电网规划与电力设计对电网安全的影响

摘要：就电网安全而言，电网运行是否安全与电网规划和电力设计有紧密联系。文章概述了电网规划和电力设计的基本内容，介绍了电网规划和电力设计存在的问题，并且阐明了主要的规划原则和设计原则，以判断安全效果，从而达到研究的实效性。

关键词：电网规划；电力设计；电网安全；电网运行；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM732 文章编号：1009-2374（2017）11-0255-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.128

1 电力系统、电网规划与电力设计概述

电力系统，即发电、送电、变电、配电和用电等各个环节所构成的有机整体，也包括相应的通信、继电保护、调度自动化等设施。通常把发电和用电之间属于输送和分配的中间环节称为电力网，简称电网。电网安全是指运行中所有电力设备，必须在不超过它们所允许的电流、电压和频率的幅值及时间限额内运行，不安全的后果可能导致电力设备的损坏。对电网来说，电网安全是电网正常运行必要的基本条件。

而电网规划与电力设计是针对电网运行过程中状态、规模、安全、进度、质量、容量等多种要素进行统一规划和设计的重要工作内容，其中电网规划指的是在电网建设运行之初对电网结构中的诸多输电线路以及回路数量进行具体的设计，并且综合考虑电网建设运行过程中的具体成本投入以及电网运行过程中的安全性和稳定性。同时，电力设计包括电力工程设计以及电力设备设计两项内容，其中电力工程设计是指各种发电、输电、变电以及配电工程具体的电力工程线路、地点等工程的全部设计内容等；而电力设备设计则是指开关设备、输电设备、配电设备等诸多电力设备的具体设计以及电力设备的具体应用情况等内容。

2 电网规划与电力设计中存在的主要问题

当下，由于电网规划与电力设计在很多方面还未得到完善，致使这两者在电网安全中起到重要作用。电网规划和电力设计中存在的问题如下：（1）缺乏指导性的规划准则，通过观察分析我国目前的电力系统，不难发现其中并未设置相应的规划准则，导致在电网规划方面、电力设计方面缺乏指导准则，也使其逐渐偏离电网安全要求；（2）生态环境影响，目前我国越来越重视环境保护方面的建设，电网规划在一定程度上会影响到生态环境，故而这一因素也成为了限制电网规划发展的一大原因。

3 电网规划原则

电网建设主要是坚持了协调发展、超前发展、安全可靠和标准统一这四个原则来建立的。这四个原则主要就是使电网不但与先进城市发展相结合，而且也为后续城市发展预留了空间，更安全可靠地保证了城市电网的安全和更好地节约了城市投资和成本。

3.1 保证电压等级的科学性

电压等级是电网规划内容中的基础规划内容，同时也占有重要地位，其对于整体电网规划内容的质量以及合理性有着至关重要的影响，保证电压等级选择过程中的科学性和合理性是保证电网运行过程中能够拥有较好的安全性及可靠性的重要措施。

电网规划项目中，规划细节对于整体电网规划内容的质量以及合理性都会存在影响，技术人员要建构符合实际地区特征和需求的规划体系，从而保证电压等级的选择符合实际标准，且对相关运行效度的科学性和合理性进行深度挖掘和集中处理，一定程度上保证电网运行过程中能较好地拥有安全型及可靠性，真正实施相关管理规定，升级电网电压等级项目，保证处理效果和运行维度之间的平衡。

同时电网规划内容中电压等级出现过高或过低的现象，不仅会对电网安全运行产生影响，也会对线路运行的经济效益产生制约，会导致线路负荷过大，甚至会出现火灾等安全事故。除此之外，在实际应用和运行过程中，如果出现过弱等级的电压，会致使负荷及工程项目设计出现不符。

故而要保证电网规划的内容具有针对性，保证电压等级的科学性。可以某城市为例，规划取消该城市中35kV的电压，而对于城市周边的郊区，为预防线路过长而造成的种种问题，可以继续使用35kV的电压。当电压等级在不断简化的同时，还应当逐渐减少变压层次。为防止重复降压情况的出现，只选取高电压或者低电压的一级，在220kV的变电站中，选择110kV、220kV或者3kV的电压，如果在110kV的变电站中，则应该选择110kV或10kV的电压。为了能够更加良好地减少变压层次，优化电压等级，可以使用五级电压。对于220kV的变电站而言，需要根据变电站负荷的自身实际情况，考虑使用220kV、110kV及35kV的三级电压。

