電力系統(tǒng)規(guī)劃設計

電力系統(tǒng)規(guī)劃設計

電力系統(tǒng)規(guī)劃設計，里面內容非常多，設計電力系統(tǒng)的

方方面面，大致分為以下幾個部分，僅談一次部分。

一、主網規(guī)劃設計

1）網架和方案

網架和方案是電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的核心。電網經過簡化

分析可分為9種網架構造。

容量有余額的系統(tǒng)與互聯(lián)系統(tǒng)中更大容量的部分相聯(lián)

接

對于此種電網構造，應防止功角穩(wěn)定事故的發(fā)生。其引

起的原因是，重負荷聯(lián)絡線故障跳開，引起其它聯(lián)絡線過載，

送端功率輸出受阻，導致送端系統(tǒng)頻率升高，而受端如果調

節(jié)容量足夠大，則頻率降低可能相對不大，但會造成聯(lián)絡線

兩端發(fā)電機群的功角和功率的振蕩，嚴重時會引起穩(wěn)定破壞。

為了防止穩(wěn)定事故的發(fā)生，在受端應采取切負荷的措施,

在送端采取切機或減少發(fā)電功率，或采取聯(lián)絡線解列的策略,

將部分電源解列到受端，或將部分受端負荷解列到送端，以

平息振蕩。

互聯(lián)系統(tǒng)中具有功率缺額的部分從大容量部分獲得功

率

此種構造，應防止功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的事故發(fā)生。

引起的原因是：有功功率缺額的部分中，引起頻率急劇

降低使受端系統(tǒng)與送端系統(tǒng)功角穩(wěn)定失步。也可能會在受端

系統(tǒng)由于無功功率的嚴重缺額造成受端電網電壓崩潰。此時,

應迅速切斷聯(lián)絡線，并在受端電網中切除不重要的負荷。因

此，須加裝低頻減負荷、低壓減負荷裝置，在條件許可時，

加裝發(fā)電機組自起動裝置。

兩個功率相當的系統(tǒng)經較強聯(lián)絡線相連接

此種構造具有穩(wěn)定運行水平高，網架構造堅強的特點，

不容易發(fā)生穩(wěn)定破壞事故。但在嚴重的聯(lián)鎖故障中，可能會

發(fā)生聯(lián)絡線過載或功角失步。此種情況應采取發(fā)電機減出力

和切除一定的負荷等策略。

互聯(lián)系統(tǒng)的兩部分由弱聯(lián)絡線連接

此種構造一般在互聯(lián)系統(tǒng)的初期。該種構造容易發(fā)生動

態(tài)穩(wěn)定性失步。即造成系統(tǒng)產生負阻尼或弱阻尼。發(fā)生長過

程的振蕩不衰減和發(fā)散。

這種情況，應盡快加強網架構造的建設，減少聯(lián)絡線的

阻抗，加裝提高系統(tǒng)正阻尼的自動裝置，如PSS,并輔以切

機切負荷措施，減少聯(lián)絡線輸送功率。

更復雜的三機接線

此種構造的運行特點是系統(tǒng)聯(lián)絡線之間具有相互影響，

當一條重載聯(lián)絡線因故障斷開，可能導致另一條聯(lián)絡線運行

方式的危險變化。

此種情況應采取防止一條聯(lián)絡線斷開后造成連鎖反應

使系統(tǒng)進一步擴大的策略。

鏈形接線

此種接線構造，一般情況下，一部分聯(lián)絡線總是向一個

方向送電，其它聯(lián)絡線上的送電功率隨著不同的時間周期而

變化。在一晝夜之內，連接在一起的一些電力系統(tǒng)有時是缺

少功率的，有時又是功率有余的。

因此，可能的事故破壞程度，以及事故過程中聯(lián)絡線的

相互作用，也會用應的變化。其特點是：系統(tǒng)的運行方式對

故障時聯(lián)絡線的影響很大，可能會發(fā)生功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定

