浅谈电网分析

1、浅谈电网分析供撰写电网现状及存在问题分析、目标网架规划两章参考（2007年6月10日）美国.WLSL Electrical Energy Star, Inc重庆星能电气有限公司目 录前言3第一部分 电 源4第二部分 变电站布点5第三部分 供电半径6第四部分 计算分析网架结构7第五部分 容载比和负载率8第六部分 供电可靠性9第七部分 电压质量和无功补偿10第八部分 设备档次的提升12浅谈电网分析前言县级电网面向千家万户组成的电力市场，背靠南方大电网，概括的讲担负着承上启下使电力下得来、供得出、用得上的传承任务。电网规划主要进程是纵观电力负荷前进潮流，以“大纲”主要技术原则为准绳，对电网进行全面分

2、析，制定适度超前并与电力需求如影随形协调发展的动态工程计划。电网分析是贯穿这一过程的主线，其正确与否直接关系规划质量。 在这里，我们尝试探讨这一问题，内容想自成一专题，和重庆星能电气有限公司已编制的资料有部分重复，县局同志对熟悉的内容可一掠而过，侧重看一看新增内容的思路和分析方法。希望这份资料对县局同志编写“电网现状及存在的问题”和“目标网架规划”两章，以及从全局的高度深化对“规划”的理解和把握上有所帮助。 重庆星能电气有限公司的县级电网2007-2011年规划编制建议所列附表1是新增添的，它统计的内容可对县级电网进行如下分析，以便掌握县级电网的重要特性指标。A. 县级电网全年综合功率因数由本

3、县110kV变电站的35kV总路、10kV总路全年有功总供电量和无功总供电量（若有两个及以上110kV变电站应当相加），可计算出整个县级电网的综合功率因数；B以此类推可分析电网分变电站和10kV配电线路全年综合功率因素； 通过A、B浏览，可了解本县无功电力的总量及其分布，也就可测算出全县总的无功补偿电量缺额及其分布，为规划期安排补偿容量打下基础。C年最大负荷利用小时数县局调度部门掌握的年供电量和年最大供电负荷，可简单计算出全网最大负荷利用小时数。由附表1数据可得到各个变电站10kV总路供区的最大负荷利用小时数，这个指标是对供区负荷性质的表征，也是负荷预测的重要参数。D同时率调度部门掌握全网年最

4、大供电负荷，但对每个变电站的年最大供电负荷不一定十分清楚或资料积累保存不一定齐全，这次规划予以补齐。有了各变电站年最大供电负荷，全县年最大供电负荷除以各变电站年最大供电负荷的代数和，可得到全县电网的同时率。这在作规划期负荷预测时十分有用，更能反映本县特性，提高预测精度。第一部分 电 源问泉焉得清如许 自有源头活水来县级110kV电网应有220kV 变电站（或大中型电厂110kV升压站）以双回供电方式直接支撑。引用的主要技术原则：农网电源规划应满足安全、可靠、经济、灵活供电的要求；经济发达地区农网中重要的110kV和35kV变电站以及县城电网应满足供电安全N-1准则。不满足此项要求的电网举例：A

5、. 220kV变电站或大中型电厂升压站有一回110kV线路直接供入县级电网，但缺乏第二电源引入。B. 220kV变电站或大中型电厂升压站有两回线路经邻县110kV网络供入本县，作为主供电源。但本县处于线路末端离电源点太远，线路负荷重，电压质量差。C. 本县110kV主供电源来自两个220kV变电站（或大中型电厂110kV母线），并分别供给两个变电站，形成相对独立的两个供区，两个110kV变电站之间虽有110kV线路联络，但不能并列运行，运行操作多有不便。随着负荷增长，应考虑由同一220kV变电站提供双电源的双辐射或环网供电方案。D. 县级电网只有一回110kV线路（XX 220kV 变电站或1

6、10kV大中型电厂升压站）经邻县供入本县，该线路供电半径长，负荷重电压质量差。我县单电源供电，全县停电时有发生，应考虑从220kV变电站直接引入双电源供电方案。E. 县级110kV网系由220kV变电站（或大中型电厂110kV升压站）110kV出线“T”接供电，应改“T”接为直供，并相应增加第二电源引入。F. 县级电网由主网220kV变电站以一回线直馈方式供入，另有以小型水电站以110kV并网运行，但枯水期出力不足，不能提供我县重要用户备用电源，需从大电网引入第二电源。G. 220kV变电站110kV两段母线各出一回线路经若干个变电站构成环网供电，我县110kV两个变电站均在此环上，2006年

7、最大运行方式下，XX 线路已经超过经济输送容量，当变电站首端出线线路故障或检修时，末端电压不能满足要求，因此，应增加220kV变电站的110kV出线，改大环为两个小环，以满足电能质量和可靠性要求，降低线损。第二部分 变电站布点胸怀全局 以点带面 疏而不漏看110kV 和35kV 变电站布局是否适应历年负荷发展要求，本电压等级电网应有上一级电网强势支撑。东西南北中哪些片区离周边变电站过远，属于布点的空白区域。从原理上讲，上一级电网的布点直接影响下一级骨干网架的组建。即是说上一级变电站布点不足造成下一级线路供电半径过长、压降大、损耗高。这也是规划要从整体出发，合理布局，消除薄弱环节，加强110kV

