电力系统规划与可靠性7输电网规划与可靠性

电网规划与可靠性内容安排概述电网的电压等级选择变电站的站址选择及容量选择网络构造规划的常规方法架空送电线路导线的截面选择电网规划的可靠性电网规划的内容输电网规划和配电网规划以负荷预测和电源规划为根底确定在何时、何地投建何种类型的线路及其回数到达规划周期内所需求的输电才干在满足各项技术目的的前提下使系统费用最小〔1〕确定输电方式〔2〕选择电网电压〔3〕确定变电站规划和规模〔4〕确定网络构造电网规划的内容在输电方式上，我国仍以交流输电为主，只需在500kV及以上电压才思索直流输电的必要性重点是对主网网架进展规划，加强主网网架是电网规划最重要的内容，近年来，城市电网也逐渐成为规划的重点问题目前，我国电网规划主要的处理问题为：〔1〕大型水、火电厂及核电厂接入系统规划〔2〕各大区电网或省级电网的受端主干电网规划〔3〕大区电网或省级电网之间联网规划〔4〕城市电网规划〔5〕大型工矿企业的供电网规划电网规划应具备的条件电网规划的最终结果取决于原始资料和规划方法原始资料包括：〔1〕规划年度用电负荷的电力、电量资料〔2〕规划年度电源〔现有和新增〕的情况〔3〕现有电网〔包括在建立和已列入基建方案的线路和变电站〕的根底资料城网规划需求掌握与城市开展相关的资料电网规划方法传统的规划方法和数学方法并用传统规划方法以方案比较为根底，参与比较的方案由规划人员根据阅历提出数学方法以计算机、系统工程、运筹学实际为根底，并运用优化实际电网规划的数学方法：启发式方法数学优化方法电网规划流程输电网规划流程〔1〕原始资料的搜集和论证〔2〕制定衔接系统规划〔3〕环境条件分析〔4〕制定规划方案〔5〕技术经济评价电网的电压等级选择电网的电压等级选择原那么国家电压规范1000、750、500、330、220、110、66、35、20、10、6、0.4电压等级不宜过多，110kV以下电压级差在3倍以上；110kV以上电压级差在2倍左右。我国电力系统的电压配置大致分为两类非西北地域110/220/500西北地域110/330/750kV在220kV以下又有10/60/220kV10/35/110/220kV我国城市电网的电压等级配置根本分5级，电压等级的划分根本上以500,330,220kV为输电电压等级，以110,35kV为高压配电电压等级，以20.10kV为中压配电电压等级，以0.4kV为低压配电电压等级。目前各省会城市和沿海兴隆城市先后建立了500kV或220kV的超高压外环网、双环网，进一步简化了输配电电压等级，一些城市以220kV高压变电站深化市区供电，北京、上海更方案以500kV超高压变电站深化市区供电。全国大部分城市主要以10kV为中压配电电压。值得留意的是，苏州的新加坡工业园区和辽宁本溪的少部分地域以20kV为中压配电电压，还有少部分城市以35kV为中压配电电压。部分兴隆国家城市电网电压等级配置情况电网的电压等级选择根据线路送电容量和送电间隔选择电网电压，我国各级电压保送才干统计电网电压等级选择电压等级与网损有亲密的关系普通情况下，送电线路采用铝导线，电流密度为0.9A/mm2、受端功率要素为0.95的条件下，各级电压线路每公里电力损失的相对值近似为每公里电力损失相对值线路的额定电压kV线路长度送电线路的电力损失正常不宜超越5%电网规划中电源和负荷的相对关系电源和负荷是相对变化的220kV电网规划中，发电厂和上级500kV的变电站作为电源，220kV的降压变电站那么承当负荷110kV电网规划中，220kV变电站作为电源，110kV降压变电站那么承当负荷其他电压等级电网类推变电站的站址及容量选择变电站的容量与供电半径变电站布点变电站数量的普通计算在对规划区域负荷预测的根底上，区域所需的变电站个数Ns由下式确定区域负荷预测值；容载比；规划单座变电站的总容量；为向上取整容载比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。分电压等级分区计算不思索升压变电站、直供负荷、专变容载比是保证电网发生缺点时，负荷能否顺利转移的重要宏观控制目的。负荷增长率低，网络构造联络严密容载比可适度降低负荷增长率高，网络构造联络不强容载比应适当提高容载比是规划过程中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根据。容载比，kVA/kW；该电压等级变电设备的总容量；该电压等级的全网最大预测负荷；容载比实践运用中，根据经济增长和城市社会开展的不同阶段，对应的城网负荷增长速度可分为较慢、中等、较快三种情况<城市电网规划设计导那么>中引荐的相应各电压等级城网的容载比如下表所示，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平均增长率小于7%7%~12%大于12%500kV及以上1.5~1.81.6~1.91.7~2.0220~330kV1.6~1.91.7~2.01.8~2.135~110kV1.8~2.01.9~2.12.0~2.2变电站容量变电站的容量是变电站各台主变压器容量之和。