配電網(wǎng)規(guī)劃的主要原則

配電網(wǎng)規(guī)劃的主要原則配電網(wǎng)規(guī)劃的主要原則城市電網(wǎng)規(guī)劃以城市總體進(jìn)展規(guī)劃為依據(jù)，同，另外，技術(shù)原則本身也受時(shí)間、地域、社會(huì)下面各條原則的動(dòng)身點(diǎn)。一、城市電網(wǎng)電壓等級(jí)已建成220kV超高壓外環(huán)網(wǎng)或雙網(wǎng)，經(jīng)過(guò)多年的改造，根本上形成了220/110〔66〕/10/0.38kV或220/35/10/0.38kV四級(jí)輸配電壓，一般稱220kV為送電電壓，1106635kV為高壓配電電壓，10kV為中壓配電電壓，380/220V為低壓而異。電壓等級(jí)是依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證確定的，負(fù)荷大幅度上升，有的城市負(fù)荷密度已達(dá)3～4萬(wàn)kW/km2，個(gè)別小區(qū)高達(dá)幾十萬(wàn)kW/km2。所中提高城網(wǎng)配電電壓成為大家關(guān)注的問(wèn)題。因容量太大而使低壓側(cè)出線多而發(fā)生困難。二、供電配電系統(tǒng)的牢靠性則和滿足用戶用電要求兩方面來(lái)考核?！?〕“N—1”準(zhǔn)則，具體是指：高壓變電所中失去任一回進(jìn)線或一組降壓1變壓器時(shí)，必需保證向下一級(jí)配電網(wǎng)供電；2恢復(fù)供電；低壓電網(wǎng)中當(dāng)一臺(tái)變壓器或電網(wǎng)發(fā)生故3規(guī)定時(shí)間內(nèi)切換至鄰近電網(wǎng)恢復(fù)供電。對(duì)滿足用戶用電程度的規(guī)定是：1停電；2停電，再失去一回路后，應(yīng)滿足50%～70%用電；一回路和多回路供電的用戶電源全停電3時(shí)，恢復(fù)供電的目標(biāo)時(shí)間為一回路故障處理時(shí)間；4網(wǎng)操作恢復(fù)供電的，其目標(biāo)時(shí)間為操作所需時(shí)間。確定具體目標(biāo)時(shí)間原則是：負(fù)荷愈大的用戶，目標(biāo)時(shí)間應(yīng)愈短?？煞蛛A段規(guī)定目標(biāo)時(shí)間。由于考慮到我國(guó)各地區(qū)電網(wǎng)狀況差異較大，靠性評(píng)估指標(biāo)有：電源及輸電設(shè)備全部正常時(shí)電網(wǎng)供電力量〔M；FTR——電網(wǎng)儲(chǔ)藏系數(shù)