和頻率穩(wěn)定問題，也可能會發(fā)生由于接線中的個別環(huán)節(jié)危險

過載，使事故擴大。

放射性型構造

在此種構造中，中心系統(tǒng)常比其它系統(tǒng)容量大的多（調

節(jié)能力強），中心系統(tǒng)可以外送功率，也可以接收功率。當

功率缺額時，它能切除部分負荷，而在功率余額時，又能降

低發(fā)電功率，可保證任一放射型聯(lián)絡線上不發(fā)生過負荷。如

果子系統(tǒng)與主系統(tǒng)失步，可解列聯(lián)絡線，防止事故的進一步

擴大。此種接線不容易發(fā)生大面積停電事故。

環(huán)形接線

此種接線的特點是運行方式的多樣性。任一環(huán)節(jié)斷開,

不僅會引起環(huán)內各環(huán)節(jié)輸送功率的大小變化，而且其方向也

變化。整個環(huán)網的總運行方式由它的“危險斷面”所決定,

會導致另一斷面的功率危險增大。因此，該種接線構造已逐

漸被淘汰。必要時，加裝備自投裝置。

多回路系統(tǒng)

此種接線構造是電網最終的較為理想的構造方式。該構

造可以在多種故障下，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

上面所說的網架認識，是制定電力系統(tǒng)方案的根底。

實際工程中方案的指定，既要考慮技術性，又要考慮經

濟性。

技術性，無非就是工程滿足負荷需求，電氣計算都要滿

足條件，具有一定的遠景適應性，更高的要求就是網架美觀;

