關(guān)于變電所的位置選擇

1、校外實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)作業(yè)題目名稱： 學(xué) 部： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 學(xué)院指導(dǎo)教師： 企業(yè)指導(dǎo)教師： 實(shí)習(xí)單位： 年 月日目錄校外實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)作業(yè)1關(guān)于變電所位置的選擇2引言2變電所的簡(jiǎn)單介紹3變電所位置選擇的目的及作用4變電所位置選擇的原則4新建站址的選擇方法6負(fù)荷中心的確定方法6參考文獻(xiàn)8結(jié)束語(yǔ)8關(guān)于變電所位置的選擇引言變電所和變電站的概念基本相同，文中變電站即變電所。城市中壓配電網(wǎng)由電源變電站、中壓配站以及聯(lián)系各級(jí)變、配電站的線路組成，這些變、配電站的位置直接影響著整個(gè)城市中壓配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。尤其是電源變電站，其位置及容量的確定既要考慮到負(fù)荷的分布情況，又要考慮到整個(gè)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，其布局

2、好壞直接影響到供電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是否合理以及無(wú)功電源的配置等問(wèn)題。它關(guān)系到整個(gè)城市配電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行的可靠性。所以在城網(wǎng)規(guī)劃工作中，變電站站址及容量的優(yōu)化選擇(簡(jiǎn)稱為變電站選址問(wèn)題)是在小區(qū)負(fù)荷分布預(yù)測(cè)之后的一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)工作。隨著我國(guó)城市電網(wǎng)建設(shè)改造的快速發(fā)展，城市電網(wǎng)規(guī)劃成為一項(xiàng)迫切任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是城市配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主體，而變電站站址的布局則直接影響著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，確定變電站位置是城市電網(wǎng)規(guī)劃中介于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化之間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其結(jié)果直接影響未來(lái)電力系統(tǒng)的線路走線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)投資、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、供電可靠性及電能質(zhì)量等。隨著城市化建設(shè)的進(jìn)行，人口、建筑逐漸密集，電力

3、負(fù)荷水平不斷提高，同時(shí)留給電力設(shè)施建設(shè)的空間卻越來(lái)越小，尤其是變電站的站置、線路的走廊。根據(jù)負(fù)荷的發(fā)展預(yù)測(cè)，結(jié)合市政規(guī)劃對(duì)變電站的位置進(jìn)行合理選擇，預(yù)先爭(zhēng)取用地空間，將為未來(lái)電力建設(shè)創(chuàng)造出有利條件。變電所是供電系統(tǒng)中進(jìn)行電壓變換以及電能接收和分配的重要場(chǎng)所。因此，合理選擇變電所的位置，對(duì)于工廠、企業(yè)的初投資、有色金屬的消耗量、線路損耗、供電系統(tǒng)供電質(zhì)量和可靠性以及供電系統(tǒng)的合理布局等有著直接的影響。在變電所位置選擇的諸多通用原則中，最基本的原則是變電所的位置應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心。一直以來(lái)，變電所的位置選擇都是圍繞該基本原則進(jìn)行。為更準(zhǔn)確地求取負(fù)荷中心，各種計(jì)算方法先后被提出來(lái)。變電所所址選擇是一

4、項(xiàng)復(fù)雜而繁鎖的工作，不僅要綜合考慮地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)劃，還要對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行分析研究，從而得出一個(gè)比較切合實(shí)際的最佳方案。本文通過(guò)對(duì)變電所選址的必要性和如何選址進(jìn)行了闡述。變電所的簡(jiǎn)單介紹1.1變電所的作用（1）變換電壓等級(jí)。（2）匯集電流。（3）分配電能。（4）控制電能的流向。（5）調(diào)整電壓。1.2 變電所的分類（1）按電壓等級(jí)可分為超高壓、高壓、中壓變電站和低壓變電站。電壓在1kV以下的稱為低壓；電壓為110kV的稱為中壓；電壓高于10kV低于330kV的稱為高壓；電壓在330kV以上的稱為超高壓。（2）按供電對(duì)象的差異可分為城鎮(zhèn)變電站、工業(yè)變電站和農(nóng)業(yè)變電站。（3）根據(jù)其在電力系統(tǒng)中

