220KV及以下電壓等級的電力系統規劃與合理布局淺析

周培江

新疆生產建設兵團第九師熱電有限公司 834601

隨著我國社會經濟的快速發展，電能與人們的日常生活生產的關系更加密切，社會對于電力系統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，尤其是220kV及以下電壓等級的電力系統規劃設計面臨著更大的考驗。

1 電力系統規劃基本原則

電力系統與人們的日常生產生活關系密切，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，在電力系統的規劃設計中，最首要的原則就是電力系統的可靠性原則。其次，規劃設計還要有靈活性，方便過渡，以能滿足電力系統的近遠景，靈活地實現系統運行方式的轉換；最后，電力系統的規劃設計還要遵循經濟性的原則，在遵循設計可靠性和靈活性原則的同時，考慮到電網建設、運行及維護所需要的費用，盡可能地降低系統建設、運行維護中的成本，以能更好地實現電力系統社會、經濟等多方面的效益，促進變電站的良好健康發展。

2 合理規劃布局電力系統

220kV及以下電壓等級的電力系統的規劃內容主要包括電力負荷的預測和分析、電力電量平衡、電網設計規劃、電氣計算等幾個方面。

2.1 電力系統規劃

2.1.1 電力負荷預測和分析

在電力系統建設前，對包括系統的區域范圍、特征、系統和分地區的其他電源裝機容量、發電量及其比例關系在內的系統總體情況、電源情況及電網的現狀和運行進行分析，預測和分析周圍片區的電力負荷，是電力工程規劃設計的基礎。

對電力負荷進行預測和分析，通常是圍繞著國民經濟的運行和發展，對系統進行十年以內的中短期負荷預測。在實際工作中，可以利用序列預測法、模糊理論或專家系統等方法，依據歷年來片區電力荷載的數據，結合系統所在區社會經濟發展現狀及發展規劃，設計出包括系統的逐月最發負荷及用電量、年總用電量在內的系統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測，以便于后期繼進行設計方案敏感性的分析工作。

2.1.2 電源方案設計

(1)電源規劃情況及出力

電力電源分為統調電源和地方電源兩大類，電源的規劃是電力系統規劃設計的核心，統計周邊電網的電源規劃，對電源的出力情況進行分析，是論證電力工程建設必要性的重要依據。

(2)電力電量平衡

電力電量平衡是根據電力荷載預測和電源處理分析（水電供電區電力系統還應考慮到水能計算成果），對項目所在區、供電區域進行電力、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，并對計算的結果進行分析，根據分析結果合理規劃電力工程的布局和規模。

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

2.1.3 電網方案設計

電網方案設計應當在滿足供電區電網規劃中的相關要求的基礎上，綜合考慮系統的負荷狀況、電源的負荷點以及電力系統建設、運行維護費用等，從實際出發，確定電網電壓等級、聯接方式、變電站位置以及系統與外系統的聯網方式，確保電網的發展與電源的發展相配套，保證其能夠適應電源和負荷的變化，且與長期的發展目標相一致。

(1)電壓等級及電網結構

220kV及以下電壓等級的電力系統電網的方案設計中，電網電壓的質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最高運行電壓、正常情況下變電站一次側母線的運行電壓不低于電網額定電壓的0.95倍，以及最低運行的電壓不應影響到電力系統同步穩定、電壓穩定及下一級電壓的調節等要求。選擇電壓等級時，應綜合考慮5～10年內輸變電容量、輸電距離等因素，使其能夠使用電網的現狀和發展規劃，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小于2。

(2)發電廠接入系統

在選擇接入系統方式、出線電壓等級及回路數的過程中，應當綜合考慮發電廠的規劃容量、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短路水平的要求、系統開發實施方案、系統的安全穩定、節能降耗、電網新技術的應用等多種因素，確保電廠送出線路有至少兩個回路，以保障系統供電的穩定。

小水電站的接入系統設計應滿足《小水電站接入電路系統技術規定》的相關要求。

2.1.4 電氣計算

潮流計算、無功補償計算以及穩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的規劃的主要內容。

(1)潮流計算

潮流計算是根據供電區供電系統潮流分布的特點，對電網中功率和電壓的分布進行計算，它是電力系統規劃設計中最基本的計算，通過對220kV及以下的電網設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中各節點處的電壓，根據計算結果對系統的運行的可靠性、元件的性能進行分析，能更好地保障系統接入方案的合理、可靠和經濟實用。

（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，改善供電環境的一種裝置，它是供電系統中一個非常重要的組成部分，合理的補償裝置的選擇，能夠充分地發揮出其在系統中的作用，提高電網功率因數，最大限度地減少網絡的耗損，從而提高電網的質量。

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相機或者靜止無功補償裝置，在無功平衡的基礎上還應當安裝調壓裝置，以滿足電壓質量標準的要求。電網的無功補償應遵循分層分區和就地平衡的原則，同時要充分考慮到水電站的無功調節能力。

(3)穩定和短路電流計算

在潮流計算的基礎上，通過對系統進行暫態穩定計算、電壓穩定計算等各種穩定計算，能夠對接入系統方案中的運行參數進行有效的校驗，從而確保各參數能夠滿足系統安全穩定運行的要求。在穩定計算中，一般是采用恒定暫態電勢模型，現有設備的參數按照實際參數，沒有完整參數時，可以按照同類設備的參數進行計算，根據計算的結果，如果接入系統方案中的運行參數不能滿足穩定的要求，就須采取一定的措施，提高穩定性。

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，這一計算的結果是電氣設備選型的主要依據。在電力系統設計中，應當按照遠景水平年來計算短路電流，即是對系統設備在投運10年后的系統發展進行三相和單相短路電流計算，以保證電氣設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 電網布局

在配電網規劃中，35V變電所的位置及數目對電網整體結構的合理性有著較大的影響，變電站的位置通常是由供電區的負荷密度和供電半徑決定，在進行方案設計時，應綜合考慮供電區的地理環境、建設所需的費用等，選擇相對最優的位置。變電所的容量應考慮用電地區的負荷特點及地區的經濟發展水平等進行設計，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，可以進行適當的調整，但其容量不應小于1MVA。

電網布局即是指變電所布點與線路連接，對農村電網而言，具體包括35KV變電所的選址和10KV配電網接線的走向，在進行電網布局設計時，應根據工程建設的具體要求，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，提出合理的設計方案。以新疆農九師35KV及以下電力建設改造升級工程為例，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，按照給定的線路允許供電半徑及允許損失電量百分數，將兩個系數相除即可以得到兩個電壓與線路長度的比例關系。

3 結語

另外，由于新疆地區氣候環境的特殊性，對電力系統進行規劃設計時，還應在一定程度上考慮到電力系統抗災性的要求，通過建立差異化的電網設計建設標準、對不同等級電源分層、分類、分區接入電力供應系統等措施，保證電源與電網的建設進度、電源布局與電網結構、電源容量以及不同電壓等級的發電能力與輸變電容量的協調一致，從而更好地提高電力系統的質量，保障系統供電的安全可靠。

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