楊宇濤

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)電力行業(yè)的要求也越來越高，不僅是對(duì)電能品質(zhì)與容量的要求，還有電力傳輸安全與穩(wěn)定性的要求。電力企業(yè)想要保證電力傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定，就必須做好電網(wǎng)規(guī)劃，這是最重要也是最基礎(chǔ)的工作。本文分析了電網(wǎng)安全規(guī)劃的相關(guān)原則，探討了電力安全設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；電力設(shè)計(jì)；電網(wǎng)安全

電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計(jì)是對(duì)電力傳輸?shù)臓顟B(tài)、規(guī)模、質(zhì)量、安全等進(jìn)行管理與設(shè)計(jì)的一項(xiàng)工作，電網(wǎng)規(guī)劃是指建設(shè)電網(wǎng)之前對(duì)電網(wǎng)中線路、回路等的規(guī)劃，還包括對(duì)建設(shè)電網(wǎng)過程中成本投入、安全性、穩(wěn)定性等的考慮；電力設(shè)計(jì)主要有工程設(shè)計(jì)與設(shè)備設(shè)計(jì)兩方面，電力工程設(shè)計(jì)是指各項(xiàng)工程（發(fā)電、輸電、變電、配電）的具體施工線路、地點(diǎn)等；電力設(shè)備設(shè)計(jì)是指電力傳輸涉及到的設(shè)備，如開關(guān)設(shè)備、輸電設(shè)備、配電設(shè)備等的安放、布線、選位置等。電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計(jì)都對(duì)電網(wǎng)的安全性有著較大影響，考慮到這一因素，就必須對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計(jì)工作加以約束，以確保這兩項(xiàng)工作能提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，減少因?yàn)楣ぷ魇д`引起大安全事故。

1 電網(wǎng)規(guī)劃在電網(wǎng)安全運(yùn)行狀況下的規(guī)劃原則

1.1 合理選擇電壓等級(jí)

在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，最重要的工作就是選擇合適的電壓等級(jí)，這項(xiàng)工作的好壞直接影響到了電網(wǎng)的整體規(guī)劃，也是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)措施。如果選擇的電壓等級(jí)過高，就會(huì)使輸電線路負(fù)荷增加，容易引發(fā)火災(zāi)；如果選擇的電壓過低就無法滿足用戶的用電需求。例如某城市中，在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)取消了城市中35KV的電壓，而在郊區(qū)卻仍供給35KV的電壓，目的是為了防止輸電線路過長(zhǎng)而引起的其他問題。實(shí)際工作中，會(huì)對(duì)電壓等級(jí)做一些簡(jiǎn)化，同時(shí)減少了變壓層次，只選取高壓與低壓中的一級(jí)，避免重復(fù)降壓，例如在220KV的變電站中，一般選擇110KV、220KV和3KV的電壓，而在110KV的變電站中，就應(yīng)該選擇110KV和10KV的電壓。正常情況下，可以分為500/220/110/10/0.4KV五等，其中550/220KV為輸電電壓，110/10/0.4KV為配電電壓。

2 確保電網(wǎng)供電可靠性

電網(wǎng)供電有兩個(gè)最基本的原則，一個(gè)是可靠性，另一個(gè)是安全性。而為了保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，首先要保證電網(wǎng)的合法性。例如，電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容必須符合我國(guó)出臺(tái)的《電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》。安全性與穩(wěn)定性要滿足我國(guó)相關(guān)法規(guī)中的“N-1準(zhǔn)則”與“N-2準(zhǔn)則”。N-1準(zhǔn)則是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中各個(gè)設(shè)備的安全性提出的要求，要保證即使有設(shè)備出現(xiàn)了問題，也不能影響到輸出的電壓與頻率，也等于是保證了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。而N-2準(zhǔn)則要求更高。正常情況下，只需保證做到N-1準(zhǔn)則即可，而有的企業(yè)開始重視N-2準(zhǔn)則。

3 電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力

3.1 電網(wǎng)符合轉(zhuǎn)移能力主要包括以下幾項(xiàng)能力：

3.1.1 配電網(wǎng)必須滿足供電能力

在電網(wǎng)運(yùn)行中，中壓配電網(wǎng)的作用非常重要，因?yàn)樗鸬睫D(zhuǎn)移符合的作用。例如在變壓器出現(xiàn)故障，與回線路失去聯(lián)系時(shí)，中壓配就會(huì)轉(zhuǎn)移符合，保證電網(wǎng)的持續(xù)供電。

3.1.2 中壓配電網(wǎng)擁有備用容量

一般情況下，中壓配有50%的裕度，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故障導(dǎo)致無法供電時(shí)，利用中壓配電網(wǎng)的裕度就可以實(shí)現(xiàn)繼續(xù)為用戶供電，保證電網(wǎng)的可靠性。變電站與兩臺(tái)主變同時(shí)停電時(shí)，公用線路應(yīng)調(diào)出60%以上的負(fù)荷。

4 電力設(shè)計(jì)在電網(wǎng)安全運(yùn)行狀況下的設(shè)計(jì)原則

電網(wǎng)的電壓等級(jí)不同，其設(shè)計(jì)原則也不盡相同，因此在進(jìn)行電力設(shè)計(jì)時(shí)要格外注意這一點(diǎn)。下面就以110KV與220KV電壓等級(jí)為例，探討電力設(shè)計(jì)在電網(wǎng)安全運(yùn)行狀況下的設(shè)計(jì)原則。

4.1 110KV變電站的電力設(shè)計(jì)

