上海智濤科技有限公司 樓劍生

電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平具有顯著影響，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展人民生活水平快速提高，電力需求也隨之增長。電力網(wǎng)在現(xiàn)代電網(wǎng)中所占比例越來越大，因此對電能質(zhì)量、供電可靠性要求也更高。

1 電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃的影響因素

1.1 電壓等級區(qū)域的發(fā)展

在我國35千伏及以下電壓等級地區(qū)是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，不僅對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有很大影響，還關(guān)系到整個國民經(jīng)濟運行安全，因此必須考慮該地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃問題，全面進(jìn)行研究分析后制定出合理有效、切實可行、符合實際情況，并能帶來較高社會效益及有利于長遠(yuǎn)利益最大化、而合理布局配網(wǎng)線路及設(shè)備設(shè)施，以滿足電壓等級地區(qū)供電需求為目的，根據(jù)我國國網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，電力工業(yè)主要包括發(fā)電、輸電和配電網(wǎng)、電壓等級區(qū)域，在電力系統(tǒng)中由不同電壓等級的負(fù)荷所構(gòu)成。

1.2 電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)的規(guī)劃結(jié)構(gòu)

電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)的規(guī)劃結(jié)構(gòu)：由電力網(wǎng)架向用戶供電，并在該地區(qū)范圍內(nèi)確定主電源和備用設(shè)備；根據(jù)負(fù)荷大小、類型進(jìn)行合理布局，然后是通過計算電流來選擇不同運行方式；根據(jù)實際情況對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整與控制，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時應(yīng)盡快停機，若斷路器不能正常工作則需切斷電路使其恢復(fù)到合閘狀態(tài)重新投入下一個回路中繼續(xù)供電。

1.3 電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

主干線：電力網(wǎng)架設(shè)計時首先要確定主干線和副干線路，主干線是供電網(wǎng)絡(luò)中最重要、連接點最多且影響最大的是部分，而在實際運行過程中也會出現(xiàn)大量變壓器等設(shè)備，如電壓等級過高將會增加輸電工程投資及運營管理難度，還會使系統(tǒng)的抗干擾能力大大降低，同時也加大了配電網(wǎng)的安全隱患問題，所以一定要對主干線進(jìn)行合理地規(guī)劃和設(shè)計來保證供電可靠穩(wěn)定。

柔性配電裝置：配電網(wǎng)規(guī)劃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案與技術(shù)選擇，要確定合理可行的供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以滿足用戶對電能質(zhì)量和可靠性要求，并考慮經(jīng)濟因素。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測及年運行方式等條件進(jìn)行分析計算，同時應(yīng)綜合比較各種電氣主接線形式下所需投入資金數(shù)額及未來可能出現(xiàn)電量需求量大小來決定該線路是否采用柔性配電裝置。

電壓等級：在電網(wǎng)規(guī)劃中一般會對電壓等級區(qū)域配電系統(tǒng)的規(guī)劃方案進(jìn)行選擇，通常情況下，電壓等級較低時可采用單臺主變壓器和雙回輸電線作為末端接入點，而對于容量較大、負(fù)荷集中或是重要用戶的電力網(wǎng)絡(luò)來說可適當(dāng)減少線路上負(fù)載，當(dāng)容量較小時應(yīng)考慮通過升壓變電站引入新能源來提高電網(wǎng)供電能力，以降低損耗并保證電能質(zhì)量穩(wěn)定運行等為主要目標(biāo)。

2 35千伏及以下電壓等級區(qū)域負(fù)荷計算

潮流估算。是在已知電力系統(tǒng)的運行方式、輸電線路布設(shè)及各元件型號確定后，對整個規(guī)劃期內(nèi)各種電氣設(shè)備所需用電量進(jìn)行分析和計算，為后期配電網(wǎng)建設(shè)提供基本依據(jù)。首先由于我國幅員遼闊且人口數(shù)量巨大，因此電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須充分考慮地形地貌等因素，同時要綜合考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件及經(jīng)濟發(fā)展水平來估算本年電力系統(tǒng)的潮流方向、負(fù)荷增長及電源分布情況、網(wǎng)損情況及其變化趨勢和影響范圍；其次在進(jìn)行潮流計算時，一般都要考慮網(wǎng)絡(luò)損耗的大小，主要是由節(jié)點電壓損失所造成的；最后通過人工估算，其有功功率和無功功率可近似表示為零，而如果用支路估測的話則需將線路中所有電源或用戶總?cè)萘空鬯愠上嗤瑪?shù)量的電抗來求得整個系統(tǒng)負(fù)荷點附近主網(wǎng)與分支線損密度及該節(jié)點末端設(shè)備臺數(shù)等。

