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一、根据有关要求确定规划区域范围。
二、负荷调查
要规划好配电网,首先,弄清负荷分布状态,并预测一定时期内的变化,方法如下:
1、查阅历史档案资料,弄清本区10年供电情况,计算出平均增长率。在预测一般用户7年后的负荷时,我们就是以这个增长率为基础,根据具体情况调整后做出的。
2、调查现有用户,核实本区全部配变及其容量、供电量、地理位置等。
3、查阅近两年的调度日志,了解本区总负荷,以便与用户负荷互相参照。
4、统计各居民区低压配电网的数据,这些低压负荷也是中压电网的负荷。
5、走访规划区内建筑施工现场和有关单位,把涉及到将来用电增加的项目也折算成负荷参数。
通过以上负荷数据的收集整理工作,规划区内各处的负荷基本摸清。我们把各类负荷数据统一折算为配变容量和用电量2个参数,最后画出一张比较详细的负荷地理分布图,把这2个参数和居民户数按实际地理位置标在图上。
三、中压配电网规划的步骤
根据中压配电网规划的需求者的不同,有两种规划步骤:
1、在电力系统规划中的中压配电网规划的步骤:
城市中压配电网应根据变电站布点、负荷分布、负荷密度和运行管理的需要制定近期规
划。
其步骤如下:
(1)根据变电站布点、负荷密度、供电半径将城市分成若干相对独立的分区,并确定变电站的供电范围。
(2)根据分区负荷预测及负荷转供能力的需要,确定中压线路容量及电网结构。
(3)为适应中压配电网安全可靠供电要求,应结合中压配电网结构同步开展配网自动 化规划。
2、对分区、组团及用地地块的中压配电网规划的步骤:
(1)根据高压变电站布点、变电站的供电范围,将研究区域分成一个或若干相对独立的供电分区(必要时根据街道居委会的行政区划及用地产权调整供电分区边界)。
(2)根据分区负荷预测及负荷转供能力的需要及电网结构,扩大研究各高压变电站的供电范围的供电负荷分配,验算研究区域内的中压线路可供容量。
(3)若不能满足需要时,应从增加新的供电线路或插入新的高压变电站,再验算研究区域内的中压线路可供容量。
(4)根据线路容量验算结果,对具体的客户端受电装置从本级电网引入路由,和对已有通道的利用和新建通道的规模。根据智能电网的需求确定负控装置的信号通道。
四、中压公用配电网规划
(一)中压配电网规划原则
中压配电网的规划应符合以下原则:
1、中压配电网应依据变电站的位置、负荷密度和运行管理的需要,分成若干个相对独 立的分区配电网。分区配电网应有大致明确的供电范围,一般不交错重迭,分区配电网的供电范围应随新增加的变电站及负荷的增长而进行调整。
2、变电站中压出线开关因故停用时,应能通过中压配电网转移负荷,对用户不停电。
3、变电站之间的中压环网应有足够的联络容量,正常时开环运行,异常时能转移负荷。
4、严格控制专用线和不带负荷的联络线,以节约线路走廊资源和提高设备利用率。
5、中压配电网应有较强的适应性,主干线导线截面宜按规划一次选定,在不能满足负荷发展需要时,可增加新的中压供电馈线或建设新的变电站,并为新的变电站划分新的供电分区。
(二)城市配电网络
1、城市公用配电中压线路、电缆网络、开闭所、电缆分支箱应按中长期规划一次建成,并留有扩充接口。
2、根据负荷预测,确定变电站供电范围、中压出线回路数和出线走向。
3、市区10kV配电线路的供电半径一般不大于2.0km,20kV配电线路的供电半径一般不大于4.0km;配电线路应根据线路的长度、负荷的密度和客户数量进行分段,形成多区段、多连接的开式运行网络。一般分为3至5段为宜。
4、配电主干网应根据配电网的分类情况采用环式或格式网络结构,开环运行:
A类:单条线路合理分段,相邻线路“手拉手”,所有线段保证2个及以上电源,开环运行,按照自然发展,形成“三分段四联络”网格式结构,以满足该类地区对供电可靠性的特殊要求。
B类:单条线路合理分段,相邻线路“手拉手”,保证主干线上每段线路双向受电,并提高互供能力。
C类:单条线路合理分段,逐步实现相邻线路“手拉手”。
同一主干线路参与负荷转移的线段应选用同一规格的导线,以适应负荷转供的需要。
(三)供电可靠性要求
供电可靠性是指对用户连续供电的可靠程度,应满足下列两个方面中的具体规定:
1、电网供电安全准则。
城网的供电安全采用N-1准则,即:
中压配电网中一条架空线,或一条电缆,或配电室中一台配电变压器发生故障停运时:
a.在正常情况下,除故障段外不停电,并不得发生电压过低,以及供电设备不允许的过负荷。
b.在计划停运情况下,又发生故障停运时,允许部分停电,但应在规定时间内恢复供电。
中压配电网的负载率:
a.电缆配电网一般有两种基本结构:
①多回路配电网,其应控制的最高负载率与公式(4-1)相同。
②开环运行单环配电网,其正常运行时应控制的最大负载率计算与双回路相同。
电缆配电网应由两个或两个以上回路组成,一回路停运时,应在两回线之间自动切换,使总负荷不超过正常运行线路的安全电流限值(热稳定电流限值),线路正常运行时的最大负载率应控制为:
(4-1)
式中N――同路径或同一环路的线路回路数;
b.架空配电网为沿道路架设的多分段、多连接开式网络。虽然每段有一个电源馈入点,当某一区段线路故障停运时仍将造成停电。为了能够隔离故障,达到将完好部分通过联络开关向邻近段线路转移,恢复供电的目的,线路正常运行时的最大负载率应控制为:
(4-2)
式中:M ― 线路的预留备用容量(kW),即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷;
P ― 对应线路安全电流限值的线路容量(kW)。
c.由于电缆故障处理时间长,一般不采用放射形单回路电缆供电。
2、满足用户用电的程度。
电网故障造成用户停电时,允许停电的容量和恢复供电的目标是:
A、两回路供电的用户,失去一回路后,应不停电。
B、三回路供电的用户,失去一回路后,应不停电, 再失去一回路后,应满足50~70%用电。
C、一回路和多回路供电的用户,电源全停时,恢复供电的时间为一回路故障处理的时间。
D、开环网路中的用户,环网故障时需通过电网操作恢复供电的时间为操作所需的时间。
(四)中压配电网的组成
市区中压网的组网原则:
(1)城网配电设施(开闭所、配电室、箱式变、线路等)作为城市建设的配套工程,应配合城市改造和开发新区规划,进行同步规划、同步建设。
(2)配电网建设主要依城市道路网而建,城市规划应结合市区道路的新建或改造,每条主干道均应建设电缆(含信息网)通道,次干道上应由城市规划部门明确留有架空线路走廊和电缆通道。
(3)由于电缆的供电能力大,事故率低且不影响市容,已被大、中城市普遍采用。
(4)市区内一个变电站一般有1/2以上出线与周围两个或以上相邻变电站互边互供,保证市区中压配电网结构满足供电安全N-1准则的要求。
(5)线路多分段、适度联络,优先采取线路尾端联络,加强对线路大支线的联络。
(6)变电站中压侧每台主变最多出线12回,按照负荷情况逐年实施。
五、需求侧中压电压网规划
(一)负荷预测
因研究区域较低小,甚至只是一个项目地块,负荷用地用途影响较大。故不能完全采用一般电力规划负荷预测方法。
1、对较大工矿企业用户可用采用以其生产能力的估算指标的负荷预测,确定用电户数。
2、对数量较多的小型工商业用户等第一、二产业可采用行业用电指标估算用电量。
3、对处于方案设计阶段的公共建筑可采用单位指标法预测用电负荷和用电户数。
4、对于现阶段较突出居住用地的负荷预测,可采用《居住区供配电设施建设标准》方法预测。
以下介绍此种预测方式:
(1)根据研究地块的面积和容积率估算项目地块的建筑面积;
(2)根据《城市居住区规划设计规范》和项目地块的具体要求确定各种配套公共建筑的建筑面积后,依《全国民用建筑工程设计技术措施__电气》估算各配套公共建筑的用电负荷;
(3)居住区用电容量按以下原则确定:
①建筑面积120m2及以下的,基本配置容量每户8kW;建筑面积120m2以上、150m2及以下的住宅,基本配置容量每户12kW;建筑面积150m2以上的住宅,基本配置容量每户16kW。
②公共服务设施应按实际设备容量计算。设备容量不明确时,按负荷密度估算:办公60~100W/m2;商业(会所)100~150W/m2。
③根据居住区内建筑物及配套设施负荷性质不同可分为一、二、三级负荷。
④配变安装容量应按不小于0.5的配置系数进行配置。
(二)受电装置
1、居住区配变的容量宜采用315~500kVA,油变的容量不应超过630kVA,干变的容量不应超过1000kVA。专变按《35KV及以下客户端变电所建设标准》要求确定。
2、电源要求
(1)居住区一级负荷应由双电源供电。
