng)過程中成本投入、安全性、穩(wěn)定性等的考慮；電力設計主要有工程設計與設備設計兩方面，電力工程設計是指各項工程（發(fā)電、輸電、變電、配電）的具體施工線路、地點等；電力設備設計是指電力傳輸涉及到的設備，如開關設備、輸電設備、配電設備等的安放、布線、選位置等。電網(wǎng)規(guī)劃與電力設計都對電網(wǎng)的安全性有著較大影響，考慮到這一因素，就必須對電網(wǎng)規(guī)劃與電力設計工作加以約束，以確保這兩項工作能提高電網(wǎng)運行的安全性，減少因為工作失誤引起大安全事故。

1 電網(wǎng)規(guī)劃在電網(wǎng)安全運行狀況下的規(guī)劃原則

1.1 合理選擇電壓等級

在進行電網(wǎng)規(guī)劃時，最重要的工作就是選擇合適的電壓等級，這項工作的好壞直接影響到了電網(wǎng)的整體規(guī)劃，也是保證電網(wǎng)安全運行的基礎措施。如果選擇的電壓等級過高，就會使輸電線路負荷增加，容易引發(fā)火災；如果選擇的電壓過低就無法滿足用戶的用電需求。例如某城市中，在電網(wǎng)規(guī)劃時取消了城市中35KV的電壓，而在郊區(qū)卻仍供給35KV的電壓，目的是為了防止輸電線路過長而引起的其他問題。實際工作中，會對電壓等級做一些簡化，同時減少了變壓層次，只選取高壓與低壓中的一級，避免重復降壓，例如在220KV的變電站中，一般選擇110KV、220KV和3KV的電壓，而在110KV的變電站中，就應該選擇110KV和10KV的電壓。正常情況下，可以分為500/220/110/10/0.4KV五等，其中550/220KV為輸電電壓，110/10/0.4KV為配電電壓。

2 確保電網(wǎng)供電可靠性

電網(wǎng)供電有兩個最基本的原則，一個是可靠性，另一個是安全性。而為了保證電網(wǎng)運行的安全性，首先要保證電網(wǎng)的合法性。例如，電網(wǎng)規(guī)劃的內容必須符合我國出臺的《電網(wǎng)規(guī)劃設計準則》。安全性與穩(wěn)定性要滿足我國相關法規(guī)中的“N-1準則”與“N-2準則”。N-1準則是對電網(wǎng)運行中各個設備的安全性提出的要求，要保證即使有設備出現(xiàn)了問題，也不能影響到輸出的電壓與頻率，也等于是保證了電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。而N-2準則要求更高。正常情況下，只需保證做到N-1準則即可，而有的企業(yè)開始重視N-2準則。

3 電網(wǎng)負荷轉移能力

3.1 電網(wǎng)符合轉移能力主要包括以下幾項能力：

3.1.1 配電網(wǎng)必須滿足供電能力

在電網(wǎng)運行中，中壓配電網(wǎng)的作用非常重要，因為它起到轉移符合的作用。例如在變壓器出現(xiàn)故障，與回線路失去聯(lián)系時，中壓配就會轉移符合，保證電網(wǎng)的持續(xù)供電。

3.1.2 中壓配電網(wǎng)擁有備用容量

一般情況下，中壓配有50%的裕度，當電網(wǎng)中出現(xiàn)故障導致無法供電時，利用中壓配電網(wǎng)的裕度就可以實現(xiàn)繼續(xù)為用戶供電，保證電網(wǎng)的可靠性。變電站與兩臺主變同時停電時，公用線路應調出60%以上的負荷。

4 電力設計在電網(wǎng)安全運行狀況下的設計原則

電網(wǎng)的電壓等級不同，其設計原則也不盡相同，因此在進行電力設計時要格外注意這一點。下面就以110KV與220KV電壓等級為例，探討電力設計在電網(wǎng)安全運行狀況下的設計原則。

4.1 110KV變電站的電力設計

目前110KV變電站的設計趨勢正朝著多層化、簡單化、室內化方向發(fā)展。110KV變電站屬于終端變電站，因此其內部主線的連接形式會影響到整個電網(wǎng)的安全性，一般情況下會選擇雙電源路線，將備投電源當做主線。例如在遇到變電站內部橋段連接為2線2變或2先3變時，如果變電站測壓小于10KV，則應該選擇單母分段的連接方式。正常情況下，110KV變電站10KV出線25～30回。