一个变电站的主变压器台数最终规模不宜少于2台或多于4台。<城市电网规划设计导那么>中引荐的单台变压器容量：主变压器电压比(kV/kV)单台主变压器容量(MVA)主变压器电压比(kV/kV)单台主变压器容量(MVA)500/2201500110/2080、63330/110360110/1063220/11024066/1063220/6624035/1031.5220/35240在同一个城网中，同一级电压的主变压器单台容量不宜超越2~3种，在同一变电站中同一级电压的主变压器宜采用一样规格。当变电站内变压器的台数和容量已到达规定的台数和容量以后，如负荷继续增长，普通应采用增建新的变电站的方式提高电网供电才干，而不宜采用在原变电站内继续扩建增容的措施。例题：以某地域220kV电网为对象，假设预测2021年最大负荷为3940MW，该地域已有变电容量为3360MW，试计算该地域最少需求新建多少220kV变电站。变电站选址分为规划选址和工程选址两个阶段规划选址是在编制电网开展规划时进展，对规划电网内能够布置变电站的点进展预先选择，规划出新建变电站的地址或范围。工程选址根据规划中确定的地点或范围进展结合一定的变电站方式及根本平面布置，充分思索规划时间的设备开展方向和变电站建立方式选定电气布置方案，然后据此进展选址。站址选址的普通要求：站址接近供电负荷区域中心使地域电源分布合理高低各侧进出线方便交通运输方便应贯彻节约用地的精神合理选择、充分利用地形，留意防洪地形要求思索其临近设备的相互影响网络构造规划的常规方法方案构成-输电容量和间隔根据输电容量和输电间隔，拟定几个可比的网络方案〔1〕送电间隔确实定在有关的地形图上量得长度，再乘以曲折系数1.1~1.15〔2〕送电容量确实定划分假设干区域，分别进展电力电量平衡，判别电力余缺方案构成-网络衔接方式现代电网的构造普通根据规划年份内的负荷分布、数量大小、用电特性及其供电间隔等进展思索。从可靠性角度，电网接线分为有备用网络和无备用网络逐渐实现以500kV变电站为中心，实现分片供电的方式，各分区间正常方式下相对独立，各区之间具备线路检修或方式调整情况下一定的相互援助才干。普通采用双回路链式构造或双回路环网构造。每一回路或每一链中220kV变电站数量不应超越4座。不允许“T〞接线方式构网。普通要求变电站有来自两个不同方向的独立电源。220kV电网典型接线方式特大城市中心区的110kV电网典型接线方式大城市中心区的110kV电网典型接线方式普通市区的110kV电网典型接线方式县城〔镇〕区的110kV电网典型接线方式乡村的110kV电网典型接线方式方案检验对已构成的方案进展技术经济比较，包括：潮流计算分析暂态稳定计算短路电流计算经济比较网络构造规划的步骤确定负荷程度及电源安排进展电力、电量平衡以明确输电线的送电容量及送电方向核定送电间隔拟定电网方案进展必要的电气计算进展技术经济比较综合分析，提出引荐方案架空送电线路的导线截面架空送电线路导线截面选择和检验架空送电线路导线截面普通按经济电流密度来选择，并根据电晕、机械强度以及事故情况下的发热条件进展校验，必要时经过技术经济比较确定。按经济电流密度选择导线截面思索线路投入运转后5~10年的开展必需采用正常运转方式下经常反复出现的最高负荷在开展还不明朗的情况下，切勿将导线截面选择过小导线截面的计算公式为：S-导线截面(mm2)，P-送电容量(kW)UN-线路额定电压(kV)，J-经济电流密度(A/mm2)导线材料最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000-50005000以上铝线1.651.150.9铜线3.02.251.75实例220kV某线路设计保送最大负荷200MW，长为150km，负荷利用小时为3500h，试按经济电力密度选择导线截面。导线材料最大负荷利用小时数Tmax3000以下3000-50005000以上铝线1.651.150.9铜线3.02.251.75按电晕条件校验导线截面在高海拔地域，110kV以上线路的导线截面，电晕往往起主要作用导线产生电晕带来的不良后果：添加送电线路的电能损失，对无线电通讯和载波通讯产生干扰电晕损失，用导线最大任务电场强度Emax(kV/cm)与全面电晕临界电场强度E0的比值来衡量按导线长期允许电流校验导线截面根据各种运转方式及事故情况下的传输容量进展发热校验，即在设计中不应使预期的保送容量超越导线发热所能允许的数值按允许发热条件的继续极限保送容量的计算公式Smax-极限保送容量(MVA)UN-线路额定电压(kV)Imax-导线继续允许电流(kA)按电压损失校验导线截面对电压在6、10kV以下，而且导线截面在70~95mm2以下的线路，才进展电压校验线路允许电压损失的量，应视野路首端的实践电压程度确定线路末端的电压普通允许低于额定电压的5%，个别情况下允许低于7.5%~10%按机械强度校验导线截面为保证架空线路必要的平安机械强度，对于跨越铁路、河流、公路、通讯线路、居民区的线路，导线截面不得小于35mm2经过其他地域的导线截面，按线路的类型分，允许的最小截面见下表导线构造架空线路等级（单位：mm2）

