電網規劃與電力設計對電網安全的影響

摘要：就電網安全而言，電網運行是否安全與電網規劃和電力設計有緊密聯系。文章概述了電網規劃和電力設計的基本內容，介紹了電網規劃和電力設計存在的問題，并且闡明了主要的規劃原則和設計原則，以判斷安全效果，從而達到研究的實效性。

關鍵詞：電網規劃；電力設計；電網安全；電網運行；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM732 文章編號：1009-2374（2017）11-0255-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.128

1 電力系統、電網規劃與電力設計概述

電力系統，即發電、送電、變電、配電和用電等各個環節所構成的有機整體，也包括相應的通信、繼電保護、調度自動化等設施。通常把發電和用電之間屬于輸送和分配的中間環節稱為電力網，簡稱電網。電網安全是指運行中所有電力設備，必須在不超過它們所允許的電流、電壓和頻率的幅值及時間限額內運行，不安全的后果可能導致電力設備的損壞。對電網來說，電網安全是電網正常運行必要的基本條件。

而電網規劃與電力設計是針對電網運行過程中狀態、規模、安全、進度、質量、容量等多種要素進行統一規劃和設計的重要工作內容，其中電網規劃指的是在電網建設運行之初對電網結構中的諸多輸電線路以及回路數量進行具體的設計，并且綜合考慮電網建設運行過程中的具體成本投入以及電網運行過程中的安全性和穩定性。同時，電力設計包括電力工程設計以及電力設備設計兩項內容，其中電力工程設計是指各種發電、輸電、變電以及配電工程具體的電力工程線路、地點等工程的全部設計內容等；而電力設備設計則是指開關設備、輸電設備、配電設備等諸多電力設備的具體設計以及電力設備的具體應用情況等內容。

2 電網規劃與電力設計中存在的主要問題

當下，由于電網規劃與電力設計在很多方面還未得到完善，致使這兩者在電網安全中起到重要作用。電網規劃和電力設計中存在的問題如下：（1）缺乏指導性的規劃準則，通過觀察分析我國目前的電力系統，不難發現其中并未設置相應的規劃準則，導致在電網規劃方面、電力設計方面缺乏指導準則，也使其逐漸偏離電網安全要求；（2）生態環境影響，目前我國越來越重視環境保護方面的建設，電網規劃在一定程度上會影響到生態環境，故而這一因素也成為了限制電網規劃發展的一大原因。

3 電網規劃原則

電網建設主要是堅持了協調發展、超前發展、安全可靠和標準統一這四個原則來建立的。這四個原則主要就是使電網不但與先進城市發展相結合，而且也為后續城市發展預留了空間，更安全可靠地保證了城市電網的安全和更好地節約了城市投資和成本。

3.1 保證電壓等級的科學性

電壓等級是電網規劃內容中的基礎規劃內容，同時也占有重要地位，其對于整體電網規劃內容的質量以及合理性有著至關重要的影響，保證電壓等級選擇過程中的科學性和合理性是保證電網運行過程中能夠擁有較好的安全性及可靠性的重要措施。

電網規劃項目中，規劃細節對于整體電網規劃內容的質量以及合理性都會存在影響，技術人員要建構符合實際地區特征和需求的規劃體系，從而保證電壓等級的選擇符合實際標準，且對相關運行效度的科學性和合理性進行深度挖掘和集中處理，一定程度上保證電網運行過程中能較好地擁有安全型及可靠性，真正實施相關管理規定，升級電網電壓等級項目，保證處理效果和運行維度之間的平衡。

同時電網規劃內容中電壓等級出現過高或過低的現象，不僅會對電網安全運行產生影響，也會對線路運行的經濟效益產生制約，會導致線路負荷過大，甚至會出現火災等安全事故。除此之外，在實際應用和運行過程中，如果出現過弱等級的電壓，會致使負荷及工程項目設計出現不符。

故而要保證電網規劃的內容具有針對性，保證電壓等級的科學性。可以某城市為例，規劃取消該城市中35kV的電壓，而對于城市周邊的郊區，為預防線路過長而造成的種種問題，可以繼續使用35kV的電壓。當電壓等級在不斷簡化的同時，還應當逐漸減少變壓層次。為防止重復降壓情況的出現，只選取高電壓或者低電壓的一級，在220kV的變電站中，選擇110kV、220kV或者3kV的電壓，如果在110kV的變電站中，則應該選擇110kV或10kV的電壓。為了能夠更加良好地減少變壓層次，優化電壓等級，可以使用五級電壓。對于220kV的變電站而言，需要根據變電站負荷的自身實際情況，考慮使用220kV、110kV及35kV的三級電壓。

3.2 保證電網供電的合法性

除了科學性外，電網規劃還必須保證電網供電的合法性，才能更好地確保電網工程運行中的安全性和科學性，真正實施更有效的處理機制和控制措施，升級整體項目的運行效果。

如電網規劃過程中必須保證電網規劃內容符合國家頒布的《電網規劃設計準則》中的相關內容，保證電網規劃中電網工程的安全性及穩定性滿足國家法律中N-1準則（主要針對電網運行過程中電力系統相關設備故障原因的安全性要求，要求電網規劃的內容須保證電網運行中的安全性和可靠性，保證電網在運行設備出現問題的情況下電壓和頻率依然保持在一個相對安全穩定的范圍內）和N-2準則（相較于N-1準則更高標準）的相關內容。

