聶海江

摘要:電力負(fù)荷預(yù)測(cè)與規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃、計(jì)劃、用電、調(diào)度等部門(mén)的基礎(chǔ)工作,其重要性早己被人們所認(rèn)識(shí)。文章對(duì)某城市電網(wǎng)從網(wǎng)架規(guī)劃、變電站布點(diǎn)、線路路徑的選擇、配電網(wǎng)網(wǎng)架設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:中小城市;電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì);電力負(fù)荷預(yù)測(cè);網(wǎng)架設(shè)計(jì);變電站布點(diǎn)

中圖分類號(hào):TM764文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(wù)是根據(jù)規(guī)劃期間的負(fù)荷增長(zhǎng)確定相應(yīng)的最佳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以滿足經(jīng)濟(jì)可靠地輸送電力的要求。進(jìn)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(fù)荷處的前提下,使電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用最小。網(wǎng)架規(guī)劃應(yīng)滿足線路和變壓器的過(guò)載約束,以及節(jié)點(diǎn)電壓約束,有時(shí)還有一些其他的特殊要求。

一般來(lái)說(shuō),網(wǎng)架規(guī)劃主要解決下列問(wèn)題:在何處投建新的變電站、線路;在何時(shí)投建新的變電站、線路。

二、變電站布點(diǎn)

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(dāng),將對(duì)整個(gè)城市電網(wǎng)能否安全、經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。在城市電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,這也是一個(gè)尤為重要的問(wèn)題,需要在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地區(qū)負(fù)荷分布的基礎(chǔ)上,以滿足負(fù)荷發(fā)展要求為基本準(zhǔn)則;結(jié)合地區(qū)網(wǎng)絡(luò)及城市建設(shè)的方方面面特點(diǎn)來(lái)綜合考慮。

(一)變電站選址的基本要求

1.接近負(fù)荷中心:在選擇站址方案時(shí),事先需搞清楚本變電站的供電負(fù)荷對(duì)象、負(fù)荷分布、供電要求,變電站本期和將來(lái)在系統(tǒng)中的地位和作用。選擇比較接近負(fù)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(yīng)考慮地區(qū)原有電源、新建電源以及計(jì)劃建設(shè)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(dá)到安全供電的目的。

3.高低壓各側(cè)進(jìn)出線方便:應(yīng)考慮各級(jí)電壓出線的走廊,不僅要使送電線路能進(jìn)得來(lái)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(shè)和發(fā)展要求:在站址選擇時(shí),應(yīng)貫徹以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的建設(shè)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(yīng)地形、地勢(shì),充分利用坡地、丘陵地。對(duì)建設(shè)發(fā)展用地,最好哪年用哪年征,不要過(guò)早圈定。

5.站址不能被洪水淹沒(méi)或受山洪沖刷,地質(zhì)條件適宜。

(二)變電站選址及容量問(wèn)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(jí)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(gè)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(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,所以變電站選址問(wèn)題是在區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)之后的一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)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(fù)荷的大小,它們的位置及容量的確定相對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于高壓變電站的數(shù)量,一個(gè)中等規(guī)模的規(guī)劃區(qū)就常有多達(dá)數(shù)千臺(tái)配電變壓器,對(duì)其位置及容量進(jìn)行自動(dòng)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(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)的變電站選址方法都是基于平均負(fù)荷分布假設(shè)基礎(chǔ)上的。

變電站站址的選擇是輸變電工程項(xiàng)目建設(shè)中的一項(xiàng)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(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)的變電站選址方法都是基于平均負(fù)荷分布假設(shè)基礎(chǔ)上的。但實(shí)際上,城市的負(fù)荷分布是不均勻的,有些地區(qū)由于是工業(yè)區(qū),可能負(fù)荷密度很高,而有些地區(qū)卻可能很低。這時(shí),如果還是采用傳統(tǒng)的選址方法,將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不盡合理的變電站的布點(diǎn)方案。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)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(kāi)始致力于應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)解決電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)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?yàn)槿绱?國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)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(lái)解決這一問(wèn)題,同時(shí)也取得了很大的進(jìn)展,使得變電站的選址及容量?jī)?yōu)化工作越來(lái)越科學(xué)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(gè)路徑方案。進(jìn)行資料收集和野外踏勘。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較。并取得有關(guān)單位的同意和簽訂協(xié)議書(shū),確定出一個(gè)路徑的推薦方案。報(bào)領(lǐng)導(dǎo)或上級(jí)(包括規(guī)劃部門(mén))審批后。再進(jìn)行野外選線,以確定線路的最終路徑。最后進(jìn)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(wàn)分之一或更大比例的地形圖上進(jìn)行的。圖上選線是把地形圖放在圖板上。先將線路的起址點(diǎn)標(biāo)出。然后將一切可能走線方案的轉(zhuǎn)角點(diǎn),用不同顏色的線連接起來(lái)。即構(gòu)成若干個(gè)路徑的初步方案。按這些方案進(jìn)行線路設(shè)計(jì)前期的資料收集。根據(jù)收集到的有關(guān)資料。舍去明顯不合理的方案。對(duì)剩下的方案進(jìn)行比較和計(jì)算。確定2～3個(gè)較優(yōu)方案,待野外踏勘后決定取舍。確定線路最佳方案。