經濟性，就是投資費用盡可能低。

綜合技術和經濟性，然后得出推薦方案。

電網縱向構造的考慮

就是電網500kV-220kV-110kV-10kV各個層次的強弱關

系。

一般原則是：最高電壓等級電網要堅強；次一級電網對

上級電網有一定的支撐能力；接近于用戶的中壓配電網要堅

強。

巴黎電網，理想的強-弱-強電網。

東京電網，電源布局和負荷分布特點決定了東京電網存

在較大的潮流輸送。

**電網，霸氣的強-強-強-強電網，500千伏為雙環(huán)網，

220千伏、110千伏以雙回鏈式為主，10千伏目標是網格化。

**電網，強-次強一次強-強電網，500千伏以雙環(huán)網為主,

但靜安變不能滿足NTT或N-2方式要求（所以上次的停電

時間，影響很大）；220千伏網絡為樞紐、終端站模式，盡可

能減少中間站。

***電網，目標電網為強-弱-強構造，220千伏為多回饋

供，弱化110千伏，10千伏實現(xiàn)網格化。

***漢口電網，主城區(qū)現(xiàn)況的強-弱-強-次強電網，外部

電源是500千伏雙環(huán)網和220千伏主力電廠，220千伏為雙

回饋供，110千伏為雙回鏈式，10千伏目標是網格化。

2）電氣計算分析

這塊分兩部分，有一部分是粗略的手算，或者叫估算，

依賴于經驗，有一部分是計算機的軟件計算，比方PSSE,BM,

EMTP這些o

關于手算

首先要熟悉各種電力系統(tǒng)公式，比方零序、正序不同情

況下的折算，短路阻抗的大致計算方法，等等，這些算是專

業(yè)根底的東西。

然后就要熟悉每個方案，就是這個變電站規(guī)模怎么選，

這個線路怎么連，這個電廠怎么建的方案，都需要有些大體

的判斷，這就需要一些簡單的計算。

比方供電能力，比方潮流斷面裕度（圖中藍線），比方

靜態(tài)穩(wěn)定極限，都是可以大致手算的。

最后就是一些需要經驗的手算，比方穩(wěn)定的判別算法等

等，這些都是一些稍微進階的東西。

這些手算的根底，對于快速定性判斷一個電力系統(tǒng)問題,

或者是診斷海外某個國家的電網問題，都非常有用。

關于電氣軟件計算，主要包括常規(guī)的潮流計算，短路計

算，穩(wěn)定計算、過電壓計算、無功計算等。

潮流計算，主要就是選取不同的計算方式，比方豐大&

豐小&枯大&枯小方式，校核一些薄弱的環(huán)節(jié)，比方是否存在

線路過載問題（包括NT情況）等等。

短路計算，也是校核一些短路水平較高的點，是否存在

超標的現(xiàn)象，一般來說短路水平和供電能力是矛盾的，如何

平衡，優(yōu)化電網構造是個關鍵。

穩(wěn)定計算，要算靜態(tài)穩(wěn)定極限，暫態(tài)穩(wěn)定極限（在之前

的隨筆里面有描述），然后還要算各種故障方式下的穩(wěn)定水

平，比方單瞬，比方三永，比方無故障斷線，等等，如果有

穩(wěn)定問題還要詳細計算分析，比方穩(wěn)控策略，切負荷方案等，

這部分需要一些經驗。

過電壓計算，高電壓等級，一般是500kV,會要求計算

內過電壓，EMTP來算，也比較專業(yè)。內過電壓的關注點主要

有幾個，一個是各種過電壓水平是否達標，一個是無功配置，

高壓并聯(lián)電抗器的配置方案，一個是是否安裝合閘電阻，還

有個就是中性點小電抗的配置方案，在之前的隨筆里也有詳

細描述。

無功計算，就是依據分層分區(qū)平衡原則，計算無功平衡，

這些都有計算步驟，然后根據計算結果，用軟件仿真不同投

切方式下的電壓波動水平。

3）選址

電廠、變電站、線路都需要選址（路徑），對于規(guī)劃設

計階段來說是較為關鍵的點。

電廠選址

變電站選址

1、接近負荷中心

事先需搞清本變電所的的地位和作用。選擇比較接近負

荷中心的位置。

2、使地區(qū)電源布局合理

使地區(qū)電源和變電所不集中在一側，以便電源布局分散。

3、高低壓各側進出線方便

不僅要使送電線能進得來走得出，而且要使送電線交叉

跨越少、轉角少。

4、所區(qū)地形、地貌及土地面積應滿足近期建設和發(fā)展

要求

應貫徹節(jié)約用地、不占或少占農田的精神，采取多種布

置方案適應地形、地勢。

5、站址不能被洪水淹沒及受山洪沖刷，而且地質條件

應適宜

6、確定所址時，應考慮其與鄰近設施的相互影響

7、交通運輸方便

不僅要考慮施工時大型設備的運輸，還要考慮運行、檢

修時的交通運輸方便。

8、具有可靠水源，排水方便

9、施工條件方便

選所時，還要考慮施工用水用電、施工場地、勞動力、

建筑材料來源方便等問題。

線路路徑

［地形、地質、自然條件］選線人員必須對線路通過地區(qū)

的地形、地質、自然經濟條件等作詳細的調查，與沿線地區(qū)

