中小城市電網(wǎng)規(guī)劃設計研究

聶海江

摘要:電力負荷預測與規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃、計劃、用電、調(diào)度等部門的基礎工作,其重要性早己被人們所認識。文章對某城市電網(wǎng)從網(wǎng)架規(guī)劃、變電站布點、線路路徑的選擇、配電網(wǎng)網(wǎng)架設計等幾個方面進行電網(wǎng)規(guī)劃設計。

關鍵詞:中小城市;電網(wǎng)規(guī)劃設計;電力負荷預測;網(wǎng)架設計;變電站布點

中圖分類號:TM764文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0079-02

一、網(wǎng)架規(guī)劃

網(wǎng)架規(guī)劃是電網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分,其任務是根據(jù)規(guī)劃期間的負荷增長確定相應的最佳網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),以滿足經(jīng)濟可靠地輸送電力的要求。進行網(wǎng)架規(guī)劃的基本原則是在保證電能安全可靠地輸送到負荷處的前提下,使電網(wǎng)的建設和運行費用最小。網(wǎng)架規(guī)劃應滿足線路和變壓器的過載約束,以及節(jié)點電壓約束,有時還有一些其他的特殊要求。

一般來說,網(wǎng)架規(guī)劃主要解決下列問題:在何處投建新的變電站、線路;在何時投建新的變電站、線路。

二、變電站布點

在城市電網(wǎng)中高壓變電站的布局是否合理,容量匹配是否得當,將對整個城市電網(wǎng)能否安全、經(jīng)濟、合理的運行起到至關重要的作用。在城市電力網(wǎng)絡規(guī)劃中,這也是一個尤為重要的問題,需要在準確預測地區(qū)負荷分布的基礎上,以滿足負荷發(fā)展要求為基本準則;結(jié)合地區(qū)網(wǎng)絡及城市建設的方方面面特點來綜合考慮。

(一)變電站選址的基本要求

1.接近負荷中心:在選擇站址方案時,事先需搞清楚本變電站的供電負荷對象、負荷分布、供電要求,變電站本期和將來在系統(tǒng)中的地位和作用。選擇比較接近負荷中心的位置作為變電站的站址,以便減少電網(wǎng)的投資和網(wǎng)損。

2.使地區(qū)電源分布合理:應考慮地區(qū)原有電源、新建電源以及計劃建設電源情況,使地區(qū)電源和變電站不集中在一側(cè),以使電源布局分散,既減少二次網(wǎng)的投資和網(wǎng)損,又達到安全供電的目的。

3.高低壓各側(cè)進出線方便:應考慮各級電壓出線的走廊,不僅要使送電線路能進得來走得出,而且要使送電線路交叉跨越少,轉(zhuǎn)角少。

4.站區(qū)地形、地貌及土地面積滿足近期建設和發(fā)展要求:在站址選擇時,應貫徹以農(nóng)業(yè)為基礎的建設方針,不僅要貫徹節(jié)約用地、不占或少占農(nóng)田的精神,而且要結(jié)合具體工程條件,采取多種布置方案(如階梯布局、高型布置等),因地制宜地適應地形、地勢,充分利用坡地、丘陵地。對建設發(fā)展用地,最好哪年用哪年征,不要過早圈定。

5.站址不能被洪水淹沒或受山洪沖刷,地質(zhì)條件適宜。

(二)變電站選址及容量問題

區(qū)域電網(wǎng)通常由送電線路、高壓配電線路、中壓配電線路、低壓配電線路以及聯(lián)系各級電壓線路的變電站組成。這些變電站的位置直接影響著整個規(guī)劃區(qū)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。尤其是高壓變電站,其位置及容量的確定既要考慮到負荷的分布情況,又要考慮到整個電網(wǎng)的結(jié)構(gòu),其布局好壞直接影響到供電網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)是否合理以及無功電源的配置等問題,所以變電站選址問題是在區(qū)域負荷預測之后的一項十分重要的基礎工作。中壓變電站或配電變壓器的位置和容量主要取決于各用戶用電負荷的大小,它們的位置及容量的確定相對高壓變電站而言要容易得多。但是,由于配電變壓器的數(shù)量遠遠大于高壓變電站的數(shù)量,一個中等規(guī)模的規(guī)劃區(qū)就常有多達數(shù)千臺配電變壓器,對其位置及容量進行自動選擇將大大提高規(guī)劃工作的效率,并克服人為選址的隨意性。在城市電網(wǎng)規(guī)劃中,變電站站址的優(yōu)化選擇是十分重要的,它關系到整個系統(tǒng)運行的可靠性和電網(wǎng)建設的經(jīng)濟性。傳統(tǒng)的變電站選址方法都是基于平均負荷分布假設基礎上的。