(2)居住区二级负荷宜由双回路供电。
(3)居住区三级负荷一般由单电源供电,可视电源线路裕度及负荷容量合理增加供电回路。
(三)中压供电
1、新建居住区应采用电缆线路、户内开闭所和配电所方式供电,或采用户外环网柜、电缆分支箱和组合箱式变压器方式供电。或两者相结合的方式实行环网供电。
2、当用户的报装容量在6MVA~30MVA时,宜从变电所单路或多路专线供电,如附近有110kV电源时,可采用110kV电压等级供电;当用户的报装容量在630kVA~6000kVA时,宜从开闭所设专线供电;双电源用户可从变电所、开闭所或电缆分支箱各出一路供电。双电源应最终来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。
3、新接入电网的用户必须设前置环网柜,变电站新出线客户,前置环网柜必须与其他线路进行联络。
4、十二层及以上高层建筑应采用变电所方式供电。
5、配电所、环网柜每路出线所带配变不应超过5台,且容量不超过2000kVA。
6、中压电缆截面应力求简化并满足规划、设计要求,应按下表进行选择。
类 型 电 力 电 缆 (mm2)
主干线 400、300
分支线 240、120、70
环网柜联络线 400、300
箱变进线 70
分支箱进线 240
六、合理选择导线截面
由于配电线路有电阻,有电流通过时就会产生功率损耗,
其公式为:ΔΡ=3I²R•10ˉ³
式中:ΔΡ--三相输电线路的功率损耗(KW)
I-线电流(A)
R-线路相电阻(Ω)
其中“R”线路电阻在通过电流不变时,线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错,一般工程线路总的不下万米,大工程更是不计其数,造成电能损耗是相当可观的,所以减少线路能耗必须重视。在具体工程中,线路上电流一般是不变的,那么要减少线损,只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρL/S,即与导线电阻率ρ、导线长度L成正比,与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑:
1、尽量选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之。
2、尽可能减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路。
3、增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量,热稳定,保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用,由于节约能耗而减少了年运行费用,综合考虑节能经济时还是合算的。
七、合理进行无功补偿
功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗,从而达到节能目的。由于无功补偿对电网的安全、优质、经济运行具有重要的作用,合理选择无功补偿方案和补偿容量,有效的提高系统的电压稳定性,保证电网的电压质量,提高发输电设备的利用率,降低有功网损和减少发电费用。
1. 变电站集中补偿
变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等,主要是平衡输电网的无功功率,改善输电网的功率因数,提高系统终端变电所的母线电压,补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。
2. 配电线路固定补偿
配电线路补偿是通过在线路杆塔上安装电容器实现的无功补偿,主要提供线路和公用变压器需要的无功,关键是选择补偿地点和补偿容量。补偿点不宜过多,补偿容量也不宜过大,避免出现过补偿现象,可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护。线路补偿适用于功率因数低、负荷重的线路。
八、优化模拟计算
整个规划过程主要有3个环节:调查勘测、规划设计、模拟计算,这3个环节重复进行直到设计方案满意为止。主干网络的规划方法是在规划设计图上根据地形情况和负荷分布特点凭经验先设计画出干线及大分支,然后把画出的线路地理坐标和各个分布负荷容量及其坐标输入计算机。我们编写的程序让计算机经过数据转换后自动模拟电网带负荷运行,计算出各种运行参数。用这种方法做出几个可行的电网方案并逐个计算经济技术指标,改进优化设计,从中筛选出一个最佳方案。
九、电网规划后达到的效果
1、安全性提高:规划后的电网没有交叉供电问题,供电出口、支线和各片用户的关系明朗,减少误操作。设计严格按照有关安全标准,采用新设备安全性能高。
2、增加供电可靠性。
3、电压质量提高:正常运行时,规划期内全网所有用户在任何负荷下,电压质量都是合格的。
4、供电能力增加:规划后的电网各线路负荷分配均衡、主干布局合理、导线截面增加、供电半径减小。
关键词:电网规划;方法;供电区域
中图分类号: U665.12 文献标识码: A
1 供电模式
目前应用较多的电网建设模式为典型设计模式和通用设计模式。典型设计方案主要包括初步设计阶段的变电站典型设计方案、配电站典型设计方案、线路典型设计方案等。通用设计方案则主要包括变电站、配电站、线路等组成模块的施工设计方案。
近年来提出并得到推广应用的供电模式是规划设计阶段的典型设计模式。本文供电模式为界定了电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素的电网规划设计方案,深度介于电网规划与初步设计之间,属于典型设计范畴供电模式以电网规划理论、规程规范为支撑,在电压等级匹配、供电半径优化、电网布局优化等基础上,对电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素进行优化配置。图 1 为供电模式制定方法,图 2 为供电模式要素。
供电模式将典型设计拓展到了电网规划设计领域。目前施工设计阶段和初步设计阶段的典型设计方案服务于供电单元的标准化建设,供电模式则从电网建设的源头入手,服务于全供电系统的标准化建设。
2 区域供电
区域供电中的“区域”是指需要规划或建设的供电区,供电分区及一个或多个用户占用的区块、子区域。在应用供电模式编制某地区电网规划方案时,需要以该地区用电需求为出发点。区域供电充分考虑各区域供电需求的差异化,以供电区域需求为核心制定区域电网规划方案,在各子区域规划的基础上形成全规划区的规划方案。
区域供电思想可概括为:按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又相互独立的供电区域;根据各供电区域的实际情况,综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素,分情况采用合理的电压等级、电网结构、设备型式、生产管理及用电服务技术手段;考虑供电区域特别是相邻、相嵌套区域的供电系统的相互影响及制约因素,采用由下至上的规划设计顺序(即先规划较低电压等级电网再规划较高电压等级电网)制定各供电区域的电网规划方案,最后通过优化组合制定全供电区的电网规划方案。
电网规划设计具有以下特点:
1)电网之间相互影响又相互独立。
2)各供电区域/用户的供电系统之间相互影响又相互独立。
3)各级变电所/配电站的分布由用户/供电区域或下级电网决定。
4)电网接线/结构由上级电网及本级变电所的分布情况决定。以上特点表明在规划某电压等级或区域/用户电网时可相对独立地规划另一电压等级或区域/用户电网,同时也表明完全可以由下往上制定电网规划方案,而电网接线特别是高压电网接线需要考虑上、下级电网布局,即在规划中需要考虑上、下级电网的相互影响。
电网规划设计特点表明从用户/区域出发采取由下至上的顺序进行规划具有理论及技术的可行性,电网规划设计实践也证明了基于区域供电的电网规划设计方法符合电网发展规律,切实可行并且易于实施。
按照区域供电思想,全供电区电网规划方案的制定包含纵向组合和横向优化 2 个过程。纵向规划是从用户到供电区域,然后再到全供电区的过程,或者说从低压到中压,再到高压的过程,为组合过程;横向规划是对供电区域某电压等级规划方案的制定过程,如制定变电站分布、变电站规模及高压电网结构方案等,为优化过程。
图3 为基于区域供电思想进行电网规划设计的流程。区域供电思想可为模式化电网规划提供理论支持。
3 模式化的电网规划设计
3.1 可行性分析