LSC

LL為L(zhǎng)為電網(wǎng)最大推測(cè)負(fù)荷；

FTR

N maxLmaxLOL——電網(wǎng)缺電時(shí)間期望值〔天年；EEN電網(wǎng)電量缺乏期望值〔kWh年FLOL——電網(wǎng)缺電頻率〔次/年。配電網(wǎng)牢靠性的評(píng)估指標(biāo)有：1間期望值LOLE、電量缺乏期望值EENS；與用戶有關(guān)的系統(tǒng)平均斷電頻率【SAIFI，2次/〔戶·年SAIDI，小時(shí)/〔戶·年CAIFI，次/〔戶·年〔ASAI，％〕和平均電量缺乏【AENS，kWh次/〔戶·年導(dǎo)致事故率高，牢靠性指標(biāo)低。做好城網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)造是提高供電質(zhì)量的根本“N1”準(zhǔn)則，還應(yīng)按送、配電網(wǎng)絡(luò)分別計(jì)算其它架構(gòu)造，使規(guī)劃網(wǎng)架能到達(dá)較高的牢靠性指標(biāo)。三、降壓變壓器負(fù)荷率取值量、臺(tái)數(shù)和電網(wǎng)構(gòu)造的重要參數(shù)。其值為T變壓器實(shí)際最大負(fù)荷〔kV100%變壓器額定容量〔kVA〕〔1–1〕國(guó)內(nèi)和國(guó)外對(duì)T的取值大小有兩種觀點(diǎn)和T荷率；另一種則相反，稱為低負(fù)荷率。下面就這兩種觀點(diǎn)分別進(jìn)展?fàn)幷摲治觥ｊP(guān)于高負(fù)荷率TN有關(guān)，當(dāng)N＝2時(shí)，T＝65％；N＝3時(shí)，T＝87％〔近似值；N＝4時(shí)，＝10％〔近似值。許變壓器短時(shí)間過(guò)負(fù)荷而不會(huì)影響變壓器的使用壽命，大體取過(guò)負(fù)荷倍數(shù)為1.3時(shí)，連續(xù)時(shí)間2h。按“N—1”準(zhǔn)則，當(dāng)變電所中有一臺(tái)變壓器1.3。所以，不同變壓T值不同，臺(tái)數(shù)增多，T值增大。提高T值能充分發(fā)揮電網(wǎng)中設(shè)備的利用率，削減電網(wǎng)建設(shè)投資，降低變壓器損耗。供電，在變壓所的低壓側(cè)應(yīng)有足夠容量的聯(lián)絡(luò)線，在2h之內(nèi)經(jīng)過(guò)操作把變壓器過(guò)負(fù)荷局部通過(guò)聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)移至相鄰變電所。聯(lián)絡(luò)線容量為L(zhǎng)=(K－1)P(N －1)〔1–2〕P——單臺(tái)變壓器額定容量；N——變壓所中變壓器臺(tái)數(shù)。關(guān)于低負(fù)荷率變壓器負(fù)荷率T的取值和變電站中變壓器N的關(guān)系是：N＝2時(shí)，T＝50％；N＝3時(shí)，＝67％〔近似值；＝4時(shí)，＝7％。建立聯(lián)絡(luò)線、負(fù)荷切換操作都在本變電所內(nèi)完負(fù)荷率。對(duì)變壓器負(fù)荷取值的不同看法產(chǎn)生了設(shè)計(jì)90年月初，接近，取計(jì)算方案的電網(wǎng)掩蓋面積為100km2的1變壓器不同負(fù)荷率和不同變壓器臺(tái)數(shù)的組合方案見表11，承受靜態(tài)優(yōu)化模型，共算了360多個(gè)方案，各個(gè)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的牢靠性指標(biāo)靠近。所容量〔加大單臺(tái)變壓器容量或增加變壓器臺(tái)數(shù)出以下幾點(diǎn)：關(guān)于投資。按建電網(wǎng)計(jì)算，高負(fù)荷率時(shí)的電網(wǎng)總投資比低負(fù)荷率的總投資節(jié)約，35kV電網(wǎng)平均相差10％，220kV電網(wǎng)平均投資相差不到5％。按變電所增容擴(kuò)建計(jì)算，既有高低負(fù)荷率時(shí)電網(wǎng)投資比高負(fù)荷率的投資省的狀況3臺(tái)變〔不是全部狀況下高負(fù)荷率比低負(fù)荷荷率的理由。低負(fù)荷率時(shí)的電網(wǎng)網(wǎng)損比高負(fù)荷率時(shí)。表1 變壓器組合方變電站中主變壓器臺(tái)

變 壓 器負(fù) 荷 率2 1 3 1 2 3 421521002152100k21kkV00VVkkVV212100kkVV212100kkVV212100kkVV222低低高低高高233低低高低高高333低低高低高高344低低高低高高444低低高低高高35kV35kV3535kV35kV35kV35kV高負(fù)荷時(shí)，需要在變電所之間建立聯(lián)絡(luò)線，以備必要時(shí)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，其容量按式3×24kVA，變壓器過(guò)1.3，則聯(lián)絡(luò)線的通道要比征用一個(gè)壓器取低負(fù)荷率。低負(fù)荷率時(shí)，電網(wǎng)有更強(qiáng)的適應(yīng)性和標(biāo)準(zhǔn)高的城市是可取的。高負(fù)荷密度城市取高負(fù)荷率時(shí)經(jīng)濟(jì)優(yōu)電所。變壓器取低負(fù)荷率是簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)接線的必要條件，對(duì)城網(wǎng)自動(dòng)化有利。人們對(duì)經(jīng)濟(jì)性和牢靠性的評(píng)估準(zhǔn)則也不盡一樣，結(jié)論?？蓞⒖忌鲜龇治?，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際條件，觀念，需要在實(shí)踐中加以驗(yàn)證。四、變電所最正確容量及變壓器臺(tái)數(shù)變電所容量和變壓器臺(tái)數(shù)是影響城網(wǎng)構(gòu)造、的經(jīng)濟(jì)性和牢靠性產(chǎn)生不同影響。國(guó)外狀況變電所容量和它所在電網(wǎng)功能相適應(yīng)。據(jù)15個(gè)40kV電壓的電網(wǎng)中變壓器容量為240～770MVA，而送配電系統(tǒng)的單臺(tái)變壓器容量變化變電所密度高，變壓器容量小。選擇，如單位容量〔MVA〕費(fèi)用、系統(tǒng)短路容量、運(yùn)輸條件和安裝環(huán)境等。變電所密度和容量還與負(fù)荷密度及其增長(zhǎng)區(qū)需要建筑多而大的變電所，這是眾所周知的。多用較大容量變壓器。假設(shè)變壓器低負(fù)荷率運(yùn)行，〔MW〕費(fèi)用大于高負(fù)荷率運(yùn)行變壓器；假設(shè)用小容量變壓器，提高變壓器負(fù)荷率，經(jīng)濟(jì)的。論證計(jì)算供電容量缺乏幾乎是當(dāng)前我國(guó)全部城網(wǎng)都容相結(jié)合的方法。但是，布多少點(diǎn)為適宜，變電以上參數(shù)的計(jì)算進(jìn)展簡(jiǎn)潔的介紹。根本思路220kV系統(tǒng)增容，所選變電所規(guī)模大或小將直接影響該級(jí)電壓變電所的下一級(jí)110kV〔或35kV〕電網(wǎng)中變電所數(shù)量、單明白的例子說(shuō)明變電所規(guī)模受眾多因素的影數(shù)。幾個(gè)參數(shù)計(jì)算近實(shí)際。電路電壓降一條線路被負(fù)荷支線分成幾段時(shí)全線電壓降為〔1–3〕其中百分?jǐn)?shù)為