5、的低位和作用，可以分為樞紐變電站、中間變電站區(qū)域（地方）變電站、企業(yè)變電站和末端（用戶）變電站。樞紐變電站：樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，電壓等級(jí)一般為330kV及以上，聯(lián)系多個(gè)電源，出現(xiàn)回路多，變電容量大；全站停電后將造成大面積停電，或系統(tǒng)瓦解，樞紐變電站對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠性起到重要作用。中間變電站：中間變電站位于系統(tǒng)主干環(huán)行線路或系統(tǒng)主要干線的接口處，電壓等級(jí)一般為330220kV，匯集23個(gè)電源和若干線路。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)的解列。地區(qū)變電站：地區(qū)變電站是一個(gè)地區(qū)和一個(gè)中、小城市的主要變電站，電壓等級(jí)一般為220kV，全站停電后將造成該地區(qū)或城市供電的紊亂。企業(yè)變電站：

6、企業(yè)變電站是大、中型企業(yè)的專用變電站，電壓等級(jí)35220kV，12回進(jìn)線。按其容量和饋線的多少可分為大、中、小型變電站。（4）按是否有人正常運(yùn)行值班可分為有人值班變電站和無(wú)人值班變電站。目前，我國(guó)變電站按電壓等級(jí)分為3.5萬(wàn)伏變電站、11萬(wàn)伏變電站、22萬(wàn)伏變電站和50萬(wàn)伏變電站。變電所位置選擇的目的及作用2.1 變電站選址的目的變電站的選址的是為了找出最佳變電站建設(shè)地點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體框架，綜合考慮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電力負(fù)荷分布、城市建設(shè)規(guī)劃、土地征用情況、出線走廊設(shè)計(jì)、交通運(yùn)輸情況、敏感目標(biāo)避讓、周邊環(huán)境影響以及職工生活便捷等因素，通過(guò)全面、系統(tǒng)、合理的經(jīng)濟(jì)效益分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選

7、取最佳方案地點(diǎn)，建設(shè)變電站。2.2變電站選址的作用變電站的選址對(duì)電力系統(tǒng)整體的網(wǎng)架建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。變電站作為電力系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)，具有承上啟下的作用，它既是上級(jí)輸電線路的負(fù)荷點(diǎn)，又是下級(jí)輸電線路的電源點(diǎn)。變電站選址好，一方面能夠強(qiáng)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、減少線路損耗、降低電力系統(tǒng)被干擾程度，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面上節(jié)省投資，增加電力系統(tǒng)的投資效益。反之，不僅增加投資，降低電力資源的優(yōu)化配置，而且可能會(huì)放大系統(tǒng)運(yùn)行中的干擾影響，提高電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，甚至造成災(zāi)難性的后果，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。因此，變電站站址的選擇具有以下四方面作用：（1）科學(xué)合理的變電站站址選擇，能夠保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。由于

8、變電站選址前期具有諸多影響因素，各影響因素的評(píng)估值是一個(gè)模糊量，因此通過(guò)構(gòu)建合理模型，通過(guò)實(shí)證研究建立一個(gè)科學(xué)、系統(tǒng)的變電站選址模型，可以系統(tǒng)的分析變電站選址的影響因素，實(shí)現(xiàn)選址的科學(xué)決策。進(jìn)而降低電力系統(tǒng)的受影響程度，保障電網(wǎng)安穩(wěn)運(yùn)行。 （2）科學(xué)合理的變電站站址選擇，可以減少電網(wǎng)投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。變電站選址既要需要相應(yīng)的安全、環(huán)境因素，還要考慮相應(yīng)的賠償問(wèn)題，合理的站址選擇，可以將站址拆遷賠償、變電站建設(shè)等全過(guò)程綜合費(fèi)用降低，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)化電力資源配置。 （3）科學(xué)合理的變電站站址選擇，可以優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)架，減少系統(tǒng)能耗。變電站作為電力系統(tǒng)中承上啟下的結(jié)