模式化的电网规划设计方法基于区域供电思想,从区域供电需求出发,选择相适应的供电模式制定电网规划方案。该方法采用由下至上的规划设计顺序,制定各供电区域的电网规划方案,进而优化组合确定全供电区的电网规划方案。按照经济水平、负荷性质、区域功能等对供电区域(含供电分区、子区域)进行划分,并可提炼出具有代表性的典型供电区域,实际供电区域可以分解为 1 个或多个典型供电区域。同类型供电区由于负荷特性、供电需求等各方面与某典型供电区域相同或相近,可直接采用该典型供电区域的供电模式。因而,采用区域供电思想进行电网规划时,各区域可采用相应的供电模式同时进行规划。
3.2 供电区域划分与分类
不同供电区域有不同的供电需求,不同的供电需求对供电模式有不同的要求。应用模式化规划方法编制规划方案时,需要对供电区域进行划分和分类,区域划分时应考虑与可采用的供电模式适用条件的一致性,以便进行供电模式选择。具体划分及分类方法如下。
供电区域划分。
供电区域可以按行政区划、区域功能或地理方位等标准进行划分:
①以行政区划为标准进行供电区域划分。
从全国范围看,供电区域可以省、市、县为标准进行划分,在同一个县以行政区划为标准可将供电区域划分为县、乡(镇)、村 3 个层次的供电区域。
②以区域功能为标准进行供电区域划分。
区域功能主要有居住、工业、公共设施(包括行政办公、商业、体育、医疗、教育科研、文化娱乐及其他公共设施)、农业生产、农副业加工、道路广场、公园绿地等。以区块功能为划分标准,可将供电区域划分为居住区、工业区、行政办公区、商业区、商住混合区、医疗用地、教育科研区、文化娱乐区、农业生产区、农副业加工区、道路广场、公园绿地等。
③以地理方位为标准进行供电区域划分。
依据地理位置的独立性、特殊性等条件,可将供电区域划分为县城、城郊、开发区、乡镇中心区、乡村、自然村等。
3.3 供电模式制定
选择若干个具有代表性的供电区域,制定出该类供电区域的规划设计方案,并作为同类型供电区域的供电模式。
供电模式的制定主要考虑 3 个方面:
1)适用条件和范围。该方面主要考虑供电模式适用的经济水平、负荷水平、负荷性质、地理环境等。
2)典型供电区域的电压等级。根据供电区域负荷水平,按需要的最高电压等级对区域进行分类,并制定该区域最高电压等级电网的规划方案,该规划方案即为此类区域的典型供电模式。
3)供电模式的深度。电网规划方案可包括电网布局/结构、接线方式、供电单元以及装备等各方面,也可只包括其中一个或几个方面,可根据实际需要确定,较简单的供电模式可以只包括电网接线方式。为提高供电模式对具体规划方案的指导性,供电模式的深度宜适当向初步设计深度靠拢。
3.4 典型供电模式的选择
根据划分后的各供电区域的相关指标(如经济水平、负荷水平、负荷性质、需要的电压等级等)选择相适应的供电模式。供电模式选择时,需要考虑以下几个方面:
1)电压等级。根据区域负荷水平确定该区域需要的电压等级,并在相应电压等级的供电模式中选取该区域供电模式。如某工业园区需要的最高电压等级为 110kV,如果只需制定 110kV 电压等级电网规划方案,则直接在 110kV 供电模式中选取;如果需要制定 110、10 kV 电压等级的电网规划方案,则需要对供电区域进行划分,并选择合适的 110、10kV 电压等级供电模式。
2)对供电可靠性、环境等方面的要求。原则上供电模式选择时需要参考同类型区域的供电模式,但由于实际情况的复杂性,可以根据供电可靠性、环境等选择与之相适应的供电模式。
3)深度和适用性。
3.5 模式化电网规划设计步骤
模式化电网规划设计步骤具体内容如下。
1)按照常规电网规划设计方法收集、整理资料,然后将规划区按行政区划、区块功能、地理环境等条件将其划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域,并进行负荷预测。
2)选择与各供电区域相对应的供电模式。
3)将选定的供电模式与各供电区域实际情况相结合,制定各电压等级电网的具体规划方案。
4)将各供电区域规划方案进行组合优化,制定规划区的电网规划方案,并对各供电区域的规划方案进行调整,调整方法如下:①先将某中压供电区域包括的各低压供电区域电网规划方案进行组合,并确定配电变压器的分布情况。若只需制定低压电网规划方案,则不需进行以下各步骤。
②根据配电变压器的分布情况,对该中压供电区的中压电网规划方案进行优化,并对各低压供电区域的电网规划方案进行调整。
③重复①、②,制定所有中压供电区域的中、低压电网规划方案。若只需制定中、低压电网规划方案,则不需进行以下各步骤。
④将某高压供电区域的各中压供电区的电网规划方案进行组合,并对上级变电站布点、供电范围及主变容量等进行优化。
⑤重复④,制定所有高压供电区域的变电站规划方案,并对各中压供电区域的中压电网规划方案进行调整。
⑥依据高压变电站规划方案,提出高压电网的上级电网规划建议,并制定高压电网接线方案。
⑦形成包括不同电压等级涉及电网布局、供电单元和电网装备各要素的电网规划方案。
图 4 为模式化电网规划设计流程。
3.6 模式化电网规划设计方法的特点
模式化电网规划设计方法与传统电网规划设计方法既一脉相承,又具有自身特点:
1)模式化电网规划设计方法根据区域、用户实际情况选择合适的供电模式形成电网规划方案,是一种由下至上或电压等级由低到高的电网规划设计方法。
2)模式化电网规划设计方法采用纵向组合、横向优化的方法实现全地区的电网规划方案编制,符合电网建设的规律。
3)对相同、相近的供电区域采用相同的供电模式,符合电网规划的精细化管理、集约化发展的要求,可以促进电网标准化建设。
4)可提高电网规划设计效率和规划质量,并可拓展现有电网规划边界。
4 结论
1)基于区域供电思想的电网规划设计方法,采用由下至上的规划顺序,从供电区域出发制定区域电网规划方案,依据供电区域的供电需求、特性选择同类典型供电区域的供电模式,在各供电分区规划的基础上形成全规划区的规划方案。
2)区域供电思想及模式化电网规划方法具有理论及技术的可行性,符合电网规划规律,且易于实现。
3)作为典型供电区域电网规划方案的供电模式,具有可复制性、移植性,可以应用到相同类型、相似供电区域的电网规划设计中。
4)模式化电网规划方法有助于电网标准化建设,能够满足电网规划的精细化管理、集约管理和“大规划”的要求,同时也是一种集规划、设计于一体并拓展了现有电网规划边界的优化规划方法。
5)模式化电网规划设计方法主要适用于配电网规划设计。
参考文献
[1] 肖峻,罗凤章,王成山,等.电网规划综合评判决策系统的设计与应用[J].电网技术,2005,29(2):9-13.
关键词:电网规划;风险评估;可靠性
中图分类号: U665 文献标识码: A
引言
随着我国电力需求的快速增长, 电网建设规模不断扩大, 电力系统的安全可靠问题日益成为用户和电力部门共同关注的焦点。近年来, 世界各地多次爆发的大规模停电事故给人民生活、社会安定带来了巨大冲击, 保证系统的可靠供电成为电力部门的首要任务.
本文将风险评估理论应用于电网的规划设计,提出了对电力系统事故发生概率和事故后果进行综合评估的模型和算法。通过工程案例应用分析,论证了风险评估方法在电网规划设计中的可行性和实用性, 为发展和完善传统的电网规划设计方法提供了一种新的思路。
一、引入风险评估的必要性
目前电网规划设计研究大多数集中在满足未来负荷需求的基础上,确定待建输电线路的数量和位置以使总的投资成本最低这样一个问题。在这种规划设计思路指导下,规划设计人员将根据未来电源和负荷的预测情况,构建合理的电网框架结构,并通过常规的短路电流及稳定校验等电气计算,最终确定所采用的规划设计方案。这种规划设计方案的比选原则,主要考虑了初投资等电网规划中的经济性问题,对系统的可靠 性则 普遍 采用 N-1安全准则校验,并且仅考虑预想事故发生后的静态安全约束。因此,必须在电网规划中对事件发生的概率和后果进行综合评判,这里将引入系统风险的概念。风险和可靠性存在若干相通的含义,分别描述同一事实的两个方面。更高的风险意味着更低的可靠性,反之亦然。风险定量评估的目的在于建立表征系统风险的指标,即能够综合考虑失效事件发生的可能性和这些事件发生后果的严重程度。显然,一种可行的选择就是在工程规划、设计、运行和维修中引进风险管理,以使系统的风险水平保持在可接受的范围内。
二、风险评估模型和指标计算
对电网规划方案的风险评估,可采用状态枚举法或蒙特卡罗模拟法。蒙特卡罗模拟法便于处理负荷的随机变化特性,计算量几乎不受系统规模和复杂程度的影响,但其计算时间较慢;而状态枚举法一般用于元件失效概率较小或者运行工况较为简单的情形。由于在电网规划设计阶段,更着重于各个规划方案之间的横向比较,而对模型和参数的准确性要求不高;另一方面规划设计出的方案往往具有较强的承载风险能力,因此本文采取在应用上更为灵活的状态枚举法进行系统规划方案的风险评估,同时制定合理的简化原则以降低计算的复杂程度。