U 3ni1

(iRcosiXsin)(V)U(%) 3ni1

(iRcosiXsin)

100U100ni1

(Sl)(rcosxsin)ii〔1–4〕

10U2式中，r，x——單位長(zhǎng)度線路的電阻和電抗，Ω/km；U——線路電壓，kV；li——i段的長(zhǎng)度，km；Si——通過(guò)第i段線路的電力負(fù)荷，kVA；cosφ——負(fù)荷功率因數(shù)。定義線路電壓降為1％時(shí)的負(fù)荷矩為H，即H〔1–5〕把式〔1–4〕代入式〔1–5〕得

(Sl)niini1UH rcosxsin〔1–6〕H為單位電壓調(diào)整常數(shù)，由于當(dāng)線路的壓調(diào)整百分?jǐn)?shù)、線路長(zhǎng)度、線路負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，km·kVA。線路負(fù)荷安排LDF，其值為L(zhǎng)DFP(線路總負(fù)荷L(線路總長(zhǎng)〕總負(fù)荷矩〔1–7〕把式〔1–5〕代入式〔1–7〕得

LDFPLHU這是一個(gè)描述線路沿線負(fù)荷安排狀況的參數(shù)，又分為兩種狀況：首端負(fù)荷密，末端稀，從首端遞增。對(duì)負(fù)荷沿線均勻安排的輻射式網(wǎng)絡(luò)，宜用下式，即〔1–8〕

LDF 2n 1 ～2n1式〔1–8〕對(duì)三種安排方式都適用?！?–9〕

LDF 3n 2n1

～1.5對(duì)首端稀、末端密的不均勻安排電網(wǎng)，宜用LDF n2(n1)〔1–10〕式中，n——從干線引下的支線數(shù)。

2ni1

[i(ni1)]是可以按具體電網(wǎng)預(yù)先確定的，LDF值隨之而定。變電所和線路投資費(fèi)計(jì)算〔1–11〕式中，Css——變電所投資費(fèi)；

C egsfnss ff——每個(gè)進(jìn)出線間隔建設(shè)費(fèi)；nf——進(jìn)出線間隔數(shù)；e和g——依據(jù)本國(guó)變電所的費(fèi)用—容量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)線性化處理后得到的常數(shù)。由于一次變電所和二次變電所每個(gè)進(jìn)線間個(gè)模型，即Cl〔1–12〕式中，Cl——線路建設(shè)費(fèi)；Cf——每公里線路建設(shè)費(fèi)。變壓器功率損消耗計(jì)算

＝CfL變壓器的鐵損和銅損可用線性模型來(lái)計(jì)算。變壓器鐵損為〔1–13〕

Ta”b”Si變壓器滿負(fù)荷時(shí)銅損為〔1–14〕

Tc”d”Sca b c 系數(shù)、、和依據(jù)實(shí)際應(yīng)用變壓器的損a b c ” ” ” ”a耗數(shù)據(jù)經(jīng)線性化處理后求得，a”b kW，和的單位為kW/kVAb ” ”變壓器能耗按下式計(jì)算

的單位為和c”和c〔1–15〕

t i

T(UF)2(LF)]8760ct式中，E——一臺(tái)變壓器的能耗，kWh；tUF——變壓器利用系數(shù)；LF——負(fù)荷損耗系數(shù)，其閱歷公式為L(zhǎng)Ff＝a〔Lf