8、 和35kV主干网络的原因。贵州220kV电网“十一五”规划在分析电网存在问题时指出：“局部电网部分边远地区110kV供电线路过长，缺乏上级电网支撑，随着负荷增长，无功缺额加大，低电压问题突出”。请特别注意缺乏上级电网支撑一句的含义。据此分析本县110kV变电站目前布点能否满足当前负荷需要，是否属于上述缺乏上级电网支撑的边远地区的局部电网。再进一步考虑规划期内哪些片区需要增加110kV变电站，需要上级电网相应增加220kV变电站的新建。 对35kV变电站新增布点，应贯彻“大纲”5(3)原则，即“加大电网的覆盖面，提高通电率，结合负荷的需求，原则上对成规模的集镇基本实现每个集镇建设一个35kV变

9、电站，对重要集镇的35kV变电站实现双电源供电”。特别需要指出的是：对一般农村地区，可按电力行业标准农村小型化变电所设计规程所提“小容量、密布点、短半径”的建设原则和“户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进”的发展方向，进行规划布点。线路合理的供电半径和变电站布点息息相关，两者可有机地结合起来考虑（详见第三部分）。一般来讲，35kV线路供电半径超过40km，末端变电站相邻片区总负荷达6MW以上，就应该考虑新增110kV变电站布点。同样道理10kV线路供电半径超过15km，也应考虑增加35kV变电站布点，低压线路过长增加配电变压器亦同此理。某地区局总工程师针对本地电网特点，提出“东部理顺、西

10、部加强、兼顾外送、合理布局、适度超前” 理念指导规划工作。其中西部加强和合理布局主要是在西部增加220kV和110kV变电站的布点，远见卓识、提纲挈领、颇具创意。第三部分 供电半径鞭长莫及 兵家大忌合理的供电半径是和上一级电压电网变电站布点密切相关的，可以说是一个问题的两个侧面。引用的技术原则（农村电力网规划设计导则）农网高压配电网的供电半径、传送的负荷矩不宜大于下列范围：1. 110kV电网120km, 2500×103kWkm;2. 35kV电网40km, 160×103kWkm;3. 10 kV中压配电网供电半径推荐值见下表表-1 10 kV中压配电网供电半径推荐值负

11、荷密度kW/km21015203050100及以上10 kV电网合理供电半径km11/1510/139/128/117/105/7注: 表中斜线下的数字适用于110/10 kV变压方式的10kV电网。供电半径过长是规划期新增变电站建设、更换线路导线或新建线路的理由。在“规划”文本中可以写入下面两段内容：A. 简述110kV、35kV和10kV以及低压配电网各级线路总条数和超过合理供电半径的条数及所占比例。各级最长线路名称和运行数据例如负荷、末端电压、线损等。给人以总的典型线路印象，据此粗略判断问题的严重程度。B. 超过合理供电半径的送配电线路是电网的薄弱环节。这些线路的末端地区往往是增加上一级

12、变电站布点的区域。据此，可与前面变电站新增布点相呼应，也是规划期安排工程项目的伏笔。特别强调通过10kV线路向成规模集镇供电的线路，如果供电半径超出15km，就应当考虑新增35kV变电站布点。第四部分 计算分析网架结构纵横有序 纲举目张组建目标网架思路和具体做法详见“重庆星能电气有限公司的县级电网2007-2011年规划编制建议”，按上述要求衡量现状电网和规划期各年电网结构，针对存在的问题动态安排相应年度工程项目。面对规划期电力市场的发展和负荷预测结果，从现状实际出发，根据初步确定的规划目标、技术原则，初步提出县级电网的2011年目标网架及分年度过度方案。经过电气计算作相应增减调整和必要的多方

13、案比较，最后确定各年工程项目和规划期目标网架。这项工作集中反映到“大纲”第8章目标网架规划和第11章分析及电气计算。这两章内容联系十分紧密。目标网架是否合理需要电气计算结果论证。而电气计算的对象是规划期历年发展变化的电网结构和它所肩负的规划年预测负荷。换句话说，这两章的内容是按照主要技术原则定量分析和调整电网结构使之和规划期当年负荷相适应，这是此次规划的重点内容。重庆星能电气有限公司的计算软件和文档模板，会帮助县局同志较为轻松又饶有兴趣地完成上述工作，提升规划档次和质量。第五部分 容载比和负载率纵有千钧力 常用六七分容载比和负载率是分别从全局和单个变电站供区局部反映电网供电能力。前者考虑全局应