進(jìn)行路徑方案比較時(shí),應(yīng)包括如下內(nèi)容:(1)線路的長(zhǎng)短;(2)通過(guò)地段的地勢(shì)、地質(zhì)、地物條件以及對(duì)作物和大跨越及不良地形的影響情況;(3)交通運(yùn)輸及施工、運(yùn)行維護(hù)的難易程度;(4)對(duì)桿型選擇,技術(shù)上的難易程度、技術(shù)政策及有關(guān)方面的意見(jiàn);(5)線路的總投資及主要材料、設(shè)施消耗量的比較等。為使線路建設(shè)得經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)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(shè)以及軍用設(shè)施等,要與有關(guān)單位協(xié)商研究解決,并簽訂相關(guān)協(xié)議。室內(nèi)選線時(shí)由于受地形圖測(cè)繪時(shí)間限制,建設(shè)與發(fā)展也不可能及時(shí)反映到地圖上來(lái),其上所反映的地形、地貌也不可能十分詳盡,甚至與實(shí)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(jìn)行廣泛收集資料外。還必須進(jìn)行野外沿線踏勘或重點(diǎn)踏勘。其目的在于校核圖上選線方案是否合理。或提出更好的線路路徑方案。同時(shí),在踏勘中還要了解主要建筑材料的產(chǎn)地和交通運(yùn)輸條件等,作選定路徑的參考。在圖上選線結(jié)束后。進(jìn)行野外選線。野外選線是將圖上最后選定的路徑在現(xiàn)場(chǎng)具體落實(shí)。確定最終走向并埋設(shè)標(biāo)志,以利勘測(cè)。路徑方案的選定是一項(xiàng)技術(shù)性、政策性很強(qiáng)的工作。它對(duì)線路的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、施工運(yùn)行維護(hù)等起著決定性作用。因此,作為設(shè)計(jì)人員必須慎重對(duì)待,選出最優(yōu)方案。以確保線路運(yùn)行安全為先決條件,在一般情況下,應(yīng)盡量選取線路長(zhǎng)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(yùn)輸、施工和運(yùn)行與維護(hù)方便及地形地質(zhì)好的線路方案。

四、配電網(wǎng)網(wǎng)架設(shè)計(jì)

(一)網(wǎng)架設(shè)計(jì)幾種接線方式

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

2.經(jīng)中介點(diǎn)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(fù)荷分塊集中情況。如果網(wǎng)絡(luò)中使用的線路載流量較大,比如一條線路可帶2臺(tái)或2臺(tái)以上變壓器時(shí),若采用經(jīng)中介點(diǎn)的放射狀接線,則可以在不增加電源點(diǎn)至中介變電站間線路回?cái)?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(zhǎng)度,同時(shí)又減少了電源站的出線間隔,提高了經(jīng)濟(jì)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(luò)情況而定。

3.手拉手狀接線。這種接線適合負(fù)荷點(diǎn)沿電源的某一個(gè)或幾個(gè)方向分布情況,通過(guò)幾條干線向沿途負(fù)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(zhǎng)度增加很多,所以在提高可靠性的同時(shí)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(shè)二臺(tái)變)。這種接線簡(jiǎn)單實(shí)用,正常運(yùn)行時(shí)變電站母線上的斷路器斷開(kāi),兩條線路分別帶50%負(fù)荷。當(dāng)其中一條線路發(fā)生故障時(shí),這條線路退出運(yùn)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(tái)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(biāo)的元件主要是線路的故障率和開(kāi)關(guān)的操作時(shí)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(jìn)線側(cè)不設(shè)開(kāi)關(guān))。這種接線模式與模式1相比,最大的特點(diǎn)是在變電站進(jìn)線側(cè)沒(méi)有開(kāi)關(guān)。線路平常都帶滿負(fù)荷,當(dāng)其中的一條線路發(fā)生故障,其相應(yīng)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(shè)二臺(tái)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(shè)備投資較少,并且對(duì)實(shí)施自動(dòng)化比較有利。這種模式可靠性比第一種接線模式低.當(dāng)有一條線路發(fā)生故障時(shí),所帶的變壓器必須停電,變壓器所帶的負(fù)荷只能通過(guò)低壓備用轉(zhuǎn)帶,若沒(méi)有低壓備用,則負(fù)荷就要停電。

五、結(jié)語(yǔ)

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),也是國(guó)家重要的公共事業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和用電趨勢(shì)的增長(zhǎng),城市電網(wǎng)建設(shè)不僅要與電源、負(fù)荷協(xié)調(diào)發(fā)展,還要具有適度超前意識(shí)。電力系統(tǒng)規(guī)劃作為電力工業(yè)發(fā)展的龍頭,既關(guān)系到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,又關(guān)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(jì)、高效、開(kāi)放、靈活”的電網(wǎng)是當(dāng)前電力研究工作人員的重要工作。

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