2.1 风险指标计算方法
基于潮流过负荷校验的风险指标计算是指,利用n-r预想事故扫描(潮 流 分析)确定系统的失效状态(线路过负荷或者节点低电压),进而进行风险指标计算。具体方法和步骤如下:(1)建立多级负荷水平根据系统年负荷预测曲线,将负荷水平划分为若干等级并形成相应的分析案例。对每一级负荷水平案例分别进行风险指标计算。(2)利用枚举技术选择并确定系统状态系统状态概率按下式计算:
其中:P(s)是仅考虑元件停运事件的系统状态s的概率;nd为在系统状态s中不可用的元件数;n为系统元件总数;Ui、Uj是元件i与j的与停运相关的不可用率:
式中:λi为元件与停运相关的失效率(失效次数/年);μi=8760/MTTRi为 元 件i与 停 运 相 关 的 修 复 率 (修 复 次 数 /年 );M T T R i为元件i的平均停运时间(h/次);fi为元件i的平均停运频率(停运次数/年)。在实际计算中,fi和MTTRi均可由历史统计数据获得,λi由式(2)经变换后求取:
(3)预想事故分析针对给定状态进行潮流过负荷/节点低电压校验。如果系统存在过负荷线路或低电压节点,则记录该状态为一个失效状态。针对过负荷的线路,调整系统中各发电机的出力以消除过负荷,如仍然存在过负荷的线路,根据各负荷节点潮流灵敏度确定需要削减的负荷量。①计算系统和分项风险指标根据各级负荷水平下分析结果计算风险指标。
①负荷削减概率PLC
其中:Fi是多级负荷模型中第i个负荷水平下系统全部失效状态的集合;NL是负荷水平分级数,由实际负荷数据确定;Ti是第i个负荷水平的时间长度(h);T是负荷曲线的时间期间全长(h),通常为一年。
②期望缺供电量EENS(MW·h/年)
其中,C(s)是状态s的负荷削减量(MW)。
③期望负荷削减频率EFLC(次/年)
其中,m(s)在不考虑降额状态时即为系统元件的总数。
④负荷削减平均持续时间
ADLC(h/次 )
式(4)~(7)适用于各个母线、分区或整个系统的指标计算。对于母线/分区指标,Fi是只涉及到与某一母线/分区负荷削减相对应的系统失效状态集合;对于系统指标,则是与任意母线负荷削减相对应的系统失效状态的集合。
2.2 风险指标计算简化原则
(1)预想事故重数简化
随着预想事故重数(r)的增加,系统枚举状态的规模也急剧增大,严重妨碍了风险指标的有效计算。为此,采取如下简化原则:1)假定位于不同区域的线路故障关联性很小,从而忽略其后果分析,即只考虑位于同区的多条线路同时发生故障;2)对于3重以上事故,假定其发生概率趋近于零,从而可忽略其后果分析,即不再计入风险指标计算当中;3)如果一个r重事故扫描的判定结果为失效状态,则假定与该事故相关的(r+k)重事故扫描的判定结果均为失效状态,且负荷消减量相同,从而忽略其后果分析。
(2)负荷水平等级简化
事实上,在进行多级负荷水平的风险评估时,应针对负荷曲线上的所有负荷水平分别进行分析,再根据负荷水平持续时间进行指标汇总,但负荷水平的多样性将直接导致计算分析规模的扩大。
三、电网规划设计的风险评估应用
首先,在明确的规划设计准则和清晰的规划设计目标指导下进行电网规划设计;其次,根据现有电网进行风险评估后的结果与相关的技术分析以及规划时间跨度内的负荷水平与发电规划,再结合电网运行人员的长期运行经验,提出有针对性地强化电网的有效措施,制定可行的规划设计方案以满足未来电网可靠性要求;最后,借助于风险评估工具对制定的每个规划设计方案进行可靠性预测分析与经济分析,最后依据总的投资成本最小或成本效益比最大的原则确定最佳规划设计方案。
四、结语
本文将风险评估理论与电网的规划设计相结合, 提出了综合电力系统故障发生概率和故障失效后果进行系统风险评估的模型和算法。通过对电网规划设计方案风险指标的计算, 实现了在电网规划设计中量化处理可靠性问题的目标, 进一步完善了传统的电网规划设计方法。
参考文献
[1]孙强,张运洲,李隽,王乐,曾沅. 电网规划设计中的风险评估应用[J]. 电力系统及其自动化学报. 2009(06)
关键词:配网系统自动化系统规划设计
中图分类号:TM7文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)02(c)-0000-00
1 配电自动化的定义
首先要给配电网自动化系统一个准确的定义,在相关的设计规范中已经针对其特点明确的给出配电网自动化的定义为“配电网自动化系统是一项利用现代计算机技术、电子技术和通信及网络技术,将配电网采集的相关数据以及电网自身的结构信息和地理图形信息等进行一个综合性的信息集成,一起来构成的一个完整的能够进行检测、保护与有效控制的系统。”采用配电网自动化系统的根本目的就是要有效提高供电网可靠性、改进电能质量,一次来保证向用户提供符合要求的服务,与此同时还能达到降低电网运行的费用、减轻工作人员的劳动强度、也减少人力的投资的目的。
2 配电网自动化的系统结构分层
在认识到配电自动化的实际内容就是对其辖区内全部的开关、开闭所以及配电变压所进行实时的监控和协调后,要实现其三遥功能、又要求其具备故障的识别和控制能力、还要求其实现与主站的配合与连接、最终达成整个配网运行的工况检测、网络重构与优化运行,这就对配电自动化的结构提出了更为严格的要求,事实上,配电自动化也是自动化系统的一种,但是它直接面对为数极大的用户,这就对其提出了更高的要求,即要有更先进的适应性和更强大的多系统接口能力。也就是说,配电网自动化与其他自动化系统相比较,最大的特点就是是其协调的集成的要求高,在对数据充分共享的基础上还要发挥整体系统的优良性能。
正是这些内容和要求决定了配电自动化系统是一个分层、分布、分级式的监控和管理系统,具体分为配调中心层、变电站层、中压层和低压层,详述如下:
2.1 配调中心层
配调中心局域网是整个配电网自动化系统中的最高指挥层,该网络是整个配电网自动化系统中的中心主站,其组成是一些共享着同一个数据库但实现着配网自动化系统中不同功能的服务器和工作站。硬件要求为符合国际的工业标准即可,操作系统的选用通常是WindowsNT,在这些配置的基础上还需要为之提供配套的软件支持,包括管理应用软件、配电监控软件、通信软件和数据库软件等,且应用软件的配置应以配网的实时数据库为基础来完成各自不同的自动化功能。由于其采用的是开放式和分布式的体系,故具有扩展性和兼容性。这一设计决定了配电网调度中心的建设应给予优先考虑,具体有三个方面的要求,一是数据库提供唯一的标准接口,二是实时数据与管理数据要结合利用,三是要具备灵活的和查询的能力。
2.2 变电站层
变电站层是配电网自动化系统中调配中心层直接作用与指挥的层,是直接隶属于调配中心层的下一级层次,也就是是调配中心主站与各变电站子站进行通信的局域网。变电站层的设计主要是基于两个方面的原因,一是需要对获取的信息进行分层,以此来降低中心层得处理负担,与此同时也可降低子变电电站层对中心层的依赖;二是因为在进行故障处理时是需要遥控开闭所出口断路器的,这一过程的实现就要求必须通过变电站的终端单元。变电站层得实现方式也是有两种,一是建设一套带通信的现场装置,二是利用已有的设备,增设运动通信设备即可。
2.3 中压网层
中压网层是配电网自动化系统中变电站层直接作用于指挥的层次,直接隶属于变电站层得下一级层次是以10kV的电力网络为依据的中压检测和控制网络。中压网层的主要功能就是完成配电网自动化系统的数据交换和控制,是配网自动化系统的核心所在,所以说,这一网络的实施胜败,就是决定自动化系统是否成功的关键,其实施的要点就在于控制方式和通信方式的选择。针对于这一问题,我们认为,通信是可以采用载波、光纤、无线或者是双绞线等不同方式的,当发展方向则应是载波和光纤的混合使用。不得不承认,配电网载波确实是存着很多不好处理的难点的,但是其对网络有着天然的适应性,以此可以预见在技术发展的大背景下,它依然将是配电层通信的主流选择。
配电自动化的控制模式也可以分为两个大的方面,分布式就地控制和远方集中控制,远方集中控制是现在的主流方式,这是因为远方集中控制适宜于现在的工程要求实际,能够承载强大的通信系统,能够担当现代电网的实际要求。
2.4 低压网层
低压网层是配电网自动化系统中的第四层网络,面向的是配电变压器低压侧负荷。低压层网起于各配电变压器的低压侧、终于各负荷的节点,这一结构就实现了对于个负荷节点的测量和监控,如负荷控制和自动抄表等,然后再通过中压层、局域网等与中心主站进行通信。制约低压网的主要问题还是通信问题,目前普遍使用的是双绞线和低压载波,但这还是有较大的问题,这是因为双绞线的敷设相当有难度,但低压载波的应用又有一定的不便。