2+bLf

，其中L

為負(fù)荷系數(shù)， ，輸ab1fa＝0.3a＝0.15。f當(dāng)供電系統(tǒng)有ns個(gè)變電站，每變電站有nt臺(tái)變壓器時(shí)，變壓器的總能耗為＝E nn＝st s ttE 〔1–16〕t折算投資費(fèi)為CECst st C〔1–17〕st式中Ct—為了補(bǔ)償年能耗E 所需要的投資；stCs——單位電能費(fèi)用；C——投資效益系數(shù)，含折舊費(fèi)、修理費(fèi)和利潤(rùn)。s式〔1–17〕可改寫為另一種形式。設(shè)供電區(qū)An座變電站，每座變電站容量為S，as，則有sS Das(UF)(DF)(PF)〔1–18〕和Aan ass〔1–19〕式中，D——負(fù)荷密度，萬(wàn)kW/km2；UF——變壓器負(fù)荷率或利用系數(shù)；DF——負(fù)荷差異系數(shù)，DF＝各變電所的最大負(fù)荷之和/A的最大負(fù)荷；PF——變電所平均功率因數(shù)。將式〔113〕～式〔116〕和式〔118、式〔1–19〕代入式〔1–17〕并經(jīng)過(guò)運(yùn)算，即得計(jì)算變壓器投資費(fèi)的另一形式為Caba1t 1 1s〔1–20〕其中8760nCADt s

[b”d”(UF)2(LF)]1 C(UF)(DF)(PF)8760nCt s1 C

A[a”c”(UF)2(LF)]線路損消耗計(jì)算耗。假定線路供電面積為L(zhǎng)×2b的矩形，負(fù)荷為均勻安排，如圖1–1〔a〕所示。二次干線總功率損耗為〔1–21〕其中

P KLa＝ms 2 f＝〔1–22〕

K 2

D 1 1 1 ]2 U(PF)(DF) 3 2n 6n2式中，af——一回二次干線路供電區(qū)面積；通過(guò)支線的功率為p Dbl

aDlf(DF) 2L(DF)〔1–23〕式中，l——二次支線之間的距離；fb——二次支線長(zhǎng)度，b＝a/2L1–1〔a〕所示。f經(jīng)過(guò)計(jì)算得二次支線上的總功率損耗為2〔1–24〕2

P ss 2

L2)a8L3 一、二次干線負(fù)荷分布示意圖〔a〕二次干線負(fù)荷分布；〔b〕一次干線供電區(qū)假設(shè)二次干線和二次支線有一樣的n，且負(fù)荷–為均勻安排，則式〔124〕中的–K”2

和式〔1–22〕中的相等。K2二次干線和二次支線的總功率損耗為ms 2P +Pms 2E 8.76(LF)(KLa

K2

)〔1–25〕折算到投資費(fèi)為

sl 2

8L3 fC EslCs〔1–26〕

sl C一次配電線的損耗和投資費(fèi)用計(jì)算類似于二次配電線的損耗和投資計(jì)算。af、bL各代表與前一樣的含義。Rs為二次變電所的供電半徑，則ab f R〔1–27〕

2(LR) ss一次配電干線的供電區(qū)，如圖1–1〔b〕所示，有a 2(bRf s

)(LR)s一次配電線的能耗折算成投資費(fèi)為8.76(LF)C

R3

”R2Cp

s[(L

s)Ka

2 s a2]〔1–28〕

sl C

2 f 2L2(LR) fs五、城網(wǎng)一次接線方式城網(wǎng)接線是整個(gè)電力系統(tǒng)中的重要組成局部，它吸取全國(guó)主網(wǎng)約80%的電量，所以城網(wǎng)接線與主系統(tǒng)運(yùn)行有著親熱的關(guān)系。城網(wǎng)接線包括變電所接線和網(wǎng)絡(luò)接線兩局部〔有的城網(wǎng)還要考慮發(fā)電機(jī)上網(wǎng)接線方式而每一局部接線方式又取決于它所取的電壓等級(jí)、電網(wǎng)的功能及其在系統(tǒng)中的地位。城網(wǎng)供配電力量是當(dāng)前評(píng)價(jià)城網(wǎng)的首要指標(biāo)。近幾年來(lái)，隨著改革開放的深入，城市經(jīng)濟(jì)通環(huán)節(jié)的“瓶頸”。旦用電量到達(dá)“溫飽”和進(jìn)展，以及居民對(duì)電的依靠程度的日益增加，這些都對(duì)城網(wǎng)供電牢靠性和電能質(zhì)量提出了更高要求。電網(wǎng)接線方式是打算牢靠性的重要因素。環(huán)境保護(hù)和城網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)推廣應(yīng)用等等都是要作用。六、城網(wǎng)短路容量近10多年來(lái)，城鄉(xiāng)電網(wǎng)有了很大進(jìn)展。目前，省會(huì)城市和沿海大城市根本上已建成了220kV220kV或110kV大短路電流不應(yīng)超過(guò)以下值：電壓〔kV〕 22011066 35 10短路電〔kA〕