中小城市电网规划设计研究

摘要:电力负荷预测与规划是电力系统规划、计划、用电、调度等部门的基础工作,其重要性早己被人们所认识。文章对某城市电网从网架规划、变电站布点、线路路径的选择、配电网网架设计等几个方面进行电网规划设计。

关键词:中小城市;电网规划设计;电力负荷预测;网架设计;变电站布点

中图分类号:TM764文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0079-02

一、网架规划

网架规划是电网规划的重要组成部分,其任务是根据规划期间的负荷增长确定相应的最佳网络结构,以满足经济可靠地输送电力的要求。进行网架规划的基本原则是在保证电能安全可靠地输送到负荷处的前提下,使电网的建设和运行费用最小。网架规划应满足线路和变压器的过载约束,以及节点电压约束,有时还有一些其他的特殊要求。

一般来说,网架规划主要解决下列问题:在何处投建新的变电站、线路;在何时投建新的变电站、线路。

二、变电站布点

在城市电网中高压变电站的布局是否合理,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。在城市电力网络规划中,这也是一个尤为重要的问题,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方方面面特点来综合考虑。

(一)变电站选址的基本要求

1.接近负荷中心:在选择站址方案时,事先需搞清楚本变电站的供电负荷对象、负荷分布、供电要求,变电站本期和将来在系统中的地位和作用。选择比较接近负荷中心的位置作为变电站的站址,以便减少电网的投资和网损。

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。

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。

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(如阶梯布局、高型布置等),因地制宜地适应地形、地势,充分利用坡地、丘陵地。对建设发展用地,最好哪年用哪年征,不要过早圈定。

5.站址不能被洪水淹没或受山洪冲刷,地质条件适宜。

(二)变电站选址及容量问题

区域电网通常由送电线路、高压配电线路、中压配电线路、低压配电线路以及联系各级电压线路的变电站组成。这些变电站的位置直接影响着整个规划区电网的结构。尤其是高压变电站,其位置及容量的确定既要考虑到负荷的分布情况,又要考虑到整个电网的结构,其布局好坏直接影响到供电网络的结构是否合理以及无功电源的配置等问题,所以变电站选址问题是在区域负荷预测之后的一项十分重要的基础工作。中压变电站或配电变压器的位置和容量主要取决于各用户用电负荷的大小,它们的位置及容量的确定相对高压变电站而言要容易得多。但是,由于配电变压器的数量远远大于高压变电站的数量,一个中等规模的规划区就常有多达数千台配电变压器,对其位置及容量进行自动选择将大大提高规划工作的效率,并克服人为选址的随意性。在城市电网规划中,变电站站址的优化选择是十分重要的,它关系到整个系统运行的可靠性和电网建设的经济性。传统的变电站选址方法都是基于平均负荷分布假设基础上的。

变电站站址的选择是输变电工程项目建设中的一项重要的内容,站址选择的好与坏直接影响工程投资效益。它关系到整个系统运行的可靠性和电网建设的经济性。传统的变电站选址方法都是基于平均负荷分布假设基础上的。但实际上,城市的负荷分布是不均匀的,有些地区由于是工业区,可能负荷密度很高,而有些地区却可能很低。这时,如果还是采用传统的选址方法,将会产生一个不尽合理的变电站的布点方案。近年来,随着计算机技术和优化理论的迅速发展,许多电力系统专家开始致力于应用计算机来解决电网规划问题,从而大大提高了规划的速度和质量,给传统的电网规划工作注入了新的活力。正因为如此,国内外许多专家学者在变电站选址方法研究方面做着不懈的努力,提出了许多方案来解决这一问题,同时也取得了很大的进展,使得变电站的选址及容量优化工作越来越科学化、系统化。

三、线路路径的选择

线路路径的选择工作一般分为图上选线和野外选线两步。图上选线是先拟定出若干个路径方案。进行资料收集和野外踏勘。进行技术经济分析比较。并取得有关单位的同意和签订协议书,确定出一个路径的推荐方案。报领导或上级(包括规划部门)审批后。再进行野外选线,以确定线路的最终路径。最后进行线路终勘和杆塔定位等工作。图上选线通常是在比例为五千分之一、万分之一或更大比例的地形图上进行的。图上选线是把地形图放在图板上。先将线路的起址点标出。然后将一切可能走线方案的转角点,用不同颜色的线连接起来。即构成若干个路径的初步方案。按这些方案进行线路设计前期的资料收集。根据收集到的有关资料。舍去明显不合理的方案。对剩下的方案进行比较和计算。确定2～3个较优方案,待野外踏勘后决定取舍。确定线路最佳方案。

