電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計對電網(wǎng)安全的影響

摘要：就電網(wǎng)安全而言，電網(wǎng)運行是否安全與電網(wǎng)規(guī)劃和電力設(shè)計有緊密聯(lián)系。文章概述了電網(wǎng)規(guī)劃和電力設(shè)計的基本內(nèi)容，介紹了電網(wǎng)規(guī)劃和電力設(shè)計存在的問題，并且闡明了主要的規(guī)劃原則和設(shè)計原則，以判斷安全效果，從而達到研究的實效性。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃；電力設(shè)計；電網(wǎng)安全；電網(wǎng)運行；電力系統(tǒng) 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(tǒng)、電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計概述

電力系統(tǒng)，即發(fā)電、送電、變電、配電和用電等各個環(huán)節(jié)所構(gòu)成的有機整體，也包括相應(yīng)的通信、繼電保護、調(diào)度自動化等設(shè)施。通常把發(fā)電和用電之間屬于輸送和分配的中間環(huán)節(jié)稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)。電網(wǎng)安全是指運行中所有電力設(shè)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(nèi)運行，不安全的后果可能導(dǎo)致電力設(shè)備的損壞。對電網(wǎng)來說，電網(wǎng)安全是電網(wǎng)正常運行必要的基本條件。

而電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計是針對電網(wǎng)運行過程中狀態(tài)、規(guī)模、安全、進度、質(zhì)量、容量等多種要素進行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計的重要工作內(nèi)容，其中電網(wǎng)規(guī)劃指的是在電網(wǎng)建設(shè)運行之初對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的諸多輸電線路以及回路數(shù)量進行具體的設(shè)計，并且綜合考慮電網(wǎng)建設(shè)運行過程中的具體成本投入以及電網(wǎng)運行過程中的安全性和穩(wěn)定性。同時，電力設(shè)計包括電力工程設(shè)計以及電力設(shè)備設(shè)計兩項內(nèi)容，其中電力工程設(shè)計是指各種發(fā)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(shè)計內(nèi)容等；而電力設(shè)備設(shè)計則是指開關(guān)設(shè)備、輸電設(shè)備、配電設(shè)備等諸多電力設(shè)備的具體設(shè)計以及電力設(shè)備的具體應(yīng)用情況等內(nèi)容。

2 電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計中存在的主要問題

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

3 電網(wǎng)規(guī)劃原則

電網(wǎng)建設(shè)主要是堅持了協(xié)調(diào)發(fā)展、超前發(fā)展、安全可靠和標準統(tǒng)一這四個原則來建立的。這四個原則主要就是使電網(wǎng)不但與先進城市發(fā)展相結(jié)合，而且也為后續(xù)城市發(fā)展預(yù)留了空間，更安全可靠地保證了城市電網(wǎng)的安全和更好地節(jié)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(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容中的基礎(chǔ)規(guī)劃內(nèi)容，同時也占有重要地位，其對于整體電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容的質(zhì)量以及合理性有著至關(guān)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(wǎng)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(wǎng)規(guī)劃項目中，規(guī)劃細節(jié)對于整體電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容的質(zhì)量以及合理性都會存在影響，技術(shù)人員要建構(gòu)符合實際地區(qū)特征和需求的規(guī)劃體系，從而保證電壓等級的選擇符合實際標準，且對相關(guān)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(wǎng)運行過程中能較好地擁有安全型及可靠性，真正實施相關(guān)管理規(guī)定，升級電網(wǎng)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(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容中電壓等級出現(xiàn)過高或過低的現(xiàn)象，不僅會對電網(wǎng)安全運行產(chǎn)生影響，也會對線路運行的經(jīng)濟效益產(chǎn)生制約，會導(dǎo)致線路負荷過大，甚至會出現(xiàn)火災(zāi)等安全事故。除此之外，在實際應(yīng)用和運行過程中，如果出現(xiàn)過弱等級的電壓，會致使負荷及工程項目設(shè)計出現(xiàn)不符。

故而要保證電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容具有針對性，保證電壓等級的科學性。可以某城市為例，規(guī)劃取消該城市中35kV的電壓，而對于城市周邊的郊區(qū)，為預(yù)防線路過長而造成的種種問題，可以繼續(xù)使用35kV的電壓。當電壓等級在不斷簡化的同時，還應(yīng)當逐漸減少變壓層次。為防止重復(fù)降壓情況的出現(xiàn)，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(yīng)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(yōu)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(jù)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(wǎng)供電的合法性