35kV以上线路1-35kV线路1kV以下线路单股线禁止使用禁止使用禁止使用多股线251616电网规划的可靠性评价发电系统的可靠性，是以发电量能否满足负荷需求量作为发电系统能否可靠的准那么，并没有思索电网保送电能的可靠性情况。而在评价电网规划的可靠性时，那么主要是以电网能否将发电系统发出的电能平安可靠地送到电力用户作为可靠性准那么。电网规划可靠性评价准那么根据<城市电网规划设计导那么>，在对电网规划的静态可靠性进展评价时，通常可以采用如下的判别准那么:〔1〕一条线路或者一台变压器缺点停运时，电网中没有发生负荷停电情况〔N-1原那么〕。〔2〕两条线路或者两台变压器同时缺点或相继停运时，电网中没有发生负荷停电情况。〔3〕一条线路或一台变压器处于方案检修形状的同时，另外一条线路或一台变压器发生缺点停运时，电网中没有发生负荷停电情况。〔4〕一条母线缺点停运时，电网中没有发生负荷停电情况。〔5〕一台发电机缺点停运时，电网中没有发生负荷停电情况。对电网规划可靠性的评价，同样也是从缺点停电概率、频率、停电继续时间，以及电量缺乏期望值等多个方面来衡量。电网规划可靠性评价目的及计算方法输电网规划可靠性目的〔1〕电力时间缺乏概率LOLP〔2〕平均供电可靠率ASAI〔3〕电力时间缺乏期望值LOLE〔4〕电力缺乏频率LOLF〔5〕电力缺乏继续时间LOLD〔6〕电网的电量缺乏期望值EENS一.输电网规划可靠性目的〔1〕电力时间缺乏概率LOLPLOLP〔LossofLoadProbability〕定义为电网某日在某一负荷程度下由于电网构造不合理或设备检修及缺点停运而引起供电才干缺乏呵斥用户停电的概率。〔2〕平均供电可靠率ASAI。平均供电可靠率ASAI〔AverageServiceAvailabilityIndex〕指的是研讨期间由电网供电的用户的可用小时数与总的要求的供电小时数之比。实践工程中计算式为一.输电网规划可靠性目的〔3〕电力时间缺乏期望值LOLE电网的电力时问缺乏望值LOLE〔LossofLoadExpectation〕〔或称缺电时间期望值〕定义为:研讨期间内，电网在不同负荷程度下由于电网构造不合理或设备检修及缺点停运而引起供电缺乏呵斥用户停电的时间。一.输电网规划可靠性目的〔4〕电力缺乏频率LOLF电网的电力缺乏频率LOLF〔LossofLoadFrequcncy〕定义为：研讨期间内，电网在不同负荷程度下由于电网构造不合理或设备检修及缺点停运而引起供电缺乏呵斥用户停电的平均次数。一.输电网规划可靠性目的〔5〕电力缺乏继续时间LOLD电网的电力缺乏继续时间LOLD〔LossofLoadDuration〕定义为：研讨期间内，由于电网构造不合理或电网缺点引起用户停电的平均继续时间，它等于电力缺乏期望值与电力缺乏频率的比值(单位：天/次)，即一.输电网规划可靠性目的〔6〕电网的电量缺乏期望值EENS。电网的电量缺乏期望值EENS〔ExpectedEnergyNotSupplied〕定义为：研讨期间内，由于电网构造不合理或部分电气设备停运呵斥电网供电缺乏，而运用户得不到供电的缺电量。一.输电网规划可靠性目的二.配电网规划可靠性评价目的二.配电网规划可靠性评价目的〔1〕系统平均停电频率目的SAIFI〔2〕系统平均停电继续时间目的SAIDI〔3〕系统平均供电可用率目的ASAI〔4〕系统电量缺乏目的ENSI〔5〕用户平均停电频率目的CAIFI〔6〕用户平均停电继续时间目的CAIDI二.配电网规划可靠性评价目的〔1〕系统平均停电频率目的SAIFI配电系统的平均停电频率目的SAIFI〔SystemAverageInterruptionFrequencyIndex〕是指每个由系统供电的用户在单位时间内所遭遭到的平均停电次数。SAIFI[单位:次/(用户·年)]可以用一年中用户停电的累积次数除以系统供电的总用户数来预测，即式中Ni—负荷点i的用户数λi—负荷点i的缺点率二.配电网规划可靠性评价目的〔2〕系统平均停电继续时间目的SAIDI系统平均停电继续时间目的SAIDI〔SystemAverageInterruptionDurationIndex〕是指每个由系统供电的用户在一年中所蒙受的平均停电继续时间。SAIDI[单位:h/(用户·年)]可以用一年中用户蒙受的停电继续时间总和除以