电网高压网现状分析

工程部培训课件—

电网高压网现状分析

高压网现状分析

现状高压网分析是高压电网规划主要组成部分之一，是网络规划的基础，为了达到电网规划的可行性、适应性和科学性，需要深入透彻的对现状网进行计算分析，总体对现状电网进行客观评价，找出现状电网存在的主要问题。培训内容介绍高压网现状分析的意义与目的高压网现状分析的范围高压网现状分析的流程

高压网现状分析的意义与目的

高压配电网分析的主要目的是对现状高压配电网客观评价，并为网络规划定量决策提供理论依据。高压配电网评价为网络规划定量决策提供依据高压配电网评价

提供技术手段直接提取底层真实数据，对电网全面分析评价：宏观指标、主要特点；建立科学评价体系；发现问题——定量描述问题的严重程度与具体位置

为网络规划定量决策提供依据

在透彻分析现状的基础，提出网络规划的方案、近期建设改造的具体项目安排宏观的电网发展目标详细的近期建设改造项目安排解决现状存在问题的针对性

提供科学的规划目标，帮助企业领导准确的决策近期电网发展目标，以及建设改造重点高压网现状分析高压网现状分析的意义与目的高压网现状分析的范围高压网现状分析的流程

高压网现状分析的内容与要求评估内容

——高压电网现状分析的主要内容包括高压输电网和高压配电网高压输电网

1000（750）kV电网

500（330）kV电网

220kV电网高压配电网

220kV电网

110（66）kV电网

35kV电网高压网现状分析高压网现状分析的意义与目的高压网现状分析的范围高压网现状分析的流程高压网现状分析的流程高压电网基本情况分析高压配电网供电能力分析电网概括设备分析网络结构分析电网供电能力可靠性分析网络结构分析高压电网基本情况分析电网概况介绍规划区电网的总体概况，包括其所在区位优势，城市电网在地区电网中的角色，与区外电网进行电力交换的能力。按不同电压等级分析电网的规模、网络结构、与区外连接情况，对现状高压电网的总体概况分析，可以从宏观的角度评价规划区内的高压电网水平，以及明确规划区电网与周边电网的功率交换渠道。高压电网基本情况分析电力设备情况电力设备的建设情况不仅反映了一个地区电网基础设施建设的好坏，而且直接影响到电网供电的安全性和可靠性。高压电网基本情况分析电力设备情况通过对高压电网中主要电力设备进行分析，从其规模、结构、运行情况、供电可靠性等方面进行分析。发电厂变电站、主变线路断路器

高压电网基本情况分析电力设备情况——发电厂

主要分析地区电源的规模及详细数据，包括地区电厂的数量、装机容量、年发电量等方面。

需要分电压等级、公用/企业自备电厂、分区分别进行统计。可以为地区电网电力平衡分析提供基础。高压电网基本情况分析电力设备情况——发电厂分类序电厂名称电压等级（kV）装机容量

（MW）正常出力

（MW）年发电量（亿kWh）地理位置备注35kV及以上公用电厂1热电厂220、1103×20060035郑州市区系统2登封一电厂352×12241.2登封市地方电厂合计----------------企业自备电厂1郑州铝厂357×6422.4荥阳市企业自备合计----------------总计----------------表2-1××供电区发电厂情况高压电网基本情况分析电力设备情况——变电站

分析地区电网中变电站的总体规模，掌握变电站一些基本数据。分电压等级进行统计总体变电容量、出线规模、无功补偿量、主接线形式等方面。高压电网基本情况分析表2-2××供电区变电站总体概况电压等级（kV）变电站数量主变台数（台）容量（MVA）无功补偿无人值班综合自动化容量（MVar）比例（%）数量比例（%）数量比例（%）500121500105.07.000.000.022011223300267.68.100.0218.2110631164021.5421.410.53860.32742.935------------------高压电网基本情况分析电力设备情况——变电站变电站主变情况根据主变的数据，分析各电压等级主变的容量级别、投运时间、调压方式、出线间隔、容量比、电压变比。主变容量，现有主变容量的种类，同一变电站内的主变配合。调压方式分有载调压和无载调压，区别在于是否可以在主变运行中进行主变抽头的调整。主变投运时间，超过20年可以考虑更换，一般5年一档，注意含下限还是含上限。出线间隔，中、低压侧出线间隔及利用情况反映供电能力和供电潜力，备用数多潜力大，反之，供电潜力小；高压侧出线情况则反映电源可扩展及转移的能力。高压电网基本情况分析图2-1××供电区主变运行年限分布高压电网基本情况分析表2-4××供电区变电站10kV间隔情况变电站名称电压等级（kV）10kV开关间隔数10kV开关实际出线数10kV备用间隔数石佛220220----------合计220----27--------总计------高压电网基本情况分析电力设备情况——线路对线路总体规模和线路相关重要数据统计和分析。主要从线路型号、长度、投运年限等方面进行重点分析。分电压等级、架空电缆进行分析线路的线型：平均截面、最大、最小截面，按线路截面进行统计分析供电能力；线路长度：总长度、最长最短线路；线路的运行年限分布：数据不易得到，而且线路改造易造成同一线路不同投运时间。高压电网基本情况分析