變電站站址的選擇是輸變電工程項目建設中的一項重要的內(nèi)容,站址選擇的好與壞直接影響工程投資效益。它關系到整個系統(tǒng)運行的可靠性和電網(wǎng)建設的經(jīng)濟性。傳統(tǒng)的變電站選址方法都是基于平均負荷分布假設基礎上的。但實際上,城市的負荷分布是不均勻的,有些地區(qū)由于是工業(yè)區(qū),可能負荷密度很高,而有些地區(qū)卻可能很低。這時,如果還是采用傳統(tǒng)的選址方法,將會產(chǎn)生一個不盡合理的變電站的布點方案。近年來,隨著計算機技術(shù)和優(yōu)化理論的迅速發(fā)展,許多電力系統(tǒng)專家開始致力于應用計算機來解決電網(wǎng)規(guī)劃問題,從而大大提高了規(guī)劃的速度和質(zhì)量,給傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃工作注入了新的活力。正因為如此,國內(nèi)外許多專家學者在變電站選址方法研究方面做著不懈的努力,提出了許多方案來解決這一問題,同時也取得了很大的進展,使得變電站的選址及容量優(yōu)化工作越來越科學化、系統(tǒng)化。

三、線路路徑的選擇

線路路徑的選擇工作一般分為圖上選線和野外選線兩步。圖上選線是先擬定出若干個路徑方案。進行資料收集和野外踏勘。進行技術(shù)經(jīng)濟分析比較。并取得有關單位的同意和簽訂協(xié)議書,確定出一個路徑的推薦方案。報領導或上級(包括規(guī)劃部門)審批后。再進行野外選線,以確定線路的最終路徑。最后進行線路終勘和桿塔定位等工作。圖上選線通常是在比例為五千分之一、萬分之一或更大比例的地形圖上進行的。圖上選線是把地形圖放在圖板上。先將線路的起址點標出。然后將一切可能走線方案的轉(zhuǎn)角點,用不同顏色的線連接起來。即構(gòu)成若干個路徑的初步方案。按這些方案進行線路設計前期的資料收集。根據(jù)收集到的有關資料。舍去明顯不合理的方案。對剩下的方案進行比較和計算。確定2～3個較優(yōu)方案,待野外踏勘后決定取舍。確定線路最佳方案。

進行路徑方案比較時,應包括如下內(nèi)容:(1)線路的長短;(2)通過地段的地勢、地質(zhì)、地物條件以及對作物和大跨越及不良地形的影響情況;(3)交通運輸及施工、運行維護的難易程度;(4)對桿型選擇,技術(shù)上的難易程度、技術(shù)政策及有關方面的意見;(5)線路的總投資及主要材料、設施消耗量的比較等。為使線路建設得經(jīng)濟合理。對輸電線路可能涉及到的工礦企業(yè)、鐵路交通、郵電通訊、城鎮(zhèn)建設以及軍用設施等,要與有關單位協(xié)商研究解決,并簽訂相關協(xié)議。室內(nèi)選線時由于受地形圖測繪時間限制,建設與發(fā)展也不可能及時反映到地圖上來,其上所反映的地形、地貌也不可能十分詳盡,甚至與實際的地形、地貌、地物條件相差出入很大,因而除了根據(jù)圖上選線方案進行廣泛收集資料外。還必須進行野外沿線踏勘或重點踏勘。其目的在于校核圖上選線方案是否合理?；蛱岢龈玫木€路路徑方案。同時,在踏勘中還要了解主要建筑材料的產(chǎn)地和交通運輸條件等,作選定路徑的參考。在圖上選線結(jié)束后。進行野外選線。野外選線是將圖上最后選定的路徑在現(xiàn)場具體落實。確定最終走向并埋設標志,以利勘測。路徑方案的選定是一項技術(shù)性、政策性很強的工作。它對線路的技術(shù)經(jīng)濟指標、施工運行維護等起著決定性作用。因此,作為設計人員必須慎重對待,選出最優(yōu)方案。以確保線路運行安全為先決條件,在一般情況下,應盡量選取線路長度短、轉(zhuǎn)角少并且轉(zhuǎn)角度數(shù)小、跨越小、拆遷少、占良田少、節(jié)約耕地、竹木砍伐少、交通運輸、施工和運行與維護方便及地形地質(zhì)好的線路方案。