一般而言，對于電網規劃項目，N-1準則的相關內容較為基礎，是基本要求及處理規范。不過要是對其進行深度處理和升級，則需實施N-2準則，以保證具體內容能按照更加優化的標準有序推進。

3.3 具備電網負荷轉移能力

電網負荷轉移能力主要體現在以下兩個方面：（1）配電網必須滿足供電能力；（2）中壓配電網擁有備用容量。

在整個電網運行過程中，中壓配電網如今已經占據了舉足輕重的地位，其主要功能在于轉移負荷，比如當變壓器發生故障時，其往往無法與線路取得聯系，在這種情況下，供電勢必會受到一定的影響，如若此時中壓配電網能夠發揮作用，那么其將會對負荷進行轉移，從而使電網重新回到正常運行狀態。此外，中壓配電網還具有其特有的優勢，即其自身帶有的50%裕度，這種裕度可在電網運行過程出現故障時作為替補資源，以使電網能夠繼續正常進行供電操作。

4 電力設計原則

4.1 110kV變電站的電力設計

4.1.1 110kV變電站電力設計的規模。在110kV變電站電力設計中，設計人員要結合實際需求和控制措施，積極實施更加有效的處理機制和管理維度，升級電力設計規模和輪廓的有效性，并且針對相關設計內容和維度進行集中處理和綜合分析，確保電網運行過程的安全性，從而保障在資源消耗最少的前提下，整體電力能源能夠發揮其最大供電水平和能力。在實際項目管理和設計運行機制建立過程中，要針對110kV變電站電力設計的具體要求，主要是采取雙繞組變壓器設備，并且在110/35kV電壓等級中進行切換以及綜合管理。

4.1.2 110kV變電站電力設計的接線選擇。在110kV變電站的電力設計內容中，電網運行結構的接線形式、出現回路數量、供電電源等多項內容都必須得到充分考慮，保證科學選擇性以及合理應用。即，在110kV變電站電力設計中的接線形式的選擇中，一般都會選擇采用雙電源線路加上橋式接線的方式，最終完成對備投電源的充分連接的方法來完成對接線形式的設計。同時，在電力設計過程中，還可根據變電所中的實際情況，完成對橋式接線方式的進一步優化設計，根據變電所的實際情況的完成對內橋接線或外橋接線的選擇或綜合應用。又例如，在供電電源的設計過程中，電力單位應該盡量選擇一主一備兩項電源的設計方式來提升110kV變電站電網運行過程中的安全性及穩定性。

4.2 220kV變電站的電力設計

4.2.1 220kV變電站電力設計的規模。由于220kV變電站主要承擔著城市電力配送的任務，所以在220kV變電站電力規模的設計中應該全面地提升變電站的設計規模，保證變電站電網運行的過程中電網額定容量以及電力輸送功率的要求。通常220kV變電站的建設規模應該保持在至少兩回以上的電源供電模式、變電所內的變電設備規模應該保持在2～3臺之間的數量、變電站的主要運行容量應該在150MVA或者180MVA范圍內，進而有效地保證220kV變電站能夠符合城市電網的運行要求，以確保不會出現電壓等級過高或過弱的不安全現象。

4.2.2 220kV變電站電力設計的節能技術。220kV變電站的電力設計應該更多地考慮電網運行的過程中的相關安全技術以及節能技術，以確保城市電網這樣的大型電網在運行過程中能夠具備更好的安全性能以及節能性能，進而更有效地提升電網運行過程的安全性。通常220kV變電站電網設計的內容中應該充分的考慮到無功補償、諧波治理等技術內容，以確保這兩項技術在電力設計的內容中的科學性和合理應用。即以無功補償技術的應用為例，220kV變電站電力設計的過程中應該裝設電容器補償裝置，以使高峰負荷時的功率因素達到0.95以上的可以采取主變容量的10%～30%作為無功補償的

容量。

5 結語

綜上所述，電網規劃與電力設計對于電網安全而言具有一定的影響，具體而言這種影響可能會嚴重阻礙電力系統的有效發展。保障電網安全既是和諧社會的責任，也是企業發展的需要。因此，本文分析了目前電網規劃與電力設計存在的問題后，為了更好地解決這一問題，剖析了電網規劃在電網安全運行過程中的主要規劃原則以及設計原則，而且還提出了在電網安全運行設計過程中，應對安全規劃和安全設計予以綜合考察，從而保證電網運行的安全性能，提高電網安全運行效率，以進一步滿足人們對于電力資源的需求，也為電力企業的可持續發展奠定堅實的基礎。

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作者簡介：周國桃（1979-），男，湖南衡東人，國網湖南省電力公司衡東縣供電分公司工程師，研究方向：電力電網規劃與設計。

（責任編輯：秦遜玉）