表2-5××供电区线路总体概况电压等级（kV）架设形式总条数总长度（km）最长线长度（km）最短线长度（km）平均截面（mm2）最大截面（mm2）最小截面（mm2）500架空线9783.0202.030.31394.416001200220架空线33907.187.50.7447.2600150电缆220.410.210.2400.0400400------------------高压电网基本情况分析表2-6××供电区线路线型情况统计线型220kV线路110kV线路——（km）（%）（km）（%）（km）（%）LGJ-2×185380.30697.76----LGJ-2×3008.7032.24----LGJ-300101.5824.76----LGJ-24046.79311.41----LGJ-185105.5525.73----LGJ-15046.97611.45----LGJ-12045.39611.07----LGJQ-30021.195.17----LGJQ-24013.1353.20----LGJQ-1852.6250.64----LGJX-30026.9176.56------------------高压电网基本情况分析图2-11××供电区高压线路不同线型所分布高压电网基本情况分析表2-7××供电区线路运行年限分布：单位（km）地理位置电压等级（kV）架设形式5年内5～10年10～15年15～20年20～25年25～30年30年以上××供电区220架空线18.8228.3166.350.033.7197.6212.3电缆20.40.00.00.00.00.00.0110架空线170.6255.7241.6132.295.552.8153.3电缆96.87.90.00.00.00.00.0--------------------高压电网基本情况分析电力设备情况——断路器断路器的基础数据包括电压等级、采用类型（SF6型、真空型、GIS型、少油型和多油型）、额定开断电流、投运年限等内容。断路器在电网中的作用是至关重要的，及时准确的开闭断路器可以减少电网故障带来的损失，为用户及时的提供电能。不同类型的断路器的开断能力不同，分析规划区内各电压等级的断路类型和规模，可以评价地区电网运行安全性水平高压电网基本情况分析表2-8××供电区电网10kV及以上变电站断路器统计电压等级类型500kV220kV110kV35kV10kV合计主要型号××区SF6847131539230500，220：SFM,HPL,LW15220：LW,3AQ1-EE,HPL,HPL,ZF6110：LW6,LW11,LW14,3AP1FG,ZF,LTB35：LW810：3AFZ，BA1真空--------------GIS--------------少油--------------多油--------------合计--------------

高压网现状分析的内容与要求表2-9××供电区断路器运行年限分布：单位（台）地理位置电压等级（kV）0～5年5～10年10～15年15～20年20～25年25～30年30年以上××区5005003000220327200000110105714491003512821000105885657000高压电网基本情况分析图2-12××区断路器运行年限分布情况

高压电网基本情况分析网架结构

结合电厂、不同电压等级变电站、线路进行综合分析，主要分析各级电网的电源数量及分布情况、变电站的电源进线数量、各级电网的接线形式等方面。电源结构各电压等级系统网络结构主要运行指标高压电网基本情况分析网架结构——各电压等级系统网络结构网络结构形式变电站按网络节点分类包括：枢纽站、终端站、中转站、中间站网络结构形式包括：双环网、单环网、T接、∏接、双辐射、单辐射

高压电网基本情况分析网架结构——各电压等级系统网络结构主要运行指标电网的主要运行指标包括最大供电负荷、线损率、电压合格率等指标。

高压电网基本情况分析小结现状电网的规模和特点从规模、设备水平、运行年限几方面对变电站、主变、线路、断路器和网架结构等总体评价分析，从定量和定性角度分别对现状规划区内的电网进行评价，找出现状电网的主要特点，并对现状电网设备发展水平给出客观评价。总结现状电网存在的问题，并给出适当的建议存在单台主变，不能满足主变N-1供电要求主变容量不等，限制了大容量主变的利用线路线径偏小，输送容量不足，不能满足负荷发展需求存在多油型断路器运行情况，给运行维护带来不变。部分架空线路运行状况较差，运行时间过长

