電網規劃與電力設計對電網安全影響探究

楊宇濤

摘 要：隨著社會的發展，人們生活水平的提高，對電力行業的要求也越來越高，不僅是對電能品質與容量的要求，還有電力傳輸安全與穩定性的要求。電力企業想要保證電力傳輸的安全與穩定，就必須做好電網規劃，這是最重要也是最基礎的工作。本文分析了電網安全規劃的相關原則，探討了電力安全設計的主要工作內容。

關鍵詞：電網規劃；電力設計；電網安全

電網規劃與電力設計是對電力傳輸的狀態、規模、質量、安全等進行管理與設計的一項工作，電網規劃是指建設電網之前對電網中線路、回路等的規劃，還包括對建設電網過程中成本投入、安全性、穩定性等的考慮；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。電網規劃與電力設計都對電網的安全性有著較大影響，考慮到這一因素，就必須對電網規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運行的安全性，減少因為工作失誤引起大安全事故。

1 電網規劃在電網安全運行狀況下的規劃原則

1.1 合理選擇電壓等級

在進行電網規劃時，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的整體規劃，也是保證電網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，在電網規劃時取消了城市中35KV的電壓，而在郊區卻仍供給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 確保電網供電可靠性

電網供電有兩個最基本的原則，一個是可靠性，另一個是安全性。而為了保證電網運行的安全性，首先要保證電網的合法性。例如，電網規劃的內容必須符合我國出臺的《電網規劃設計準則》。安全性與穩定性要滿足我國相關法規中的“N-1準則”與“N-2準則”。N-1準則是對電網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，而有的企業開始重視N-2準則。

3 電網負荷轉移能力

3.1 電網符合轉移能力主要包括以下幾項能力：

3.1.1 配電網必須滿足供電能力

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

3.1.2 中壓配電網擁有備用容量

一般情況下，中壓配有50%的裕度，當電網中出現故障導致無法供電時，利用中壓配電網的裕度就可以實現繼續為用戶供電，保證電網的可靠性。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 電力設計在電網安全運行狀況下的設計原則

電網的電壓等級不同，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變電站的設計規模

在設計之前應先調查清當地的用電需求，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，力求在保證電網運行安全性的前提下用最少的成本發揮出變電站最大的能力。100KV變電站的電力設計規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，要合理選擇電網的連接形式、回路數量、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，這樣可以保證電網運行的穩定性與安全性。例如某城市，有一座110KV 的變電站，規模為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，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變電站的規模應該全面擴大，以確保電網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，也不會出現電壓過高或過低等現象，保證電網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，進一步提高電網的安全性與可靠性。

在設計時還要考慮到電網運行的安全與節能，在保證電網運行安全性與可靠性的同時，還要保證有一定的節能性。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運行的節能性有很大幫助。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的容量。

5 結語

隨著社會的不斷進步，經濟的快速發展，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，電網安全已經成為了社會公共安全中的重要組成部分，對社會的穩定發展有重要影響。因此，保證電網運行的安全與可靠意義就十分重大。但是，我國目前的電網安全現狀并不樂觀，電網規劃與電力設計中還有許多問題需要解決。因此在之后的電網規劃與電力設計中，一定要將電網的安全性放在重點考慮范圍內，嚴格遵守國家的相關規定，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，整體提高電網的安全性。

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