各有關單位充分協(xié)商，以便選出最合宜的線路路徑。

［路徑短］所選線路的路徑應盡可能短，線路轉角要少,

而吐轉角角度要小，特殊跨超要少。水文和地質條件要好。

［維護和施工方便］應考慮線路有良好的維護和施工條

件，沿線交通要比較方便，應盡量接近鐵路，公路或通航河

流。

［不影響通信］應與主呼通訊線路、機場、電臺等設施保

待足夠的距離。

［不影響生產和生活］線路應盡量避開居民區(qū)，工廠區(qū)及

其他需拆遷較多建筑物和構筑物的地區(qū)、不應引起交通和機

耕的困難。

［地質條件合適］應盡量避開不良地質地帶，可能塌陷的

礦區(qū)，沼澤地帶、林區(qū)，綠化區(qū)、果園、重冰區(qū)、污穢區(qū)、

爆炸危臉區(qū)、強地震區(qū)及農村固定場院等地區(qū)。

［廠、所出線統(tǒng)一規(guī)劃］發(fā)電廠、變電所的出線走廊，應

根據系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)一考慮，在線路擁擠地區(qū)宜采用回路

或多回路塔。

［避燃、避爆、避碰］配電線路應盡量避開有爆炸物、易

燃物和可燃物的廠房、倉庫、貯罐等，并避開易被車輛碰掩

等處。

［與城鎮(zhèn)規(guī)劃協(xié)調］應與城鎮(zhèn)規(guī)劃協(xié)調。

在選線方式上分為圖上選線和實地踏勘選線.規(guī)劃人員

根據上述選線原則在五萬分之一至十萬分之一的地形圖上

開展初選，然后按圖上選擇的路徑開展實地踏勘。

二、配網規(guī)劃設計假定城市電網規(guī)劃工作主要涉及

HOkV和10kV兩個電壓等級的電網（這里不介紹380V分臺

區(qū)的規(guī)劃）。規(guī)劃工作由以下基本步驟組成：

1）數據收集、調查與錄入2）現(xiàn)狀網分析與評估3）確

定規(guī)劃的主要技術原則

4）負荷及負荷分布預測5）10kV配電變壓器容量及位

置確定6）llOkV變電站優(yōu)化

規(guī)劃及其供電范圍計算7）10kV配電網絡規(guī)劃8）10kV

規(guī)劃配電網絡可靠性計算9）HOkV配網網絡規(guī)劃10）無功

電源優(yōu)化規(guī)劃11）投資估算及經濟效益分析

1、［數據收集、調查與錄入］

城市電網規(guī)劃工作需要以大量的根底數據為依據，這些

數據包括城市負荷發(fā)展的相關歷史數據，未來城市發(fā)展的詳

細用地規(guī)劃及城市發(fā)展規(guī)劃數據。

2、［現(xiàn)狀網分析與評估］

利用系統(tǒng)中提供的各種分析工具，完成現(xiàn)狀網分析，發(fā)

現(xiàn)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。

主要從配網電源、配網設備及構造、配網運行、技術經

濟指標、設備維護與管理等五個方面開展分析評估。

3、［確定規(guī)劃的主要技術原則］

參考“城市電力網規(guī)劃設計導則”及各省市電力公司技

術導則來詳細制定技術原則。

技術原則應包含如下主要內容：

舉例：某省變電站的變壓器容量及臺數

UOkV變電站的最終規(guī)模為3臺主變壓器

中間規(guī)劃年份llOkV變電站按50MVAX2或者63MVAX2

配置

遠景目標年UOkV變電站的最終規(guī)模采用50MVAX3或

者63MVAX3配置

4、［負荷及負荷分布預測］

這是整個規(guī)劃工作中最為關鍵的工作之一。其目的就是

盡可能準確地確定未來各規(guī)劃年內的負荷及負荷分布情況。

總原則是根據城市或開發(fā)區(qū)的用地規(guī)劃，以空間負荷分

布預測為根底，采用多種負荷預測方法開展負荷及負荷分布

預測。

5、［10kV配電變壓器容量及位置確定］

根據規(guī)劃區(qū)的負荷分布預測結果，根據確定的配變容量

系列，通常應采用“小容量、密布點、短半徑”的原則，采

用分區(qū)分片方法，確定各10kV配電變壓器的容量及位置。

舉例如下：

6、［nokv變電站優(yōu)化規(guī)劃及其供電范圍計算］

目的是確定HOkV變電站的容量及位置。供電范圍計算

的目的是將規(guī)劃區(qū)內的所有10kV配電變壓器按供電關系劃

歸不同的UOkV變電站。其中，即要考慮供電的經濟性，又

要考慮供電半徑的限制。

這一階段變電站的容量、變壓器的臺數確定是非常重要

的，需要開展比較確定。

7、［10kV配電網絡規(guī)劃］

根據UOkV變電站的供電范圍計算結果，將10kV配電

網按供電范圍分區(qū)，對10kV配電網絡按分區(qū)開展規(guī)劃。

根據可靠性的要求和采用的主要接線模式，考慮不同

UOkV變電站之間10kV聯(lián)絡線的設置，以及同站不同母線的

聯(lián)絡情況。

規(guī)劃方案需滿足各種系統(tǒng)約束條件（如：短路容量限制、

電壓水平限制、線路過負荷限制及N-1安全性準則等）。

遠景規(guī)劃網架并不是在一個完全空白的新區(qū)上建設，而

是在現(xiàn)狀負荷和現(xiàn)狀線路的根底上逐步發(fā)展到目標網架，所

以要求遠景網架應具有較強的適應性和靈活性，在城市發(fā)展

出現(xiàn)新情況時可以比較靈活地