以上高压电网中存在的问题是今后电网改造的重点

高压配电网供电能力分析包括

电网典型运行方式分析典型日负荷数据短路分析高压网络供电可靠性校验

高压配电网供电能力分析电网典型运行方式分析典型运行方式根据各局调度计划安排的电网运行方式数据，线路、主变运行状态，变电站内主变各电压侧运行情况。典型日负荷数据根据各局SCADA系统掌握的负荷数据，确定典型日负荷出现的时刻，选取这一时刻作为地区电力网络典型运行方式时刻，对供电区电网的供电能力进行评估。高压配电网供电能力分析①各电厂以PV节点接入系统；②由于用户变电站数据由于不考虑线路损耗，负荷等效在变电站母线侧，以PQ节点的形式录入；③出于简化过程考虑，对于城市电网与地区电网的联络功率，考虑在这一时刻的潮流情况，各联络线路分别依其流向的不同作为正或负的负荷以PQ节点的形式接入系统；④考虑到城市电网与地区电网的联络紧密位置，选择城市电网主要受电点或送电点为平衡节点。基础数据分析网络简化高压配电网供电能力分析基础数据分析电厂出力

表2-9XX供电区电网7月28日13时电厂出力

电厂名称机组台数装机容量(MW)容量组成(MW)实际出力(MW)地理位置郑州热电厂36003×200500郑州市区兴隆铺电厂2502×2545郑州市区五龙电厂21102×5544荥阳市巩义一电厂71512×6+2×12+15+2×5093巩义市巩义二电厂41502×50+2×2550巩义市登封发祥41602×25+2×55134登封市合计221221--866--高压配电网供电能力分析基础数据分析联络线功率典型时刻供电区总负荷；通过联络线受电功率有功总和，无功总和；通过联络线送电功率有功总和，无功总和；系统实际吸收网供电（MW）高压配电网供电能力分析基础数据分析表2-10XX供电区电网与省网联络线在典型时刻的潮流序号电压等级(kV)线路名称潮流有功(MW)潮流无功(MVar)方式1220首常线-236.2-66.1受电2220I首峡-170.2-52.7受电3220II首峡-165.2-53.2受电4220焦峡线-204.510.2受电5220宝鹅线-23.13.7受电6220柳新线-139.945.9受电7220I郑杏108.37.9送电8220II郑杏108.07.6送电9220首郑线-132.0-9.7受电10220陈付线-67.833.9受电11220平徐线-65.023.0受电高压配电网供电能力分析系统运行方式站内运行方式

并列运行分列运行

高压配电网供电能力分析系统运行方式表2-11XX地区电网220kV变电站运行方式地理位置变电站名称220kV110kV10kV备注郑州市区柳林并列并列并列--郑州市区石佛并列并列并列--郑州市区大桥并列并列并列--郑州市区人民分列分列并列--荥阳市峡窝并列并列并列--荥阳市索河并列并列并列--巩义市常庄并列并列并列--新密市鹅湾并列并列并列2＃主变运行新郑市陈庄并列并列并列--高压配电网供电能力分析系统运行方式线路、主变运行方式