3配电网自动化系统的基本功能
简要来说,配电网自动化系统的基本功能主要是SCADA功能、负荷管理功能、高级应用软件功能和AM/FM/GIS功能,在此不一一进行详述。
4配电网自动化系统的规划设计
在对配电网自动化系统进行实际的规划时,要注重总体与部分的和谐性,这一点可以利用分阶段分层次的思路,将整体划分为两个大的阶段来逐步实现:
首先就要求配电网自动化具备实时准确的采集数据的功能,也就是遥测和遥信的功能,在实际条件允许的情况下,还要求考虑增加遥控的功能。这些功能的实现就能够使自动化系统完成定位和故障警告的功能。与此同时要求配电生产MIS具备基于GIS的自动制图和设备管理功能,这是因为其他的相关功能都是在在这些功能满足的条件下才能够实现的。
其次就是在上一阶段完成的前提下保证配电自动化系统实现遥控功能,这就为故障自动隔离与供电恢复提供了最基本的可能性,也为进一步配置更高级应用功能提供了可能性。最后完成的就是全面实现配电生产MIS功能。
关键词:城市电网;负荷预测;变电站布点;网架结构;线路走廊
中图分类号:U665.12 文章标识码:A文章编号:
一、城市电网规划
经济的发展需要电力的保证,这是经济发展的一个重要原则。随着城市基础设施的不断完善,城市化进程逐步深入,为城市居民提供了更优质、舒适的生活环境。城市电网的规划不仅影响着城市化进程的速度,同时也影响着城市居民生活质量。因此需要对城市电网规划基本要求、步骤等做简单论述。
1.1 城市电网规划基本要求:
应满足向用户提供充足、可靠和优质的电能,而经济性、可靠性和灵活性是电网规划设计的基本要求。城市电网规划是通过收集规划区域内的原始资料,包括规划基础年的电量、最大负荷、分区情况、经济发展状况、经济指标、产业发展指标以及目前电网运行情况。通过对收集的资料进行分析当前城市电网存在的问题,提出解决当前电网问题方案。
1.2 城市电网规划基本步骤:
1)、根据收集的基础资料对区域进行负荷预测,确定负荷水平;2)、对当前负荷进行分析,确定需要变电站容量和电源情况;3)、进行电力电量平衡,确定变电站投运时间和需要新增的容量;4)、论证系统的合理供电范围和相应的电源建设方案,明确送电线路的送电容量及送电方向;5)、优化网络建设方案,包括电压等级、网络结构及过渡方案;6)进行必要的电气计算,如潮流计算、短路计算、无功补偿计算等;7)、对电网规划进行经济技术比较分析,使得电网的建设和运行费用最小。
1.3 城市电网规划目的和意义:
城市电网规划是以采用科学的方法确何时新建或改建何种电力设施,使得未来电网能够满足:1)、用户负荷发展和电网技术要求,安全可靠地为用户提供所需要的电能;2)、符合城市发展规划建设,使得电网发展与城市发展相协调统一;3)、在满足上述目标的同时达到经济效益最大化、社会效益最优化。4)、科学合理的确定变电站容量、位置和供电范围,规划线路走廊,提高电网运行管理的灵活性。5)、为合理安排发输变电工程及项目的投产时间,提高当地资源利用率。
二、变电站布点
在城市电网规划中,变电站布局是否合理,容量匹配是否得当,将对整个城市电网能否安全、经济、合理的运行起到至关重要的作用。需要在准确预测地区负荷分布的基础上,以满足负荷发展要求为基本准则;结合地区网络及城市建设的特点来综合考虑。
1 变电站站址的确定
1.1 接近负荷中心:选择变电站站址时,首先需弄清楚本变电站的负荷性质、负荷分布、供电要求,变电站在系统中的地位和作用。选择靠近负荷中心的位置作为变电站的站址,以减少电网的投资和网损。
1.2 使地区电源分布合理:应考虑地区原有电源、新建电源以及计划建设电源情况,使地区电源和变电站不集中在一侧,以使电源布局分散,既减少二次网的投资和网损,又达到安全供电的目的。
1.3 高低压各侧进出线方便:应考虑各级电压出线的走廊,不仅要使送电线路能进得来走得出,而且要使送电线路交叉跨越少,转角少。
1.4 站区地形、地貌及土地面积满足近期建设和发展要求:在站址选择时,应贯彻以农业为基础的建设方针,不仅要贯彻节约用地、不占或少占农田的精神,而且要结合具体工程条件,采取多种布置方案(如GIS、AIS等),因地制宜适应地形、地势,充分利用坡地、丘陵地。对建设发展用地,要将变电站用地纳入土地统一规划。
1.5 站址不能被洪水淹没或受山洪冲刷,地质条件适宜。
2 变电站性质的确定
在电网规划设计中,必须要弄清楚所规划范围内变电站的分类,才能为网架规划奠定基础。根据《电力系统设计手册中》,变电站可分为系统枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站3大类;
1、系统枢纽变电站。系统枢纽变电站汇集多个大电源和大容量联络线,在系统中处于枢纽地位,其高压侧系统间功率交换容量比较大,并向中压侧输送大量电能。全站停电后,将使系统稳定破坏,电网瓦解,造成大面积停电。其站址的地理位置在电网中要适中。
2、地区重要变电站。地区重要变电站位于地区网络的枢纽点上,高压侧以交换或接受功率为主,向地区的中压侧和附近的低压侧供电。全站停电后,将引起地区电网瓦解,影响整个地区供电。
3、一般变电站。一般变电站分为中间变电站、终端变电站、企业变电站、开关站以及二次变电站。
3、变电站容量的确定
变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择,并适当考虑到远期10~20年的负荷发展。变电站内装设2台(组)及以上变压器时,若一组故障或切除,剩下的变压器容量应保证该站全部负荷的70%,在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷。根据《城市电网规划设计导则中》的相关规定,容载比一般取1.8~2.1之间。目前,为贯彻国家电网公司通用设计,重庆电网实施变电站标准化设计。因此220kV变电站规模一般按2~3台,主变容量按180MVA或240MVA选择。110kV变电站规模一般按2~4台,主变容量按50MVA选择;35kV变电站规模一般为2台,主变容量为3.15MVA和10MVA。
4、变电站主接线的确定
变电站采用何种电气主接线,应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的电压等级、出线回路数、设备特点、负荷性质等条件,以及满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求来决定。
220kV~500kV变电站的常用电气主接线有:变压器~线路单元接线、桥形接线、单母线分段、双母线、双母线分段、1个半断路器接线。
重庆电网规划的绝大部分变电站220~500kV主接线设计遵循《220~500kV变电所设计技术规程》规定的标准。500kV变电站常采用一个半断路器接线,220kV和110kV变电站常采用双母线接线。
三、线路路径的选择
摘 要:随着我国社会经济的不断发展,在规划设计中,我国的输配电线路的安全运行得到了很多的关注。电能作为各个经济领域发展中的基础能源,对于社会的快速稳定发展有着巨大的影响,为防止电网出现瓦解而造成大面积停电事故的发生。因此,在电网规划与电力设计中需要加强对电网安全的考虑,本文主要介绍了规划设计中 提高输配电线路的安全运行。
关键词:电网规划设计;电网;安全运行
1、输配电线路规划设计的原则
1.1 电网配套发展
电力能源由于存储不方面,造成电力的生产与供应大约同时进行,在电力输送和销售过程中,似乎与电力生产没有任何联系,但事实不然。电网的发展是一个整体,电网需要配套发展才能发挥作用,因此,需要对输电和变电设施同时进行改进和设计,在设计过程中充分体现通信自动化的优势。
1.2 合理利用能源
输配电线路的规划和设计时首先要分析能源的分布情况,在了解能源布局的情况下,科学合理的利用能源,能源是不可再生资源,在利用中要尽可能的减少浪费。因此,在对输配电线路进行设计和规划时,应对配电网的骨干网架进行合理的规划和布局。
1.3 适当提高经济效益
供电企业优先考虑的通常时企业的经济效益,因此,在对输配电线路规划时,经济效益首先是要考虑的因因素。对不同的输变电的工程项目,因从不同地区的具体实际情况出发,从城市建设的整体利益出发,然后经过科学严格的分析计算,使整个电力建设符合客观的经济规律,以最小投资获取最大的经济成果,提高供电企业的经济利益。
2、电网规划及配电设计对电网安全运行的重点分析
2.1选择合适的变压器