除了科學性外，電網(wǎng)規(guī)劃還必須保證電網(wǎng)供電的合法性，才能更好地確保電網(wǎng)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(wǎng)規(guī)劃過程中必須保證電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容符合國家頒布的《電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計準則》中的相關(guān)內(nèi)容，保證電網(wǎng)規(guī)劃中電網(wǎng)工程的安全性及穩(wěn)定性滿足國家法律中N-1準則（主要針對電網(wǎng)運行過程中電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備故障原因的安全性要求，要求電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容須保證電網(wǎng)運行中的安全性和可靠性，保證電網(wǎng)在運行設(shè)備出現(xiàn)問題的情況下電壓和頻率依然保持在一個相對安全穩(wěn)定的范圍內(nèi)）和N-2準則（相較于N-1準則更高標準）的相關(guān)內(nèi)容。

一般而言，對于電網(wǎng)規(guī)劃項目，N-1準則的相關(guān)內(nèi)容較為基礎(chǔ)，是基本要求及處理規(guī)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(nèi)容能按照更加優(yōu)化的標準有序推進。

3.3 具備電網(wǎng)負荷轉(zhuǎn)移能力

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

在整個電網(wǎng)運行過程中，中壓配電網(wǎng)如今已經(jīng)占據(jù)了舉足輕重的地位，其主要功能在于轉(zhuǎn)移負荷，比如當變壓器發(fā)生故障時，其往往無法與線路取得聯(lián)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(wǎng)能夠發(fā)揮作用，那么其將會對負荷進行轉(zhuǎn)移，從而使電網(wǎng)重新回到正常運行狀態(tài)。此外，中壓配電網(wǎng)還具有其特有的優(yōu)勢，即其自身帶有的50%裕度，這種裕度可在電網(wǎng)運行過程出現(xiàn)故障時作為替補資源，以使電網(wǎng)能夠繼續(xù)正常進行供電操作。

4 電力設(shè)計原則

4.1 110kV變電站的電力設(shè)計

4.1.1 110kV變電站電力設(shè)計的規(guī)模。在110kV變電站電力設(shè)計中，設(shè)計人員要結(jié)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(shè)計規(guī)模和輪廓的有效性，并且針對相關(guān)設(shè)計內(nèi)容和維度進行集中處理和綜合分析，確保電網(wǎng)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(fā)揮其最大供電水平和能力。在實際項目管理和設(shè)計運行機制建立過程中，要針對110kV變電站電力設(shè)計的具體要求，主要是采取雙繞組變壓器設(shè)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(shè)計的接線選擇。在110kV變電站的電力設(shè)計內(nèi)容中，電網(wǎng)運行結(jié)構(gòu)的接線形式、出現(xiàn)回路數(shù)量、供電電源等多項內(nèi)容都必須得到充分考慮，保證科學選擇性以及合理應(yīng)用。即，在110kV變電站電力設(shè)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(shè)計。同時，在電力設(shè)計過程中，還可根據(jù)變電所中的實際情況，完成對橋式接線方式的進一步優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)變電所的實際情況的完成對內(nèi)橋接線或外橋接線的選擇或綜合應(yīng)用。又例如，在供電電源的設(shè)計過程中，電力單位應(yīng)該盡量選擇一主一備兩項電源的設(shè)計方式來提升110kV變電站電網(wǎng)運行過程中的安全性及穩(wěn)定性。

4.2 220kV變電站的電力設(shè)計

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

4.2.2 220kV變電站電力設(shè)計的節(jié)能技術(shù)。220kV變電站的電力設(shè)計應(yīng)該更多地考慮電網(wǎng)運行的過程中的相關(guān)安全技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)，以確保城市電網(wǎng)這樣的大型電網(wǎng)在運行過程中能夠具備更好的安全性能以及節(jié)能性能，進而更有效地提升電網(wǎng)運行過程的安全性。通常220kV變電站電網(wǎng)設(shè)計的內(nèi)容中應(yīng)該充分的考慮到無功補償、諧波治理等技術(shù)內(nèi)容，以確保這兩項技術(shù)在電力設(shè)計的內(nèi)容中的科學性和合理應(yīng)用。即以無功補償技術(shù)的應(yīng)用為例，220kV變電站電力設(shè)計的過程中應(yīng)該裝設(shè)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?nèi)萘康?0%～30%作為無功補償?shù)?/p>

容量。

5 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計對于電網(wǎng)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(tǒng)的有效發(fā)展。保障電網(wǎng)安全既是和諧社會的責任，也是企業(yè)發(fā)展的需要。因此，本文分析了目前電網(wǎng)規(guī)劃與電力設(shè)計存在的問題后，為了更好地解決這一問題，剖析了電網(wǎng)規(guī)劃在電網(wǎng)安全運行過程中的主要規(guī)劃原則以及設(shè)計原則，而且還提出了在電網(wǎng)安全運行設(shè)計過程中，應(yīng)對安全規(guī)劃和安全設(shè)計予以綜合考察，從而保證電網(wǎng)運行的安全性能，提高電網(wǎng)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(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

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作者簡介：周國桃（1979-），男，湖南衡東人，國網(wǎng)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(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計。

（責任編輯：秦遜玉）