备用线路、主变运行线路、主变高压配电网供电能力分析潮流分析

在典型运行方式下，参照典型时刻的负荷数据，经过潮流计算得到各变电站负荷情况。容载比：分析地区电网总体情况采用容载比指标，分析局部地区或单独变电站的负荷水平采用变电站负载率指标。变电站负载情况：升压/降压，电压侧，线路负载情况：有功/视在功率，电压等级网损：线路损耗、主变损耗、网损电压水平：节点电压水平、电压波动功率因数：有功与无功比例高压配电网供电能力分析国家电网城市电力网规划设计导则4.3容载比4.3.1容载比是某一供电区域，变电设备总容量（kVA）与对应的总负荷（kW）的比值。合理的容载比与恰当的网架结构相结合，对于故障时负荷的有序转移，保障供电可靠性，以及适应负荷的增长需求都是至关重要的。同一供电区域容载比应按电压等级分层计算，但对于区域较大，区域内负荷发展水平极度不平衡的地区，也可分区分电压等级计算容载比。计算各电压等级容载比时，该电压等级发电厂的升压变压器容量及直供负荷容量不应计入，该电压等级用户专用变电站的变压器容量和负荷也应扣除，另外，部分区域之间仅进行故障时功率交换的联络变压器容量，如有必要也应扣除。高压配电网供电能力分析4.3.2容载比是保障电网发生故障时，负荷能否顺利转移的重要宏观控制指标。负荷增长率低，网络结构联系紧密，容载比可适当降低；负荷增长率高，网络结构联系不强（如为了控制电网的短路水平，网络必须分区分列运行时），容载比应适当提高，以满足电网供电可靠性和负荷快速增长的需要。容载比也是城网规划时宏观控制变电总容量，满足电力平衡，合理安排变电站布点和变电容量的重要依据。高压配电网供电能力分析4.3.3容载比与变电站的布点位置、数量、相互转供能力有关，即与电网结构有关，容载比的确定要考虑负荷分散系数、平均功率因数、变压器运行率、储备系数等复杂因素的影响，在工程中可采用实用的方法估算容载比，公式如下：（4-5）式中：RS

——容载比，kVA/kW；Pmax

——该电压等级的全网最大预测负荷；Sei

——该电压等级变电站i的主变容量。

高压配电网供电能力分析

城网作为城市的重要基础设施，应适度超前发展，以满足城市经济增长和社会发展的需要。保障城网安全可靠和满足负荷有序增长，是确定城网容载比时所要考虑的重要因素。根据经济增长和城市社会发展的不同阶段，对应的城网负荷增长速度可分为较慢、中等、较快三种情况，相应各电压等级城网的容载比如表4-1所示，宜控制在1.5～2.2范围之间。城网负荷增长情况较慢增长中等增长较快增长年负荷增长率小于7％7～12％大于12％500kV及以上电网1.4～1.71.5～1.81.6～1.9220～330kV电网1.6～1.91.7～2.01.8～2.135～110kV1.8～2.01.9～2.12.0～2.5高压配电网供电能力分析表2-12XX供电区电网容载比地理位置电压等级（kV）容量(MVA)负荷(MW)容载比郑州市区22019801309.61.511102227.51217.21.83六县市2201320633.02.091101794729.62.46郑州供电区22033001942.61.701104021.51946.82.07高压配电网供电能力分析地理位置电压等级（kV）变电站名称变电站容量（MVA）变电站容量组成（MVA）变电站有功功率（MW）变电站负载率(%)变电站冗余度(%)郑州市区220大桥3602×180325.593.46.6金岱3602×180264.677.322.7110白庙632×31.559.096.13.9西沙口1032×31.5＋4091.994.55.5六县市220峡窝4503×150292.471.828.2常庄3603×120224.166.034.0110坛山632×31.560.2101.7--双湖31.51×31.526.692.57.5表2-13供电区电网110kV及以上负载率超过50％的变电站变电站负载情况

当N=2时，T=50~65%；当N=3时，T=67~87%；当N=4时，T=75~100%。高压配电网供电能力分析潮流分析线路负载情况综合考虑供电区各电压等级变电站的接线形式以及导线传输容量，双回电源线路供电的重载标准为50%。高压配电网供电能力分析

表2-14供电区电网110kV及以上负载率超过50%的线路情况（7月28日13时）地理位置电压等级（kV）线路名称导线类型有功潮流（MW）负载率（%）冗余度（%）郑州供电区220首常线ACO-480236.271.728.3焦峡线LGJ-2×185204.552.647.4郑州市区110徐原线LGJ-18562.769.630.4I金原NRLH58GJ-18552.458.241.8I柳科LGJ-30064.651.648.4六县市110索上线LGJ-300－83.568.530.0I城河LGJX-30082.366.933.1高压配电网供电能力分析潮流分析网损

在典型方式下，各电压等级系统总有功损耗、相应线损率。针对单独设备进行分析，个体损耗比例较大的原因（负荷问题，还是设备问题——损耗大还是损耗率大）表2-15郑州供电区电网各电压等级损耗地理范围电压等级（kV）线路损耗（MW）变电站损耗（MW）郑州供电区22016.3884.06111013.0826.330郑州市区220--2.6971104.0813.420350.1390.037六县市220--1.3641109.0012.910高压配电网供电能力分析电压与功率因数分析电压水平