9、點(diǎn)，合理的站址的選擇可以減少整體輸電線路輸送距離，合理提供無(wú)功補(bǔ)償，從而減少線損等系統(tǒng)損耗，提高發(fā)電輸送效率，減少碳排放。        （4）科學(xué)合理的變電站站址選擇，能夠提高電力用戶的用電質(zhì)量。遠(yuǎn)距離的電能輸送，會(huì)增加饋線長(zhǎng)度，電能質(zhì)量難以滿足電力用戶需要，科學(xué)的變電站站址選擇，充分考慮與電力負(fù)荷點(diǎn)的距離，站址選擇更為接近負(fù)荷中心，進(jìn)而保障電力用戶的用電質(zhì)量。變電所位置選擇的原則3.1 配變電所位置選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定 （1） 接近負(fù)荷中心。 選擇變電所所址方案時(shí)應(yīng)分析變電站的供電負(fù)荷對(duì)象、負(fù)荷分布、供電要求

10、、變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。選擇較接近負(fù)荷中心的位置作為變電站站址,可減少電網(wǎng)的投資和網(wǎng)損。 （2）進(jìn)出線方便。選擇變電所的所址時(shí)應(yīng)考慮各級(jí)電壓進(jìn)出線方便,盡量減少線路交叉、跨越和轉(zhuǎn)角。站區(qū)地形地貌利于變電所布置。選擇變電所的所址時(shí),既要貫徹節(jié)約用地、不占或少占農(nóng)田的精神,又要考慮其地形、地貌應(yīng)利于變電所布置。（3）使地區(qū)電網(wǎng)布局合理。  應(yīng)考慮地區(qū)原有電源、新建電源及計(jì)劃建設(shè)電源,使地區(qū)電源和變電站布局合理,既可減少二次網(wǎng)的投資和電網(wǎng)損耗,又能達(dá)到安全供電的目的。 （4）站區(qū)地質(zhì)條件較好。 選擇變電站站址時(shí)應(yīng)充分考慮站區(qū)的地質(zhì)條件,應(yīng)避開斷層、滑坡、塌陷、溶洞

11、等地質(zhì)條件地帶,也應(yīng)避開有礦藏地區(qū)。 （5）設(shè)備吊裝、運(yùn)輸方便。選址時(shí)既要考慮施工時(shí)設(shè)備、材料及變壓器等大型設(shè)備的運(yùn)輸,又要考慮運(yùn)行、檢修時(shí)交通運(yùn)輸?shù)姆奖恪Ｒ话闱闆r下,變電站的選址要靠近公路,進(jìn)站道路要短,以減少投資。 （6）周圍環(huán)境適宜。不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)的場(chǎng)所。不宜設(shè)在多塵、水霧(如大型冷卻塔)或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，如無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污源的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方或貼鄰；不應(yīng)設(shè)在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所以內(nèi)和不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的正上方或正下方，如布置在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所范圍以內(nèi)和布置在與火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行的爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。 （

12、7）選址時(shí)還要考慮防洪、施工用水、施工用電、給排水方便、便于散熱等問(wèn)題。配變電所為獨(dú)立建筑物時(shí)，不宜設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。 高層建筑地下層配變電所的位置，宜選擇在通風(fēng)、散熱條件較好的場(chǎng)所；配變電所位于高層建筑(或其他地下建筑)的地下室時(shí)，不宜設(shè)在最底層；當(dāng)?shù)叵聝H有一層時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)抬高該所地面等防水措施；并應(yīng)避免洪水或積水從其他渠道淹沒(méi)配變電所的可能性。3.2變電站位置選擇的安全性（1） 裝有可燃性油浸電力變壓器的變電所，不應(yīng)設(shè)在耐火等級(jí)為三、四級(jí)的建筑中。（2）在無(wú)特殊防火要求的多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所，可設(shè)置在底層靠外墻部位，但不應(yīng)設(shè)在人員密集場(chǎng)所的上方、下方、