进行路径方案比较时,应包括如下内容:(1)线路的长短;(2)通过地段的地势、地质、地物条件以及对作物和大跨越及不良地形的影响情况;(3)交通运输及施工、运行维护的难易程度;(4)对杆型选择,技术上的难易程度、技术政策及有关方面的意见;(5)线路的总投资及主要材料、设施消耗量的比较等。为使线路建设得经济合理。对输电线路可能涉及到的工矿企业、铁路交通、邮电通讯、城镇建设以及军用设施等,要与有关单位协商研究解决,并签订相关协议。室内选线时由于受地形图测绘时间限制,建设与发展也不可能及时反映到地图上来,其上所反映的地形、地貌也不可能十分详尽,甚至与实际的地形、地貌、地物条件相差出入很大,因而除了根据图上选线方案进行广泛收集资料外。还必须进行野外沿线踏勘或重点踏勘。其目的在于校核图上选线方案是否合理。或提出更好的线路路径方案。同时,在踏勘中还要了解主要建筑材料的产地和交通运输条件等,作选定路径的参考。在图上选线结束后。进行野外选线。野外选线是将图上最后选定的路径在现场具体落实。确定最终走向并埋设标志,以利勘测。路径方案的选定是一项技术性、政策性很强的工作。它对线路的技术经济指标、施工运行维护等起着决定性作用。因此,作为设计人员必须慎重对待,选出最优方案。以确保线路运行安全为先决条件,在一般情况下,应尽量选取线路长度短、转角少并且转角度数小、跨越小、拆迁少、占良田少、节约耕地、竹木砍伐少、交通运输、施工和运行与维护方便及地形地质好的线路方案。

四、配电网网架设计

(一)网架设计几种接线方式

1.完全放射状接线。该接线比较适合当负荷集中在电源附近的情况,其特点是接线简单,只要采取适当的措施(比如变压器采用低负荷率和T形接线模式相结合等),可靠性即可达到要求。当电源变电站的出线间隔允许时,由于电源和负荷之间采用直线连接,其投资是较省的。但同时,由于负荷直接接在电源变电站出口,可能会造成其出线间隔紧张,投资也会相应增加。

2.经中介点的放射状接线。这种接线是完全放射状接线模式的变形形式,适用于负荷分块集中情况。如果网络中使用的线路载流量较大,比如一条线路可带2台或2台以上变压器时,若采用经中介点的放射状接线,则可以在不增加电源点至中介变电站间线路回数的情况下,由距离终端变电站较近的中介站供电,以缩小线路长度,同时又减少了电源站的出线间隔,提高了经济性。但是,和完全放射状相比,该接线方式增加了中介站的投资。具体哪种方案的投资更节省要视具体网络情况而定。

3.手拉手状接线。这种接线适合负荷点沿电源的某一个或几个方向分布情况,通过几条干线向沿途负荷供电。由于采用了双电源供电,所以供电可靠性比较高。但由于线路曲折而长度增加很多,所以在提高可靠性的同时也增大了投资。

(二)具体的系统接线模式

1.同电源不同母线辐射接线(变电站设二台变)。这种接线简单实用,正常运行时变电站母线上的断路器断开,两条线路分别带50%负荷。当其中一条线路发生故障时,这条线路退出运行,变电站母线的断路器合上,由剩下的一条正常线路带两台变压器。考虑断路器的故障率通常很小,影响系统可靠性指标的元件主要是线路的故障率和开关的操作时间,这种接线模式的可靠性较高。

2.同电源不同母线辐射接线(进线侧不设开关)。这种接线模式与模式1相比,最大的特点是在变电站进线侧没有开关。线路平常都带满负荷,当其中的一条线路发生故障,其相应的变压器必须停电,因而其可靠性比接线模式1要低。

3.同电源双T接线(变电站设二台变)。这种模式接线采用变压器母线组的形式,所需的变电站设备投资较少,并且对实施自动化比较有利。这种模式可靠性比第一种接线模式低.当有一条线路发生故障时,所带的变压器必须停电,变压器所带的负荷只能通过低压备用转带,若没有低压备用,则负荷就要停电。

五、结语

电力工业是国民经济的重要基础产业,也是国家重要的公共事业。随着经济的不断发展和用电趋势的增长,城市电网建设不仅要与电源、负荷协调发展,还要具有适度超前意识。电力系统规划作为电力工业发展的龙头,既关系到电力系统的正常运行,又关系到电力产业的可持续发展。因此,做好电网规划工作,构建“安全、可靠、经济、高效、开放、灵活”的电网是当前电力研究工作人员的重要工作。

参考文献

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[2]程浩忠,张焰.电力网络规划的方法与应用[M].上海:上海科学技术出版社,2002.

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[4]蓝毓俊.现代城市电网规划设计与建设改造[M].北京:中国电力出版社,2004.

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