统计各电压等级变电站母线电压水平波动范围国家标准GB12325《电能质量—供电电压允许偏差》规定：35kV及以上供电电压正负误差的绝对值之和不能超过额定电压的10%，最低不能超过-3%，最高不能超过+7%；10kV供电电压偏差不能超过额定电压的±7%高压配电网供电能力分析表2-16电压水平波动超标的母线情况

变电站名称节点名称电压标么值电压有名值(kV)石佛石110西母1.072117.94大桥大110II母1.072117.81玉兰玉110南母1.072117.92玉兰玉110北母1.071117.81水仙水110西母1.072117.924.6.4提高电压质量的综合措施为：（1）无功功率就地平衡；（2）具有足够的调压手段；

4.6.5调节电压的主要手段为：（1）发电厂和调相机调压；（2）变电站调压：

a．各电压等级变电站在中压或低压侧母线上装设无功补偿装置；

b．变压器配置有载调压开关。用户至少经过一级有载调压变压器；（3）线路调压：必要时加装线路调压器、改变配电变压器分接头、缩短供电半径及平衡三相负荷。高压配电网供电能力分析电压与功率因数分析功率因数表2-17供电区电网典型运行方式下各站功率因数分布地理位置电压等级（kV）0.9以下0.9～0.950.95～1.0郑州市区2201141101101735111六县市22012211014156郑州供电区220245110152523高压配电网供电能力分析功率因数偏低的原因①变电站无功补偿装置容量不足或根本就没有装设无功补偿容量；②变电站本身无功补偿装置容量不足，还要为邻近变电站提供无功支持；③变电站本身无功补偿容量比较充足，但无功补偿容量投入不足；④变电站本身无功补偿容量相对较充足，但其所带的下一级变电站无功补偿容量不足，需要由其提供无功支持。高压配电网供电能力分析

220kV变电站，达到0.95及以上，一般可取主变容量的15~30％。电容器电容器宜分组，且单组容量不宜过大，便于采用分组投切以更好地调整电压和避免投切振荡。35kV-110kV变电站，使高峰负荷时变压器高压侧的功率因数达到0.95及以上。一般可取主变容量的10~30％。电容器宜分组，且单组容量不宜过大，便于采用分组投切以更好地调整电压和避免投切振荡。高压配电网供电能力分析短路分析依照地方电网规划技术原则的要求，在典型运行方式下对供电区电网进行短路分析。计算方式计算参数电网运行方式计算结果短路分析计算方式短路计算中各节点的短路电流考虑区内与区外电网的共同影响，即考虑与区外相连接位置区外电网等效的短路容量的影响，此外还把内部电厂对区内电网的影响考虑进来，最后通过计算得到供电区电网35kV及以上变电站各母线的短路电流。高压配电网供电能力分析短路分析——计算参数电网元件参数与潮流分析中采用的参数相同

表2-18供电区电网短路计算参数厂站名称220kV短路容量（MVA）短路电流（kA）郑州1613040.49徐庄1111427.90柳林990724.87峡窝1251631.42常庄938923.57鹅湾405510.18陈庄729018.30高压配电网供电能力分析短路分析电网运行方式

在短路计算中，供电区电网采用典型运行方式电压等级短路容量500kV50kA、63kA330kV50kA、63kA220kV40kA、50kA110kV31.5kA、40kA66kV31.5kA35kV25kA20kV16kA、20kA10kV16kA、20kA

各电压等级的短路容量限定值短路分析

城网其它电压等级网络的短路容量应在技术经济合理的基础上采取限制措施：

a．网络分片，开环，母线分段运行；

b．适当选择变压器的容量、接线方式（如二次绕组为分裂式）或采用高阻抗变压器；

c．在变压器低压侧加装电抗器或分裂电抗器，或在出线断路器出口侧加装电抗器等。对于短路容量过小（普遍小于10kA）的薄弱电网，则应采取一定的措施来逐步提高电网的短路容量，以增加电网的抗干扰能力。提高电网短路容量的措施主要有：

a．线路建设尽量组成环网，或采用双回路；

b．必要时采用电磁环网运行，但应进行潮流计算校核，避免故障后出现系统事故扩大；

c．与周边大电网联网或增加新的联络点，尽量避免孤立电网运行。高压配电网供电能力分析高压网络供电可靠性校验

遵循原则校验方式线路N-1校验主变N-