13、貼鄰或疏散出口的兩旁。（3）高層建筑的配變電所，應(yīng)設(shè)置在地下層或首層；當(dāng)建筑物高度超過(guò)100m時(shí)，也可在高層區(qū)的避難層或上技術(shù)層內(nèi)設(shè)置變電所。（4） 一類高、低層主體建筑內(nèi)，嚴(yán)禁設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所二類高、低層主體建筑內(nèi)不宜設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所，如受條件限制亦可采用難燃性油的變壓器，并應(yīng)設(shè)在首層靠外墻部位或地下室，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場(chǎng)所的上下方、貼鄰或出口的兩旁，并應(yīng)采取相應(yīng)的防火和排油措施。（4）大、中城市除居住小區(qū)的桿上變電所外，民用建筑中不宜采用露天或半露天的變電所，如確因需要設(shè)置時(shí)，宜選用帶防護(hù)外殼的戶外成套變電所。新建站址的選擇方法4.1負(fù)荷均勻分布下

14、的選址方法    負(fù)荷均勻分布下的選址主要是從已有站的位置確定新建站的位置，以滿足最優(yōu)的變電站布局。具體選址方法是首先根據(jù)已有的站址生成V圖，根據(jù)V圖頂點(diǎn)所在的空心圓半徑按從大到小的順序排序，預(yù)設(shè)一個(gè)相鄰站址的最小距離約束。然后按照順序逐點(diǎn)添加，并判斷是否滿足最小距離約束，若不滿足則轉(zhuǎn)下一個(gè)點(diǎn)直到新建站址的數(shù)量達(dá)到預(yù)定要求為止。上述選址方法完全從負(fù)荷均勻的情況考慮，新建站址從地理位置上看是合理的。但由于考慮實(shí)際因素少，結(jié)果不一定最優(yōu)。        4.2負(fù)荷非均勻分布下的交替定位選址方法

15、60;      由于實(shí)際負(fù)荷分布不可能均勻，利用4.1節(jié)所述的方法選取新建站址就可能會(huì)偏離負(fù)荷中心，選址不再最優(yōu)。這時(shí)可以根據(jù)已有的負(fù)荷分布對(duì)新建站址的位置進(jìn)行調(diào)整。具體調(diào)整規(guī)則如下：(1)采用Lawson算法生成Delaunay三角網(wǎng)，再生成V圖。對(duì)V圖中每個(gè)頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空心圓中所包圍的負(fù)荷點(diǎn)求和。將其負(fù)荷總數(shù)與空心圓上相交的已建的三個(gè)變電站容量的1/3分別作差，并按其差額從大到小的順序進(jìn)行排序，差額越大，說(shuō)明該處的容量缺額就越大。然后根據(jù)要新建的站址的數(shù)量以及相鄰站址的最小距離約束選取排在前面的幾個(gè)外接圓，其外接圓的圓心作為初始的

16、站址。(2)根據(jù)已有的站址和新建站址，重新生成V圖，確定新建變電站的最優(yōu)供電范圍。根據(jù)待新建變電站的所帶的負(fù)荷求出負(fù)荷重心，并將待建站的站址，調(diào)整為負(fù)荷重心的位置。        (3)重復(fù)（2），直到新建站址的位置變化小于一定的預(yù)設(shè)精度為止。對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃中的變電站的選址問(wèn)題進(jìn)行研究，將變電站選址優(yōu)化原理引人變電站選址規(guī)劃，分別建立了基于等負(fù)荷原則、初投資最小原則、負(fù)荷矩最小原則及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行費(fèi)最小原則的單源和多源連續(xù)選址數(shù)學(xué)模型并提出了新的組合模型，對(duì)基于負(fù)荷矩最小原則的單源和多源連續(xù)選址數(shù)學(xué)模型確定了模型的算法，并給出求在

17、一定負(fù)荷水平下的最佳變電站站址的計(jì)算流程圖。負(fù)荷中心的確定方法5.1 負(fù)荷指示圖法 負(fù)荷指示圖法是指用與局部負(fù)荷大小成比例的負(fù)荷圓表示的變電所供電負(fù)荷分布圖。每個(gè)負(fù)荷圓面積代表該點(diǎn)負(fù)荷的大小，各負(fù)荷圓圓心位于該點(diǎn)負(fù)荷的重心，負(fù)荷圓半徑按式（1）確定：r=P30K （1）式中P30有功計(jì)算負(fù)荷K繪圖比例（Kw/mm2）利用負(fù)荷指示圖，結(jié)合變電所位置選擇原則及實(shí)際情況可直觀地確定負(fù)荷中心。該方法比較簡(jiǎn)單、直觀，但不夠準(zhǔn)確，只是通過(guò)作圖的方法大致確定負(fù)荷中心。5.2 負(fù)荷功率矩法 設(shè)有負(fù)荷P1、P2、P3，Pi，它們?cè)谌芜x坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為P1（x1，y1）, P2（x2，y2）, P3（x3，y