14、增加新的变电站布点或原有变电站增容，后者是具体考虑这个变电站有多大裕度，是否需要增容或需在附近地区新建变电站，以缓解原有变电站负荷压力，涉及的是电网局部结构调整，更具有针对性。“大纲”推荐“35110kV电网的容载比取1.8-2.1，农村电网宜取低限值”。一般来讲，变电站之间对所供负荷有转供能力的取值可低一点，反之高一点；负荷增长较快，重要负荷较多的县局可取值高一点。在规划编制中，县局可结合实际选定各级电压容载比指标，衡量现状电网各级电压的容载比，并结合负荷预测测算规划期各年容载比，以便从电网整体上算出各级变电站容量缺额，安排新建和扩建工程项目总的变电容量。负载率：变压器负载率一般可取0.65

15、，对有两台变压器的变电站主要是从供电可靠性考虑，当一台变压器故障，另一台可以带1.3倍额定容量的负荷运行两个小时，以便调度转移或调整负荷。如果是单台变压器负载率达到0.65，从电网建设适度超前和供电可靠性以及经济运行的观点看，也应增装第二台变压器，即使供区无重要用户也应增容。对10kV配电变压器经济利用率，“大纲”定为0.60.7，可根据本县低压用户负荷增长快慢分别在下限和上限范围内适当取值。第六部分 供电可靠性任凭风霜雷暴 并无停电之忧A一般要求1. “大纲”和“技术原则”要求，一般的农网变电所，中压配电网和低压配电网的配电线路和配电变压器可不采用安全供电的N1原则。2农网满足用户用电程度应

16、逐步提高，逐步缩短用户停电时间。其主要措施是：提高线路、设备的健康水平和技术水平，采用必要的切除故障的自动装置，加强故障监测，提高维护水平等。B. 具体要求发达地区农网中重要的110kV变电所或35kV变电所采用N-1准则，即：1. 变电所应设两台及以上变压器，并由两条回路供电。 2. 该变电所失去一回进线或一台降压变压器时，应保证向下一级配电网供电。 N-1准则详见农村电力网规划设计导则。C. 如何分析根据现状，结合技术导则中的指标，分析电网对重要负荷（指城市负荷以及普通工业用户）存在的供电可靠性方面的问题。综上所述，在分析县级电网时，只对县城、开发区和普通工业用户（包括煤矿）用N-1准则进

17、行可靠性分析。具体的说，注意三点：其一，重要工业用户（如煤矿）是否实现双电源供电，或主供电源停电时是否提供保安电源。其二，贵州电网“十一五”煤矿供电规划为满足煤矿供电可靠性要求，对各县境内煤矿供电方案提出了具体要求，并对投资渠道予以界定。请注意县级电网2007-2011年规划编制应涵盖上述贵州电网“十一五”煤矿供电规划内容。其三，县城10kV配电网是否形成环网供电，是否满足N-1可靠性供电原则。县城电网供电可靠率应不低于99.7%，农村电网供电可靠率不低于99%。第七部分 电压质量和无功补偿电压起伏不越界 有功无功共和谐电压质量是电能的重要指标之一，电力系统的无功补偿与无功平衡以及变压器的有载

18、调压装置是保证电压质量的基本条件。无功补偿配置应实施分散就地补偿于变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。主要按中国南方电网电力系统电压质量和无功电力管理办法技术原则分析电网。下面对现状网进行分析（规划期分析方法相同）。一电压质量分析 标准和基础数据：1. 变电站正常运行时母线电压允许偏差为系统额定电压值：110kV母线 3 +7%35kV母线 3 +7%10kV母线 7 +7% 2. 变电站事故运行方式时110kV和35kV母线电压允许偏差10 10%3. 用户受电端供电电压允许偏差值：35kV 正负偏差绝对值之和不高于10%10kV

19、7 7%220V 10 +7%4. 110kV和35kV变电站的主变压器总共多少台，其中有载调压变压器多少台，总容量多少。在作电压质量分析时，首先看公用变电站母线是否符合要求，尤其是处于电网末端的变电站。如不符合，究其原因是否供电半径过长，或线路负荷太重，属电网薄弱环节，应安排相应工程项目。其次，从处于线路末端的用户分析，看10kV电压是否越限，超过了允许偏差。建议从全县角度叙述，例如10kV总共多少条线路，其中末端电压越界的线路条数占总条数比例，其中最为突出的是哪些线路。第三，小水电丰期下夜10kV母线电压是否高出额定电压7%。全县2006年总共有多少座小水电厂，其中越界的多少座。直接影响到

20、这些电厂邻近10kV用户的受端电压质量，造成下夜因电压过高损坏供电设备。二无功补偿分析1. 无功补偿标准 35kV110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%30%配置，并满足35kV110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95. 配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75%，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95，或按照变压器容量的20%40%进行配置。 电力用户应根据其负荷特点，合理配置无功补偿装置，并达到以下要求：100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95；其他电力用户，功率因数不宜低于0.90。 对年平均功率因数的要求：县电力公司年平均功率因数应在0.9 及以上；110kV变电站主变压器10kV总路年平均功率因数应在0.9及以上；35kV变电站主变压器10kV总路年平均功率因数应在0.9及以上；每条10 kV出线的年平均功率因数应在0.9及以上；100kVA及以上容量的用户变压器二次侧功率因数应在0