变压器和线路同为输变电系统中最重要的构件,但也均为大量消耗的部分,特别为10KV配电系统小、中型变压器的消耗量方面更大。由于其运行时间长、使用次数多,所以在10KV配电设计的过程需要选择适合的变压器,以达到良好的节能目的,促使电力工程可以获得更好的发展前景。变压器的选择需要满足下几种原则:变压器的选择容量要合理;变压器的选择需要结合当地实际的情况进行相应的选择,适量容量的变压器可以降低变压器出现空载和负载损耗的问题,同时可以达到节能的效果,延长变压器使用的寿命;变压器的选择数量要合理;结合当地负荷相关的等级进行数量的选择,若发生特殊情况,需要同时选择多个容量较小的变压器;变压器的选择类型要合理,尽可能选择具有一定节能功效的变压器。
2.2确定电网负荷的转移能力
加强电网运行的安全性和可靠性,需要在电网规划与电力设计中确定电网负荷的转移能力,笔者就变电站电网负荷转移应当具备的几个能力进行分析:第一,中压电网应当具有备用容量,通常在中压电网中会有50%的备用容量,但是一旦电网中的某个元部件发生了问题或者是在对电网进行抢修而无法进行正常的供电工作时,可以使用道闸操作的方式,确保电网仍然能够为用户持续供电,避免出现大面积停电的现象。第二,若在用电的过程中出现了中压配技术方面的问题,中压电网可以对出现的问题进行修复,实现负荷的转移,保障电网可以持续安全的供电。但是在对变电站出现的问题进行修复时,首先需要保证在确定变电站出现故障使两条回路供电的用户失去一条回路后,不能够再限制其用电,其次对变电站出现故障使三条回路供电的用户失去其中一条回路后,不能够再限制其用电,但是若失去了两条回路,则需要保证供电量能够达到70%到80%之间,最后在变电站的单个回路或者是多个回路的电源同时关停时,故障处理回复的时间应该与恢复电量的时间相同,对于处于电网开环网络状态中的用户,在电网恢复供电时的最低供电的要求应该为恢复供电的时间,保证用户可以及时的用电。
2.3合理选择导线截面
常用的选择方法包括:检验机械强度、选择导线截面和进行发热校验。以前在选择导线截面时,主要是考虑导线的机械强度。现在主要是根据线路供带的负荷大小,按经济电流密度选择。需要指出的是,由于经济电流密度取值是与最大负荷利用小时数对应的,而最大负荷利用小时数划分为5000三个区间,3000上下对应的经济电流密度取值相差很大,在农网最大负荷利用小时数普遍在3000左右的情况下,计算的导线截面相差很大。所以,建议采用插入法确定经济电流密度取值。另外,线截面选择还应按电压损耗满足要求来进行校验。一般情况下,对于处于环网上的线路,110kV导线截面宜选用185~240mm2,35kV导线截面宜选用120~150mm2,对于少数终端线路可根据供带负荷大小选择导线截面。变电站母线导线截面选择应按变电站最终建设规模一次选定,当有系统穿越功率时,还应满足穿越功率通过的要求。
2.4改善电网结构
由于10kV网架比较脆弱,抵抗恶劣天气、外力破坏的能力较弱,电力线路遇不良天气,容易导致线路跳闸,造成一定范围的供电中断。由于放射线或树枝网供电可靠性最低,全联络树枝网供电可靠性最高。l0kV架空导线为主的单电源放射性结构存在网络薄弱、供电能力差的缺点。应将10kV配电网逐步改造为联络性强的环网结构,实施手拉手多电源的备用电源自动投入装置,为提高供电可靠性,在相邻的两条线路某一处或两处设联络开关,当一条线路出现故障或计划检修时,通过相应操作,除故障段或工作段外的线路设备仍可带电运行。对一些负荷较重、影响较大的重要线路,宜采用双电源供电优化网络结构。以减少线路故障停电时间,提高线路运行可靠性,并可逐步向l0kV配网自动化过渡。在一条线路中,实行双电源供电,中间设置分段开关,可减少每段线路户数,缩小故障停电范围。实现配网自动化后,分段器与重合器配合使用(跳闸之后自动重合),自动完成预期的分合及闭锁操作,可以自动排除分段性故障,保护配网线路,提高设备运行的可靠性。联络一般从主干线做起,避免全线路长时间停电的发生,然后按重要分支线、一般分支线逐步实现全联络。
3、10KV电力配电线路智能化的发展分析
根据我国行政管理体制及配电网网络结构的现状,可以看出我国现有的配电智能化基础模式,配电智能化系统多采用分层控制处理的模式,具有代表性的城市10kV配电智能化系统分4层。智能化配电系统是由具有通信功能的智能化设备(比如AEC公司的智能配电仪表等)经数字通信和计算机系统网络连接,实现了变电站电力设备运行管理的智能化。这个电力系统能够实现数据的故障分析、数字通信、实时采集、保护定值管理、远程操作与程序控制、事件记录与告警、各类报表和设备维护信息管理等功能。面对10kV电力系统配电网络有时要直接面向控制终端,分布广、设备多,且现场条件很复杂,其本身设备频繁操作,容易出现故障脱扣等原因产生的谐波干扰及强电磁等现象,智能化配电系统能实现解决这些问题的操作模式,其超强的抗干扰能力,重要的控制功能都是由设备层智能化设备完成,逐步形成了网络集成式的完全分布控制系统,如此才能满足电力系统运行的快速而安全的要求。电力系统的智能化元件就其功能可分为:开关保护与控制、电能质量监测及电动机保护控制等。
4、结论
总之,加强电网规划与电力设计对电网安全的考虑,能够保证电网可以正常、稳定的运行,实现电网的规划设计能够与城市或者农村发展的协调和统一,但是在加强电网规划与电力设计对电网安全的考虑中需要保证电网供电的安全性,增强电网供电的可靠性,确定电网负荷的转移能力,使中压电网具有备用容量,对出现的问题进行修复,同时在选择电压等级时应当结合电网设计的实际要求,合理的选择电压的等级,尽量简化电压的等级,减少变压的层次。
参考文献:
[1]胡在源.浅究电网规划与电力设计对电网安全影响的考虑[J].科技与企业,2014,21:152.
[2]张纪晖.电网规划与电力设计对电网安全的影响[J].科技展望,2015,18:97-98.
关键词:新建小区;10 kV配电;规划设计
中图分类号:TM715 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)30-0016-02
城市在建设过程中,小区发展是一个重要环节。在对小区开发时,相关的开发商就已经对小区用地进行了详细的规划,因此,完全可以对目前所采用的小区电网规划方案进行套用。
1 小区10 kV配电网规划步骤
1.1 遵照电网规划规范的相关准则
在进行小区配电网规划设计务必要严格按照《城市电力网规划导则》以及各地区城市电网规划规范的相关准则。关于新建小区配电的设计规划,要符合该地区城市电网发展趋势,具体为:中压配电网设计规划要和高压配电网以及低压配电网发展方向一致。
对新建小区进行配电网规划设计时,要从长远角度出发,也可以依据需求来对中间年过渡时间进行配置,但是,中间年过渡的时间要和配电规划的长远计划进行统一。在进行小区配电时需要保证供电的稳定性、安全性、电能的质量等相应就技术要求的情况下,确保电力运行和配电投资过程中所产生的费用最小。
1.2 对小区进行数据调查分析
小区周围的环境存在许多不确定因素都会对配电规划产生影响,在小区进行中压配电网规划时也存在大量的不确定因素。在小区建设以前,要对小区进行规划,对于小区进行详细的用地规划和建筑密度的合理控制能够有效减少不确定因素对于小区配电的影响。所以,为了加强小区配电的合理性,应该对于小区的规划建设用地、一些相关的图纸、小区周边各个建筑物的负荷指数参考资料以及一些变电站、电缆的造价等有一定明确的了解,这样才能保证在进行小区10 kV配电网规划中的合理性以及成本最低原则。
1.3 对于小区的划分
为了能够对小区进行合理的配电网规划。先要按照小区的用地规划方式,依据规划功能的相同性对小区进行分区,把小区分成不用区域,然后,还要依据相应的配套设计规划对于以划分的各个区域进行建筑面积、容积率、建筑物的高度等规划信息明确标注。另外,还要根据小区用途的不同对小区进行分区规划,一般可以分为:工业区、商贸区、普通居民住宅区、高档居民住宅区、物品仓储区、机关区、学校区、绿地以及公园等,同时相关工作人员才能对各个区域进行分析,然后制定出科学合理的配电网规划方案。
1.4 进行相关的负荷测试
在整个小区规划过程中,负荷测试是最重要的工作。进行负荷测试的目的是尽可能的准确的预测各小区的长远负荷以及负荷的相关分布情况,在进行负荷测试时,要对城市电网规划过程中所需要的分类电量以及分类负荷进行相关检测。在对新建小区负荷进行检测时,由于新小区和旧小区的不同,一些传统数据预测模型不能够完全适应新小区的检测情况。因此,在对新建小区进行检测的时候,通常都会采用方便实用的负荷预测法--供能小区负荷密度指标法。所谓的供能小区负荷密度指标法指的是:依据国内外不同城市不同小区在不同时期的分类负荷密度进行测算,然后,对各个小区的用电性质的负荷进行单独测算,最后进行汇总分析得出该小区总负荷。
