220KV及以下电压等级的电力系统规划与合理布局浅析

周培江

新疆生产建设兵团第九师热电有限公司 834601

随着我国社会经济的快速发展，电能与人们的日常生活生产的关系更加密切，社会对于电力系统的可靠性也提出了更高的要求，而随着人们用电需求量的提高，电力系统，尤其是220kV及以下电压等级的电力系统规划设计面临着更大的考验。

1 电力系统规划基本原则

电力系统与人们的日常生产生活关系密切，为了保证人们对供电安全的要求，避免由于大面积停电造成的损失，在电力系统的规划设计中，最首要的原则就是电力系统的可靠性原则。其次，规划设计还要有灵活性，方便过渡，以能满足电力系统的近远景，灵活地实现系统运行方式的转换；最后，电力系统的规划设计还要遵循经济性的原则，在遵循设计可靠性和灵活性原则的同时，考虑到电网建设、运行及维护所需要的费用，尽可能地降低系统建设、运行维护中的成本，以能更好地实现电力系统社会、经济等多方面的效益，促进变电站的良好健康发展。

2 合理规划布局电力系统

220kV及以下电压等级的电力系统的规划内容主要包括电力负荷的预测和分析、电力电量平衡、电网设计规划、电气计算等几个方面。

2.1 电力系统规划

2.1.1 电力负荷预测和分析

在电力系统建设前，对包括系统的区域范围、特征、系统和分地区的其他电源装机容量、发电量及其比例关系在内的系统总体情况、电源情况及电网的现状和运行进行分析，预测和分析周围片区的电力负荷，是电力工程规划设计的基础。

对电力负荷进行预测和分析，通常是围绕着国民经济的运行和发展，对系统进行十年以内的中短期负荷预测。在实际工作中，可以利用序列预测法、模糊理论或专家系统等方法，依据历年来片区电力荷载的数据，结合系统所在区社会经济发展现状及发展规划，设计出包括系统的逐月最发负荷及用电量、年总用电量在内的系统水平年综合电力电量指标、分析负荷特性，并对一些可能给系统的负荷水平和特性带来较大影响的负荷的变化幅度进行预测，以便于后期继进行设计方案敏感性的分析工作。

2.1.2 电源方案设计

(1)电源规划情况及出力

电力电源分为统调电源和地方电源两大类，电源的规划是电力系统规划设计的核心，统计周边电网的电源规划，对电源的出力情况进行分析，是论证电力工程建设必要性的重要依据。

(2)电力电量平衡

电力电量平衡是根据电力荷载预测和电源处理分析（水电供电区电力系统还应考虑到水能计算成果），对项目所在区、供电区域进行电力、电量平衡计算，在计算中，可以按照供电综合最大电力负荷的3%～5%来计算负荷备用容量，并对计算的结果进行分析，根据分析结果合理规划电力工程的布局和规模。

在水电供电区电力系统的电力电量平衡中，根据水能发电季节性的特点，还可以通过采取抽水蓄能、季节性电能利用等措施来解决供需平衡中的矛盾。

2.1.3 电网方案设计

电网方案设计应当在满足供电区电网规划中的相关要求的基础上，综合考虑系统的负荷状况、电源的负荷点以及电力系统建设、运行维护费用等，从实际出发，确定电网电压等级、联接方式、变电站位置以及系统与外系统的联网方式，确保电网的发展与电源的发展相配套，保证其能够适应电源和负荷的变化，且与长期的发展目标相一致。

(1)电压等级及电网结构

220kV及以下电压等级的电力系统电网的方案设计中，电网电压的质量需要满足在任何情况下任一点的运行电压都不超过电网最高运行电压、正常情况下变电站一次侧母线的运行电压不低于电网额定电压的0.95倍，以及最低运行的电压不应影响到电力系统同步稳定、电压稳定及下一级电压的调节等要求。选择电压等级时，应综合考虑5～10年内输变电容量、输电距离等因素，使其能够使用电网的现状和发展规划，同时要尽可能地减少电压等级，两个相邻标称电压的比率不应小于2。

(2)发电厂接入系统

在选择接入系统方式、出线电压等级及回路数的过程中，应当综合考虑发电厂的规划容量、单机容量、输电方向、就近供电的需要、断电器的断电容量对限制系统短路水平的要求、系统开发实施方案、系统的安全稳定、节能降耗、电网新技术的应用等多种因素，确保电厂送出线路有至少两个回路，以保障系统供电的稳定。