配電網(wǎng)的區(qū)域。主要包括電網(wǎng)電壓等級及主接線、配電變壓器和線路及各種保護(hù)裝置，在配電網(wǎng)的規(guī)劃中首先要確定合理可靠、安全經(jīng)濟運行，其次是在保證供電可靠性和電能質(zhì)量下對整個區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行綜合考慮，還要兼顧未來發(fā)展，然后根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及用電容量情況選擇主變壓器臺數(shù)與型號，最后根據(jù)用戶對電壓等級提出相應(yīng)保護(hù)要求并結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H條件來決定是否采取整定值的原則，同時也要滿足當(dāng)發(fā)生故障時不影響其他設(shè)備正常運行和檢修的需要；在配電網(wǎng)的建設(shè)過程中應(yīng)充分考慮區(qū)域電網(wǎng)布局，合理規(guī)劃配電線路，同時還應(yīng)綜合分析當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和未來負(fù)荷發(fā)展趨勢，根據(jù)用戶不同類型、性質(zhì)及用電量情況確定電壓等級，對主接線進(jìn)行優(yōu)化選擇并設(shè)計出最優(yōu)運行方式以滿足可靠性要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較選出最佳的系統(tǒng)方案和設(shè)備型號等參數(shù)。

電壓等級容量確定。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和供電區(qū)域的具體情況，在滿足配電網(wǎng)安全、可靠運行及經(jīng)濟合理等要求下進(jìn)行實際的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，一般需確定電壓等級，并根據(jù)負(fù)荷計算結(jié)果將35千伏及以下變電站接入點進(jìn)行合理選擇，根據(jù)電網(wǎng)運行方式不同可分為三種：靜止正常接線和干式主變壓器、高壓側(cè)斷路器或合龍差動保護(hù)裝置等，而中性點不直接接入地網(wǎng)的為三相交流線路，并設(shè)置有自動重合閘繼電保護(hù)與跳開退出電路后動作于手動操作模式下進(jìn)行工作[1]。

3 35千伏及以下電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)設(shè)計方案

3.1 配電網(wǎng)的主要配置

包括主變壓器、終端和配電線路，根據(jù)用戶的用電量將發(fā)電廠或地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)所需電氣設(shè)備按一備用方式確定，對于小型機組一般不需要兩臺雙繞組變壓器，大型機組通常采用單回或多相接地運行模式進(jìn)行供電，大中型發(fā)電機組則可選擇多臺雙繞式中間饋線形式或三接頭配電裝置(即同相)來滿足要求，其中主變壓器在電力網(wǎng)的主干部分可根據(jù)用戶對電能需求不同而采用不一樣型式，并通過合理分配裝置將其連接至末端，該饋線供電可靠性高、靈活且投資較小，對于中壓線路而言則用電阻分裂法或負(fù)荷密度切除方法來進(jìn)行電網(wǎng)配置，當(dāng)電壓等級低時也可用功率因數(shù)法和有功無功補償發(fā)配電方式，組合構(gòu)成35千伏及以上區(qū)域的主網(wǎng)。

3.2 配電網(wǎng)運行

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運行質(zhì)量和供電可靠性對整個社會生產(chǎn)及用戶生活都會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在滿足電能可靠、安全以及經(jīng)濟合理等基本要求前提下進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：首先保證足夠的裕量備用，其次當(dāng)負(fù)荷突然變化或出現(xiàn)故障需維持原有正常供貨能力后，可自行切除變壓器以防止設(shè)備損壞而使系統(tǒng)無法繼續(xù)工作運行，最后也要考慮到負(fù)荷突增及停電范圍內(nèi)的供電可靠性。

在配電網(wǎng)運行時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)合理選擇主網(wǎng)架和聯(lián)絡(luò)線路，在設(shè)計過程中還需考慮實際情況，當(dāng)發(fā)生三相短路故障或不對稱短路情形下、中性點直接接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地現(xiàn)象等異常狀態(tài)時均可采用重合閘裝置進(jìn)行供電，而當(dāng)相電壓為三相四線制系統(tǒng)正常運行期間則應(yīng)采取跳閘處理，并將該配電網(wǎng)停電至備用電源為止，根據(jù)負(fù)荷情況和運行方式選擇相對應(yīng)的電氣設(shè)備并合理確定電壓等級，在滿足供電可靠性及電能質(zhì)量要求下進(jìn)行經(jīng)濟調(diào)度，一般應(yīng)當(dāng)選擇主變?nèi)萘俊o功補償裝置等形式作為主要控制手段，對于配電網(wǎng)中較多用戶可采用集中式與分散化配置模式來降低系統(tǒng)損耗或?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，而對部分小負(fù)荷可通過廠用電分級的方法加以解決，并盡可能提高電力網(wǎng)運行效益和功率分布均勻性。

3.3 供電可靠性

電力系統(tǒng)正常運行時應(yīng)保證所有電氣設(shè)備都能安全、連續(xù)地工作。當(dāng)發(fā)生故障或短路等事故(如停電檢修和切除變壓器等必要的供電措施)將使整個電網(wǎng)中斷。在配電線路中須設(shè)置保護(hù)裝置，所采用的技術(shù)方案，首先提高電網(wǎng)電壓等級，對于中壓配網(wǎng)而言，其主接線應(yīng)盡可能簡單化。因為線路設(shè)備絕緣水平越高越能減少母線及斷路器檢修時造成停電范圍擴大，同時也降低了對用戶用電設(shè)備及電源供應(yīng)帶來影響，另外還可通過引入新能源或可再生能源來增加電力系統(tǒng)發(fā)電量和備用容量以進(jìn)一步提升供電可靠性的目的[2]。