ι表示不同性质地区块的负荷密度;
S表示较小区块的面积(负荷密度如果是单位面积的负荷密度,则就是建筑面积;负荷密度如果是占地负荷密度,则就是占地面积);
T表示同时率(通过调查日负荷曲线得来,一般去值为0.7)。
1.5 关于变电站选址以及定容
新小区10 kV中压配电网规划过程中不但要对中压10 kV配电变电站的安装位置以及容量进行分析确定而且还要对35 kV或者110 kV高压配电变电站的安装位置和容量进行分析确定。最后根据分区负荷预测的结果,首先对各个10 kV配电变电站的容量和位置进行分析确定,然后再利用相关的规划软件进行计算,最后确定35 kV或110 kV高压配电变电站的容量、安装位置、高压配电变电站的供电半径,再按照不同需求制定3~4个科学合理的变电站选址方案。在进行方案选择时,不仅要对供电的经济性进行分析还要对供电半径的限制进行考虑。
1.6 新小区中10 kV中压配电网的规划
根据35 kV或者110 kV变电站电网的供电半径所测量计算的结果,对10 kV配电网依据供电半径进行划分,然后再对小区进行合理的区域划分,形成3~4个合理的规划方案。另外,在实际规划中,要依据10 kV网架结构的特点进行考虑,然后选择合适的地点,依据不同的供电形式来保证供电稳定可靠以及电能质量的具体要求,在必要的时候,要对某高压变电站在全停电时负荷的负荷承受力进行校准,才能对不同高压变电站间10 kV进行联系的线路设置进行考虑。例如:对短路容量限制、电压水平限制、线路过负荷限制以及N-1安全性准则等。
1.7 对规划方案进行综合分析
通过变电站选址方案和10 kV配电网规划方案采取综合比较的方式,最后确定具有良好的经济性、可靠性、安全性等方面进行综合,选出最为合理的10 kV配电网方案。
1.8 编写相关的规划文本
在进行文本规划的时候,要对电网规划进行整体构思和相关的设计理念,同时,还要对电网的适应性以及灵活性进行全面研究论证;另外,还要对新建小区10 kV配电网规划的优势进行描述必要时还要配备合理的图纸和相关的使用说明。
2 对新建小区进行10 kV配电网规划时需注意的问 题
2.1 新建小区负荷指标的确定过程中的问题
通过上述分析,我们从公式中可以看出,对新建小区各个区域的负荷以及小区总负荷数值获取的重点是对不同性质的用电负荷密度的确定。对于新建小区负荷密度进行确定时不仅常需要对国内外同等性质小区负荷状况进行调查,还要结合新建小区自身经济发展情况,采用发展的眼光对小区的负荷密度进行分析。
2.2 在变电站选址定容过程中存在的问题
对于新建小区中压配电变电站进行地址选择时,不仅要严格按照《城市电力网规划设计导则》的相关要求以及各个地区城市小区电网规划相关要求以外,还要针对新建小区自身实际情况进行综合分析。如果该小区在负荷密度相对较低的居民区,就应该选择容量较小的配电变压器;如果该小区在负荷密度相对较高的商业区以及工业区,就应该选择容量大于 850 kVA的配电变压器。
2.3 在进行网络接线模式选择中应注意的问题
在对新建小区进行小区配电网络规划时,首先要对接线模式进行分析,根据实际情况选择合适的网络结构。主要遵循的原则有:供电可靠性、操作安全性、运行灵活性、建设的经济性。
3 结 语
随着我国城市化的不断发展,出现了大量的小区建设。在对小区进行配电时,不仅要对城市电网用电进行考虑还要从小区自身特点出发,进行科学合理的供电方案设计,以保证供电的可靠性以及电能质量。本文通过对小区供电设计的研究总结了对于新建小区10 kV配电网建设的步骤以及相关的注意问题,希望能够对其他开发小区的配电网规划具有良好的参考和借鉴意义。
参考文献:
[1] 钟宏.新建开发小区10 kV中压配电网规划[J].四川电力,2006,(6).
[2] 于建成,郝志刚,随静.城镇小区10 kV中压配电网规划[J].农场电气化,
【关键词】配电网;规划设计;工程管理;分析与探讨;解决方案
1 关于10kV配电网的规划
近些年来,我国县级电网建设项目的提出以及项目优先级的确定,常依靠人工来使项目决策水平较低、电网建设改造的盲目性较大,造成了资金的巨大浪费。究其原因主要有以下几点:
(1)由于长期以来控股代管公司对城市配电网的建设投入一直滞后于社会对电力需求的发展,而且配电网原有的基础非常薄弱,因而,城市10kV配电网高压电源点容量不足,局部电源点布点也不足,10kV线路依然存在负荷重、设备过时陈旧、网架不合理、配电网自动化水平低等问题。
(2)县级城市总体规划和控制性详细规划中,电网规划没有真正纳入规划板块,对电网建设作为一个附属板块并不重视:①对各个用电区域的单位面积的用电负荷没有详细规划;②没有合理的线路通道。
(3)县城配电网结构普遍比较混乱导致供电可靠性低,电能质量差,停电时间长。电网规划的目标就是要规划一个安全可靠,适应能力强,结构合理,能满足经济、社会发展和生活用电需要的电网网架,要实现这个目标。
2 关于10kV配电网设计的要求
在进行配电网设计时,从以下几个方面考虑实施建设:
(1)改变不合理的电网结构,采用“网格式”网络结构,实行分区供电以减少配电网在同一供区中的相互重叠。加强不同电源线路之间的互供联络,保障互供能力,10kV配电网主干线采用“闭环接线、开环运行”的结构模式。如 10kV 线路装接总容量超过10000kVA应首先采取分流措施,以满足中压配电网n-1安全准则要求。
(2)控制线路供电半径、合理设置分段开关。做到 10kV 线路的供电半径不超过3km,低压供电半径不超过250m,繁华地区不超过150m,主干线的导线线径选择240mm2绝缘导线或者400mm2电缆,并把每路出线负荷控制在400A之内。每回线路配置一定数量(至少2台)的分段开关,对分支线路与主干线的联络专设分支开关,并且调整好每级开关的保护使之不越级跳闸,做到主干分段分支隔离的格局。每段 10kV 线路装接的配变容量控制在2500~3000kVA以内。
(3)合理布置配电网的电源支持点,增强电网的供给能力。使每一个110kV变电站之间都具备3~4条联络线路(每条转供300A左右) 提高供电能力,从而达到少停电以提高供电可靠性,市区各变电站之间,线路之间实现联络,能相互转移负荷,尽可能压缩故障和检修停电面积,提高供电可靠性。达到变电站一台主变停运,而配电线路不停电的目的,从而可以减少约1/3的停电时户数。
(4)提高县城电网线路电缆化、绝缘化率。随着城市的建设与发展,负荷密度的提高,在架空线路通道受限制情况下, 解决高负荷密度地区供电的途径不能只靠增加导线截面,此时唯一办法是实现线路电缆化。由于电缆化建设投资大、涉及面广,在建设资金严重短缺情况下,应以县城电网发展规划为指导,分步实施,量力而行,对高负荷密度的市中心区、商业密集区应结合老城改造逐步实行电缆化建设,在老城改造过程中应尽可能敷设好电缆管线,条件不允许的,应留有足够的电缆线路通道。
3 工程项目管理的重要步骤
3.1 项目招投标管理
10kV配电网工程建设项目应严格按照《招标投标法》、《工程建设项目施工招标投标办法》和相关规定进行招标。招标过程应严格资格管理和资质审查,选择管理规范、业绩优秀、服务优良的设计、监理和施工承包商。
3.2 项目合同管理
建设单位依据招标结果,按照《中华人民共和国合同法》和相关合同管理制度的有关规定与设计、监理、施工方签订合同,明确双方责任、权利和义务。合同的格式统一使用项目主管部门提供的范本。施工合同金额应与中标文件一致。各建设单位应认真履行相关法规规定的建设单位职责和合同约定的发包单位职责,在实施过程中要跟踪监督检查施工单位的人员、设备、施工方案是否与投标文件、合同一致;是否按合同要求的质量、安全、进度标准组织现场施工;是否真正落实了安全文明施工等合同条款。施工过程中应加强动态监督检查,及时兑现合同条款的考核。
3.3 项目进度管理
建设单位应根据投资计划,每一个批次项目编一个总体实施进度计划。每一个标段应由施工单位编制并经建设单位会审的施工组织设计,明确施工组织措施、施工方案、工期及施工进度计划、安全质量保证体系及技术组织措施等。在每一个具体单项项目的施工过程中,建设单位应检查督促施工单位按照技术方案及设计图纸精心组织、制定具体的施工管理措施,严格落实施工组织、技术、安全措施,同时应加强对施工人员的培训和施工质量的检查监督,保证建设安全和工程质量。在施工过程中,施工单位应保证足够的工程管理人员始终在现场进行管理,负责组织、协调处理施工中的问题,对整个工程安全、质量、进度、造价进行全面管理。
3.4 项目工程的安全管理