小水电站的接入系统设计应满足《小水电站接入电路系统技术规定》的相关要求。

2.1.4 电气计算

潮流计算、无功补偿计算以及稳定和短路电流计算等电气计算是220kv及以下电压等级的电力系统的规划的主要内容。

(1)潮流计算

潮流计算是根据供电区供电系统潮流分布的特点，对电网中功率和电压的分布进行计算，它是电力系统规划设计中最基本的计算，通过对220kV及以下的电网设计水平年有代表性的正常最大、最小运行方式及检修方式和事故运行方式进行潮流计算，能够得出电力潮流的分布情况、各元件的电力耗损以及电网中各节点处的电压，根据计算结果对系统的运行的可靠性、元件的性能进行分析，能更好地保障系统接入方案的合理、可靠和经济实用。

（2）无功补偿计算

无功补偿装置是利用两种负荷之间能量交换的原理来降低供电变压器及输送线之间的耗损，提高供电效率，改善供电环境的一种装置，它是供电系统中一个非常重要的组成部分，合理的补偿装置的选择，能够充分地发挥出其在系统中的作用，提高电网功率因数，最大限度地减少网络的耗损，从而提高电网的质量。

在选择无功补偿装置时，一般是选用分组投切的电容器和电抗器，特殊情况下可以选用调相机或者静止无功补偿装置，在无功平衡的基础上还应当安装调压装置，以满足电压质量标准的要求。电网的无功补偿应遵循分层分区和就地平衡的原则，同时要充分考虑到水电站的无功调节能力。

(3)稳定和短路电流计算

在潮流计算的基础上，通过对系统进行暂态稳定计算、电压稳定计算等各种稳定计算，能够对接入系统方案中的运行参数进行有效的校验，从而确保各参数能够满足系统安全稳定运行的要求。在稳定计算中，一般是采用恒定暂态电势模型，现有设备的参数按照实际参数，没有完整参数时，可以按照同类设备的参数进行计算，根据计算的结果，如果接入系统方案中的运行参数不能满足稳定的要求，就须采取一定的措施，提高稳定性。

短路电流计算主要是对由故障短路在电气元件上造成的不正常电流值进行验算，这一计算的结果是电气设备选型的主要依据。在电力系统设计中，应当按照远景水平年来计算短路电流，即是对系统设备在投运10年后的系统发展进行三相和单相短路电流计算，以保证电气设备选型及继电保护整定值和熔体额定电流的正确性，从而保障在出现故障时，继电保护能够快速地切断短路电流，减少由短路造成的损失。

2.2 电网布局

在配电网规划中，35V变电所的位置及数目对电网整体结构的合理性有着较大的影响，变电站的位置通常是由供电区的负荷密度和供电半径决定，在进行方案设计时，应综合考虑供电区的地理环境、建设所需的费用等，选择相对最优的位置。变电所的容量应考虑用电地区的负荷特点及地区的经济发展水平等进行设计，通常情况下，35V变电所的最大容量为10～12MVA，在实际负荷较低的地区，可以进行适当的调整，但其容量不应小于1MVA。

电网布局即是指变电所布点与线路连接，对农村电网而言，具体包括35KV变电所的选址和10KV配电网接线的走向，在进行电网布局设计时，应根据工程建设的具体要求，综合考虑供电半径长度比、各级电压线路总长度及分支线与主干线长度比等参数，提出合理的设计方案。以新疆农九师35KV及以下电力建设改造升级工程为例，其要求改造35KV变电站3座；新建及改造35KV线路44KM、10KV架空线路120KM、0.4KV线路47KM；新增变压器190台、10KV柱上断路器46台，在实际规划中，可以利用长度与容量的合理比例配置公式计算出线路长度与变压器容量的合理配置系数，按照给定的线路允许供电半径及允许损失电量百分数，将两个系数相除即可以得到两个电压与线路长度的比例关系。

3 结语

另外，由于新疆地区气候环境的特殊性，对电力系统进行规划设计时，还应在一定程度上考虑到电力系统抗灾性的要求，通过建立差异化的电网设计建设标准、对不同等级电源分层、分类、分区接入电力供应系统等措施，保证电源与电网的建设进度、电源布局与电网结构、电源容量以及不同电压等级的发电能力与输变电容量的协调一致，从而更好地提高电力系统的质量，保障系统供电的安全可靠。

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