3.4 配電網(wǎng)規(guī)劃原則

經(jīng)濟性原則：在滿足可靠性和持續(xù)性要求的前提下，應(yīng)最大限度地發(fā)揮技術(shù)裝備水平，盡可能提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，同時還要考慮設(shè)備投資與運行維護(hù)費用等對供電能力、電壓等級及輸配電價的影響程度，另外還需充分保障電力系統(tǒng)安全可靠運轉(zhuǎn)并網(wǎng)損較小[3]；安全性原則：由于我國電力供應(yīng)存在地域差異、供電半徑有限等因素影響使得配電網(wǎng)規(guī)劃時往往缺乏可靠安全保障措施，配電網(wǎng)應(yīng)能保證對用戶的供電安全，尤其是對于重要負(fù)荷和敏感設(shè)備，要考慮到它們在發(fā)生故障時可能造成的影響，同時還要保障系統(tǒng)中各種運行方式下不會因突然停電而中斷。

可靠性原則：當(dāng)發(fā)生故障時應(yīng)做到不誤動、不發(fā)電，盡量避免停電范圍內(nèi)及附近用戶，保證供電質(zhì)量和穩(wěn)定性要求可靠靈活快速運轉(zhuǎn)等特點是合理規(guī)劃的基本條件之一，電能傳輸與分配中心，其主要任務(wù)在于將城區(qū)范圍內(nèi)全部電源提供給用戶，同時確保城區(qū)中大部分地區(qū)不發(fā)生停電事故及其他重大故障情況下、為正常運行創(chuàng)造必要時間及條件以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹幕疽?，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運行，當(dāng)電力網(wǎng)總電源容量不確定、電壓等級較低及負(fù)載變化較大等情況下(如三相三線制或單相接地)都能保證對用戶提供可靠供電能力，此外還應(yīng)當(dāng)滿足經(jīng)濟合理性，以最小成本獲得最大效益和最安全的投資。

3.5 千伏及以下電壓等級區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃的可行性論證

由于我國電力建設(shè)的快速發(fā)展以及對電能質(zhì)量要求越來越高，所以電網(wǎng)規(guī)劃也需更加精細(xì)和嚴(yán)格，在進(jìn)行選址時應(yīng)充分考慮到當(dāng)?shù)貐^(qū)域內(nèi)各方面條件，因此在進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時要以國家現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)，同時還要根據(jù)地區(qū)實際情況來選擇合適的主變?nèi)萘?、線路形式及電源位置等作為最終方案，此外還需綜合考慮用戶負(fù)荷性質(zhì)與用電量需求及未來發(fā)展趨勢，我國電力系統(tǒng)的地位僅次于農(nóng)業(yè)和工業(yè)，是國民經(jīng)濟建設(shè)中最重要、最具活力與競爭力最強的基礎(chǔ)設(shè)施之一，因此對其進(jìn)行規(guī)劃具有十分深遠(yuǎn)意義，隨著國家電網(wǎng)公司“堅強有力”戰(zhàn)略目標(biāo)不斷深入實施以及配電網(wǎng)絡(luò)容量及電壓等級進(jìn)一步提高等因素作用下，35kV地區(qū)供電將成為今后發(fā)展重點部署工作之一[4]。

3.6 配電網(wǎng)系統(tǒng)

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器和輸電線路是其重要組成部分。為提高供電可靠性，需配置高壓開關(guān)、高低壓逆變器，根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)及用電量大小來確定主接線型式，對主要電氣設(shè)備進(jìn)行耐心處理以保證電能質(zhì)量的穩(wěn)定性，選擇合適型號及容量連接方式后應(yīng)采取必要措施使配電網(wǎng)能安全運行并達(dá)到經(jīng)濟合理指標(biāo)要求，同時也要考慮遠(yuǎn)期發(fā)展前景等問題，在滿足各種運行方式的前提下，為使其在安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的條件下有較高負(fù)荷水平，并能保證不間斷地支持電力系統(tǒng)正常供電、先進(jìn)可靠及優(yōu)質(zhì)便捷，就可以與發(fā)電廠和變電站相配合實現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級以及提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，采用現(xiàn)代控制技術(shù)對電能進(jìn)行處理和管理[5]。

4 結(jié)語

在電力系統(tǒng)中，電壓等級越高配電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟性越好，本文首先對35千伏及以下地區(qū)進(jìn)行了分析和研究，其次根據(jù)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果及輸電線路沿線區(qū)域地形、環(huán)境條件等因素確定35千伏變電站主接線方式，然后在此基礎(chǔ)上選擇合適的運行策略與接入點分布模式并建立模型以計算出最佳供電方案及其可靠性指標(biāo)，最終得到最優(yōu)電源配置方案，為今后實際工作中對35kV電壓等級配電網(wǎng)規(guī)劃提供一定參考和指導(dǎo)意義。