18、3），Pi（xi，yi），并設(shè)負(fù)荷中心為P=（x,y）則負(fù)荷中心的坐標(biāo)可按式（2）計(jì)算: x=(pixi)pi ,y=(piyi)pi (2)按負(fù)荷功率矩法計(jì)算負(fù)荷中心，只考慮了各負(fù)荷最大功率時(shí)的等值中心，而未考慮各負(fù)荷最大功率出現(xiàn)的時(shí)間差。該方法適用于最大規(guī)模居住區(qū)等性質(zhì)單一負(fù)荷的供電，而不適用于同時(shí)具有商業(yè)、辦公、學(xué)校、居住等多性質(zhì)負(fù)荷區(qū)域供電。經(jīng)過(guò)對(duì)三相架空線路有功損耗計(jì)算公式的推導(dǎo)，得出了在同一配變臺(tái)區(qū)，在其電壓等級(jí)、功率因數(shù)和導(dǎo)線材料基本相同的情況下，有功損耗主要與電功率P2以及供電距離成正比的結(jié)論。于是對(duì)負(fù)荷功率矩法作出了相應(yīng)改進(jìn)，改進(jìn)后的負(fù)荷中心坐標(biāo)計(jì)算公式如下：x=(Pi2xi

19、)Pi2， y=(Pi2yi)Pi2 (3)使用式（2）和式（3）對(duì)兩個(gè)算例分別進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，結(jié)果證明式（3）求出的負(fù)荷中心更加精確，更加接近重負(fù)荷的一端，有功損耗更小。顯然，改進(jìn)后的計(jì)算方法仍未考慮各個(gè)負(fù)荷最大功率出現(xiàn)的時(shí)間差，但用于性質(zhì)單一的農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷供電還是可行的。5.3 負(fù)荷電能矩法 由于各負(fù)荷工作時(shí)間不盡相同，實(shí)際的負(fù)荷中心隨負(fù)荷的變化而變化。為了得到供電平均線路損耗最低的負(fù)荷中心，于是提出了負(fù)荷電能矩法。該方法考慮了負(fù)荷工作時(shí)間因素，并將負(fù)荷中心坐標(biāo)計(jì)算公式改為： x=(PiTmax,ixi)(PiTmax,i)， y=(PiTmax,iyi)(PiTnax,i) (4)顯然，負(fù)荷功

20、率矩法和負(fù)荷電能矩法均假設(shè)各點(diǎn)負(fù)荷的功率因數(shù)基本相同。如果各負(fù)荷點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷的功率因數(shù)相差較大，則應(yīng)該對(duì)各計(jì)算式進(jìn)行修正,即把式（2）和式（4）分別改為式（5）和式（6）的形式：x=(Pixicosi)Picosi, y=(Piyicosi)Picosi (5)x=(PiTmax,ixicosi)PiTmax,icosi, x=(PiTmax,iyicosi)PiTmax,icosi (6)式中cosi各負(fù)荷點(diǎn)計(jì)算負(fù)荷的功率因數(shù)，由于Si=cosi，式（5）、式（6）又可分別寫為：x=SixiSi，y=SiyiSi (7) x=(SiTmax,ixi)(SiTmax,i)，y=(SiTmax,iyi)(SiTmax,i) (8)負(fù)荷功率矩法和負(fù)荷電能矩法都是仿照力學(xué)中求重心的力矩方程得到的。雖然后者增加了負(fù)荷的年最大利用小時(shí)數(shù)Tmax,i這一參數(shù)，但對(duì)于裝備相同的車間或工程而言，Tmax,i的大小基本是相同的。因此，簽字可以看作是猴子的一個(gè)特例。5.4變電所經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位置的確定變電所經(jīng)濟(jì)運(yùn)行位置就是使導(dǎo)線的有色金屬消耗量最小、功率