4.2 110KV的設計原則有以下兩點：

4.2.1 110KV變電站的設計規(guī)模

在設計之前應先調查清當?shù)氐挠秒娦枨?，在電力設計過程中要不斷地尋找成本與安全性之間的平衡點，力求在保證電網(wǎng)運行安全性的前提下用最少的成本發(fā)揮出變電站最大的能力。100KV變電站的電力設計規(guī)模一般采用雙繞組變壓器，采用110/35KV兩級電壓。

4.2.2 110KV變電站的設計內容

在進行內容設計時，要合理選擇電網(wǎng)的連接形式、回路數(shù)量、供電電源等。一般在110KV的變電站中，會選擇橋式接線，橋式接線分為內橋接與外橋接，應根據(jù)實際情況選擇合適的方式。供電電源一般由一個主電源與一個副電源組成，這樣可以保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與安全性。例如某城市，有一座110KV 的變電站，規(guī)模為2×50MVA（兆伏安），它對城市中的重要性不言而喻，因此這座變電站應當進一步深入市區(qū)，為了減少變電所占地面積，需要適當減少變電布線與進出線回路，因此110KV變電做采用了3臺變壓器，每臺容量為50MVA。

4.3 220KV變電站的電力設計

220KV是家用電壓，也是目前許多城市變電站的主要輸出電壓，對城市的供電穩(wěn)定與安全非常重要，因此國家對220KV變電站的要求也非常嚴格?？偟膩碚f，220KV變電站的電力設計原則有以下幾個方面：

由于220KV變電站的重要性，220KV變電站的規(guī)模應該全面擴大，以確保電網(wǎng)的額定容量與電力輸送能滿足城市的需求。正常情況下，如表1所示，220KV變電站至少要有兩回的電源，且要滿足變電站額定的功率；每種設備的數(shù)量都應有2～3臺，變電站的運行容量應保持在150～180MVA之間，這樣才能保證220KV變電站能夠達到城市的用電需求，也不會出現(xiàn)電壓過高或過低等現(xiàn)象，保證電網(wǎng)運行的安全性與可靠性。

每個變電所內部都應當安裝至少兩個變壓器，當其中一個變壓器出現(xiàn)故障時，另一臺變壓器會自動將負荷轉移到自己身上，同時還要保證變壓器內的短時過載容量要大于自身的負荷，電網(wǎng)可以將變壓器的過載容量轉移走。一般情況下，變電站內變壓器的過載率可達1.5，過載時間能達到4小時。

主要設備的選擇。電壓器應選用損耗低的，能調壓的；斷路器應選擇適用性好的，可靠的，免檢修的，例如GIS組合電器SF6斷路器。為了確保電網(wǎng)運行的安全性，需要安裝安全自動裝置，例如重合閘、備用電源等，避免因為電路故障而引起大面積停電；監(jiān)測裝置應選用有效的、快速判斷故障位置的，進一步提高電網(wǎng)的安全性與可靠性。

在設計時還要考慮到電網(wǎng)運行的安全與節(jié)能，在保證電網(wǎng)運行安全性與可靠性的同時，還要保證有一定的節(jié)能性。因此，220KV變電站的設計內容應該包括無功補償與諧波治理，這兩項技術對提高電網(wǎng)運行的節(jié)能性有很大幫助。舉例說明，220KV變電站如果裝配了電容器補償設備，那么在用電高峰期功率因素高于0.95時，電容器補償設備就可以將10～30%的主變容量當做無功補償?shù)娜萘俊?/p>

5 結語

隨著社會的不斷進步，經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的日常生活越來越離不開用電，電力資源對人類的重要性越來越強，電網(wǎng)安全已經(jīng)成為了社會公共安全中的重要組成部分，對社會的穩(wěn)定發(fā)展有重要影響。因此，保證電網(wǎng)運行的安全與可靠意義就十分重大。但是，我國目前的電網(wǎng)安全現(xiàn)狀并不樂觀，電網(wǎng)規(guī)劃與電力設計中還有許多問題需要解決。因此在之后的電網(wǎng)規(guī)劃與電力設計中，一定要將電網(wǎng)的安全性放在重點考慮范圍內，嚴格遵守國家的相關規(guī)定，充分考慮變電站的電壓等級、配電的可靠性與安全性、符合轉移等，整體提高電網(wǎng)的安全性。

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