施工方案变动需经现场监理工程师和原批复部门认可。每个项目建设单位应有明确的管理人员,定期或不定期地监督检查,重点要跟踪检查施工单位的人员、设备、施工方案是否与施工组织设计一致,是否满足施工现场的要求。督促施工单位严格执行《电力建设安全工作规程》、《电力安全工作规程》等规程、规章,各作业面必须执行标准化作业。开展危险点分析与预控,全面落实反事故措施。施工中凡涉及运行设备停电的,由施工单位向设备运行管理单位提出申请,设备运行单位提出停电计划并办理停电手续,施工单位应对停电设备完好性负责。所有的停送电操作必须由运行单位人员完成,严禁施工单位人员擅自停送电。工程实施的全过程,必须严格执行安全技术措施、作业指导书、施工方案等的编制、审核、批准的有关规定;施工前应进行现场查勘,全面了解该项作业存在的危险点;开工前,必须对所有参加施工的人员进行交底、签字确认;作业中不准擅自更改已批准的施工工艺、流程及措施。运行人员应严格履行职责,认真落实公司各级运行管理规定,严格把关停送电和运行设备的监护等工作,对于承包方施工人员在电力生产区域内违反有关安全生产规程制度时,应予制止直至停止承包方的工作,确保施工作业和运行设备的安全。
3.5 工程项目的验收管理
工程竣工时,应由建设单位组织的工程验收,验收应严格执行国家和有关工程验收的标准、规程规范和相关规定,及时对竣工项目进行验收。工程验收要认真核对工程计划、设计图纸,核实工程建设规模、实物量和废旧物资的回收与处置,检查工程质量和安全隐患,并记入验收结论。
[关键词]电网规划;电力设计;电网安全;影响
中图分类号:TM715 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0376-01
引言
电网规划以及电力设计是针对电网运行过程中状态、规模、安全、进度、质量、容量等多种要素进行统一规划和设计的重要工作内容,其中电网规划指的是在电网建设运行之初对电网结构中的诸多输电线路以及回路数量进行具体的设计,并且针对电网建设运行过程中的具体成本投入以及电网运行过程中的安全性和稳定性进行综合的考量工作。同时电力设计包括电力工程设计以及电力设备设计两项内容,其中电力工程设计指的是各种发电、输电、变电以及配电工程具体的电力工程线路、地点等工程的全部设计内容等等,而电力设备设计则是指变电设备、输电设备、配电设备等诸多电力设备的具体设计以及电力设备的具体应用情况等内容。电网规划以及电力设计两项内容对于电网运行过程中的安全性都有着非常重要的影响,在考虑到电网安全性的原因下,必须针对电网规划以及电力设计的相关工作内容作出具体的约束,保证电网规划以及电力设计能够在工作的过程中为电网安全性提供全面的支撑,而不是因为工作的失误造成电网运行过程中的安全失误现象。
1 电网规划在电网安全运行状况下的规划原则
具体来讲,电网规划的过程中必须遵循以下原则内容才能充分的保障电网运行过程中的安全性:
1.1 保证电压等级的科学性
电压等级是电网规划内容中最基础也是最重要的一项规划内容,其对于整体电网规划内容的质量以及合理性有着至关重要的影响,保证电压等级选择过程中的科学性和合理性是保证电网运行过程中能够拥有较好的安全性以及可靠性的重要措施。事实上,如果在电网规划的内容中选择的电网电压等级出现过高或者过低的现象,过高等级的电压很容易造成线路负荷过大出现火灾安全事故,过弱等级的电压则很有可能造成线路负荷出现过小而不符合整体电网工程的设计要求现象,一般来说电网规划的内容中针对电压等级的选择应该采取尽量简化电压等级、减少变压层次的原则来完成对电压等级的选择工作。具体来讲,电网规划内容中针对电压等级的选择可以使用500/220/66/10kV 的电压分级制度, 同时采用500/220kV 电压作为输电网电压、采用66/10/0.4kV 电压作为配电网电压,同时在电网规划的内容中针对高压、中压以及低压电网只采用一级电压的制度,避免产生重复降压的现象。以220kV 变电站的电网规划为例,其可以根据当前地区的实际供电要求选择220/66/10kV 的电压为电网电压。
1.2 保证电网供电的合法性
电网规划的过程中,还必须保障电网供电的合法性,才能更好的保证电网工程运行过程中的安全性。举例来讲,电网规划的过程中必须保证电网规划的内容能够符合国家颁布的《电网规划设计准则》中的相关内容,保证电网规划中电网工程的安全性以及稳定性能够满足国家法律中N-1 准则以及N-2 准则的相关内容,其中N-1 准则的内容主要是针对电网运行过程中电力系统相关设备故障原因的安全性要求,要求电网规划的内容中必须保证电网运行过程中的安全性以及可靠性,保证电网在运行设备出现问题的情况下电压和频率依然保持在一个安全稳定的范围内。一般来讲电网规划只要保证负荷N-1 准则的相关内容就好,但是更高标准的N-2 准则也是当前电网规划中越来越注重的规划原则内容,相关设计单位在电网规划的过程中应该充分考虑上述两项准则内容。
此外,电网规划的过程中还应该积极注重其他电网规划内容的注意事项原则。例如电网规划的过程中应该积极注重电网运行过程中的负荷转移能力、电网运行过程中的电网容量载比配置原则等等,更加有效的提升电网规划内容中针对电网运行安全性的相关内容,保证电网能够具备更好的安全性以及可靠性。
2 电力设计在电网安全运行状况下的设计原则
首先需要明确的是,电网运行过程中针对不同电压等级的电网有着不同的设计原则内容,相关设计单位在电力设计的过程中应该充分的注重这一点,保证电力设计能够按照不同的电压等级完成对电力安全设计的内容。以66kV 和220kV 的变电站电力设计为例,电力设计在电网安全运行状况下的设计原则主要包括以下内容:
2.166kV 变电站的电力设计
一般来说66kV 变电站的电力设计原则主要包括以下内容:
(1)66kV 变电站的电力设计规模, 应该在综合考量当前区域的实际电能需求后再完成相应的设计内容,同时在电力设计的过程中充分考虑电力设计成本以及电网运行安全性的综合需求,保证电力设计能够在占用资源最少的情况下发挥最大的电力供应能力, 保证电网运行过程中的安全性。一般来讲66kV 变电站的电力设计应该采用双绕组变压器设备,同时采用66/10kV 的两级电压模式;
(2)在66kV 变电站的电力设计内容中,应该充分考虑到电网运行结构中的接线形式、出线回路数量、供电电源等多项内容,保证上述内容的科学选择和合理应用。例如在66kV 变电站电力设计中的接线形式的选择中,一般都会选择采用双电源线路加上桥式接线的方式,最终完成对备投电源的充分连接的方法来完成对接线形式的设计。同时在电力设计的过程中,还可以根据变电所中的实际情况,完成对桥式接线方式的进一步优化设计,根据变电所的实际情况完成对内桥接线或者外桥接线的选择或者是综合应用。比如在供电电源的设计过程中,电力单位应该尽量选择一主一备两项电源的设计方式来提升66kV 变电站电网运行过程中的安全性以及稳定性。
2.2220kV 变电站的电力设计
具体来讲,220kV 变电站的电力设计原则主要包括以下内容:
(1)220kV 变电站主要承担着城市电力配送的任务, 因此在220kV 变电站电力规模的设计中应该全面的提升变电站的设计规模,保证变电站电网运行过程中电网额定容量以及电力输送功率的要求。一般来说220kV 变电站的建设规模应该保持在至少两回以上的电源供电模式、变电所内的变电设备规模应该保持在2-3 台之间的数量、变电站的主要运行容量应该在180MVA 或者240MVA 范围内,进而有效的保证220kV 变电站能够符合城市电网的运行要求,不会出现电压等级过高或者过弱的不安全现象;
(2)220kV 变电站电力设计的过程中应该更多的考虑到电网运行过程中的相关安全技术以及节能技术,保证城市电网这种大型电网的运行过程中能够具备更好的安全性能以及节能性能, 进而有效的提升电网运行的安全性。一般来说220kV 变电站电网设计的内容中应该充分的考虑到无功补偿、谐波治理等技术内容,保证这两项技术在电力设计内容中的科学和合理应用。以无功补偿技术的应用为例,220kV变电站电力设计中应该装设电容器补偿装置,在高峰负荷时的功率因素达到 0.95 以上的可以采取主变容量的 10%―――30%作为无功补偿的容量。
结语
综上所述,本文对电网规划以及电力设计对电网运行过程中的安全性影响以及在电网安全运行状态下应该采取的规划和设计原则进行了具体的分析,相关单位在电网规划以及电力设计的内容中必须充分的考虑安全规划和安全设计的原则,提升电网运行过程中的安全性。
参考文献
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