四、配電網(wǎng)網(wǎng)架設計

(一)網(wǎng)架設計幾種接線方式

1.完全放射狀接線。該接線比較適合當負荷集中在電源附近的情況,其特點是接線簡單,只要采取適當?shù)拇胧?比如變壓器采用低負荷率和T形接線模式相結(jié)合等),可靠性即可達到要求。當電源變電站的出線間隔允許時,由于電源和負荷之間采用直線連接,其投資是較省的。但同時,由于負荷直接接在電源變電站出口,可能會造成其出線間隔緊張,投資也會相應增加。

2.經(jīng)中介點的放射狀接線。這種接線是完全放射狀接線模式的變形形式,適用于負荷分塊集中情況。如果網(wǎng)絡中使用的線路載流量較大,比如一條線路可帶2臺或2臺以上變壓器時,若采用經(jīng)中介點的放射狀接線,則可以在不增加電源點至中介變電站間線路回數(shù)的情況下,由距離終端變電站較近的中介站供電,以縮小線路長度,同時又減少了電源站的出線間隔,提高了經(jīng)濟性。但是,和完全放射狀相比,該接線方式增加了中介站的投資。具體哪種方案的投資更節(jié)省要視具體網(wǎng)絡情況而定。

3.手拉手狀接線。這種接線適合負荷點沿電源的某一個或幾個方向分布情況,通過幾條干線向沿途負荷供電。由于采用了雙電源供電,所以供電可靠性比較高。但由于線路曲折而長度增加很多,所以在提高可靠性的同時也增大了投資。

(二)具體的系統(tǒng)接線模式

1.同電源不同母線輻射接線(變電站設二臺變)。這種接線簡單實用,正常運行時變電站母線上的斷路器斷開,兩條線路分別帶50%負荷。當其中一條線路發(fā)生故障時,這條線路退出運行,變電站母線的斷路器合上,由剩下的一條正常線路帶兩臺變壓器?？紤]斷路器的故障率通常很小,影響系統(tǒng)可靠性指標的元件主要是線路的故障率和開關的操作時間,這種接線模式的可靠性較高。

2.同電源不同母線輻射接線(進線側(cè)不設開關)。這種接線模式與模式1相比,最大的特點是在變電站進線側(cè)沒有開關。線路平常都帶滿負荷,當其中的一條線路發(fā)生故障,其相應的變壓器必須停電,因而其可靠性比接線模式1要低。

3.同電源雙T接線(變電站設二臺變)。這種模式接線采用變壓器母線組的形式,所需的變電站設備投資較少,并且對實施自動化比較有利。這種模式可靠性比第一種接線模式低.當有一條線路發(fā)生故障時,所帶的變壓器必須停電,變壓器所帶的負荷只能通過低壓備用轉(zhuǎn)帶,若沒有低壓備用,則負荷就要停電。

五、結(jié)語

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè),也是國家重要的公共事業(yè)。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和用電趨勢的增長,城市電網(wǎng)建設不僅要與電源、負荷協(xié)調(diào)發(fā)展,還要具有適度超前意識。電力系統(tǒng)規(guī)劃作為電力工業(yè)發(fā)展的龍頭,既關系到電力系統(tǒng)的正常運行,又關系到電力產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,做好電網(wǎng)規(guī)劃工作,構(gòu)建“安全、可靠、經(jīng)濟、高效、開放、靈活”的電網(wǎng)是當前電力研究工作人員的重要工作。

參考文獻

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