目前110KV變電站的設(shè)計(jì)趨勢(shì)正朝著多層化、簡(jiǎn)單化、室內(nèi)化方向發(fā)展。110KV變電站屬于終端變電站，因此其內(nèi)部主線的連接形式會(huì)影響到整個(gè)電網(wǎng)的安全性，一般情況下會(huì)選擇雙電源路線，將備投電源當(dāng)做主線。例如在遇到變電站內(nèi)部橋段連接為2線2變或2先3變時(shí)，如果變電站測(cè)壓小于10KV，則應(yīng)該選擇單母分段的連接方式。正常情況下，110KV變電站10KV出線25～30回。

4.2 110KV的設(shè)計(jì)原則有以下兩點(diǎn)：

4.2.1 110KV變電站的設(shè)計(jì)規(guī)模

在設(shè)計(jì)之前應(yīng)先調(diào)查清當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨?，在電力設(shè)計(jì)過程中要不斷地尋找成本與安全性之間的平衡點(diǎn)，力求在保證電網(wǎng)運(yùn)行安全性的前提下用最少的成本發(fā)揮出變電站最大的能力。100KV變電站的電力設(shè)計(jì)規(guī)模一般采用雙繞組變壓器，采用110/35KV兩級(jí)電壓。

4.2.2 110KV變電站的設(shè)計(jì)內(nèi)容

在進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，要合理選擇電網(wǎng)的連接形式、回路數(shù)量、供電電源等。一般在110KV的變電站中，會(huì)選擇橋式接線，橋式接線分為內(nèi)橋接與外橋接，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方式。供電電源一般由一個(gè)主電源與一個(gè)副電源組成，這樣可以保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。例如某城市，有一座110KV 的變電站，規(guī)模為2×50MVA（兆伏安），它對(duì)城市中的重要性不言而喻，因此這座變電站應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步深入市區(qū)，為了減少變電所占地面積，需要適當(dāng)減少變電布線與進(jìn)出線回路，因此110KV變電做采用了3臺(tái)變壓器，每臺(tái)容量為50MVA。

4.3 220KV變電站的電力設(shè)計(jì)

220KV是家用電壓，也是目前許多城市變電站的主要輸出電壓，對(duì)城市的供電穩(wěn)定與安全非常重要，因此國(guó)家對(duì)220KV變電站的要求也非常嚴(yán)格?？偟膩碚f，220KV變電站的電力設(shè)計(jì)原則有以下幾個(gè)方面：

由于220KV變電站的重要性，220KV變電站的規(guī)模應(yīng)該全面擴(kuò)大，以確保電網(wǎng)的額定容量與電力輸送能滿足城市的需求。正常情況下，如表1所示，220KV變電站至少要有兩回的電源，且要滿足變電站額定的功率；每種設(shè)備的數(shù)量都應(yīng)有2～3臺(tái)，變電站的運(yùn)行容量應(yīng)保持在150～180MVA之間，這樣才能保證220KV變電站能夠達(dá)到城市的用電需求，也不會(huì)出現(xiàn)電壓過高或過低等現(xiàn)象，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

每個(gè)變電所內(nèi)部都應(yīng)當(dāng)安裝至少兩個(gè)變壓器，當(dāng)其中一個(gè)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器會(huì)自動(dòng)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到自己身上，同時(shí)還要保證變壓器內(nèi)的短時(shí)過載容量要大于自身的負(fù)荷，電網(wǎng)可以將變壓器的過載容量轉(zhuǎn)移走。一般情況下，變電站內(nèi)變壓器的過載率可達(dá)1.5，過載時(shí)間能達(dá)到4小時(shí)。

主要設(shè)備的選擇。電壓器應(yīng)選用損耗低的，能調(diào)壓的；斷路器應(yīng)選擇適用性好的，可靠的，免檢修的，例如GIS組合電器SF6斷路器。為了確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，需要安裝安全自動(dòng)裝置，例如重合閘、備用電源等，避免因?yàn)殡娐饭收隙鸫竺娣e停電；監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)選用有效的、快速判斷故障位置的，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全性與可靠性。

在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到電網(wǎng)運(yùn)行的安全與節(jié)能，在保證電網(wǎng)運(yùn)行安全性與可靠性的同時(shí)，還要保證有一定的節(jié)能性。因此，220KV變電站的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該包括無功補(bǔ)償與諧波治理，這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行的節(jié)能性有很大幫助。舉例說明，220KV變電站如果裝配了電容器補(bǔ)償設(shè)備，那么在用電高峰期功率因素高于0.95時(shí)，電容器補(bǔ)償設(shè)備就可以將10～30%的主變?nèi)萘慨?dāng)做無功補(bǔ)償?shù)娜萘俊?/p>

5 結(jié)語

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的日常生活越來越離不開用電，電力資源對(duì)人類的重要性越來越強(qiáng)，電網(wǎng)安全已經(jīng)成為了社會(huì)公共安全中的重要組成部分，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展有重要影響。因此，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全與可靠意義就十分重大。但是，我國(guó)目前的電網(wǎng)安全現(xiàn)狀并不樂觀，電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計(jì)中還有許多問題需要解決。因此在之后的電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計(jì)中，一定要將電網(wǎng)的安全性放在重點(diǎn)考慮范圍內(nèi)，嚴(yán)格遵守國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，充分考慮變電站的電壓等級(jí)、配電的可靠性與安全性、符合轉(zhuǎn)移等，整體提高電網(wǎng)的安全性。

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