3.2 保证电网供电的合法性

除了科学性外，电网规划还必须保证电网供电的合法性，才能更好地确保电网工程运行中的安全性和科学性，真正实施更有效的处理机制和控制措施，升级整体项目的运行效果。

如电网规划过程中必须保证电网规划内容符合國家颁布的《电网规划设计准则》中的相关内容，保证电网规划中电网工程的安全性及稳定性满足国家法律中N-1准则（主要针对电网运行过程中电力系统相关设备故障原因的安全性要求，要求电网规划的内容须保证电网运行中的安全性和可靠性，保证电网在运行设备出现问题的情况下电压和频率依然保持在一个相对安全稳定的范围内）和N-2准则（相较于N-1准则更高标准）的相关内容。

一般而言，对于电网规划项目，N-1准则的相关内容较为基础，是基本要求及处理规范。不过要是对其进行深度处理和升级，则需实施N-2准则，以保证具体内容能按照更加优化的标准有序推进。

3.3 具备电网负荷转移能力

电网负荷转移能力主要体现在以下两个方面：（1）配电网必须满足供电能力；（2）中压配电网拥有备用容量。

在整个电网运行过程中，中压配电网如今已经占据了举足轻重的地位，其主要功能在于转移负荷，比如当变压器发生故障时，其往往无法与线路取得联系，在这种情况下，供电势必会受到一定的影响，如若此时中压配电网能够发挥作用，那么其将会对负荷进行转移，从而使电网重新回到正常运行状态。此外，中压配电网还具有其特有的优势，即其自身带有的50%裕度，这种裕度可在电网运行过程出现故障时作为替补资源，以使电网能够继续正常进行供电操作。

4 电力设计原则

4.1 110kV变电站的电力设计

4.1.1 110kV变电站电力设计的规模。在110kV变电站电力设计中，设计人员要结合实际需求和控制措施，积极实施更加有效的处理机制和管理维度，升级电力设计规模和轮廓的有效性，并且针对相关设计内容和维度进行集中处理和综合分析，确保电网运行过程的安全性，从而保障在资源消耗最少的前提下，整体电力能源能够发挥其最大供电水平和能力。在实际项目管理和设计运行机制建立过程中，要针对110kV变电站电力设计的具体要求，主要是采取双绕组变压器设备，并且在110/35kV电压等级中进行切换以及综合管理。

4.1.2 110kV变电站电力设计的接线选择。在110kV变电站的电力设计内容中，电网运行结构的接线形式、出现回路数量、供电电源等多项内容都必须得到充分考虑，保证科学选择性以及合理应用。即，在110kV变电站电力设计中的接线形式的选择中，一般都会选择采用双电源线路加上桥式接线的方式，最终完成对备投电源的充分连接的方法来完成对接线形式的设计。同时，在电力设计过程中，还可根据变电所中的实际情况，完成对桥式接线方式的进一步优化设计，根据变电所的实际情况的完成对内桥接线或外桥接线的选择或综合应用。又例如，在供电电源的设计过程中，电力单位应该尽量选择一主一备两项电源的设计方式来提升110kV变电站电网运行过程中的安全性及稳定性。

4.2 220kV变电站的电力设计

4.2.1 220kV变电站电力设计的规模。由于220kV变电站主要承担着城市电力配送的任务，所以在220kV变电站电力规模的设计中应该全面地提升变电站的设计规模，保证变电站电网运行的过程中电网额定容量以及电力输送功率的要求。通常220kV变电站的建设规模应该保持在至少两回以上的電源供电模式、变电所内的变电设备规模应该保持在2～3台之间的数量、变电站的主要运行容量应该在150MVA或者180MVA范围内，进而有效地保证220kV变电站能够符合城市电网的运行要求，以确保不会出现电压等级过高或过弱的不安全现象。

4.2.2 220kV变电站电力设计的节能技术。220kV变电站的电力设计应该更多地考虑电网运行的过程中的相关安全技术以及节能技术，以确保城市电网这样的大型电网在运行过程中能够具备更好的安全性能以及节能性能，进而更有效地提升电网运行过程的安全性。通常220kV变电站电网设计的内容中应该充分的考虑到无功补偿、谐波治理等技术内容，以确保这两项技术在电力设计的内容中的科学性和合理应用。即以无功补偿技术的应用为例，220kV变电站电力设计的过程中应该装设电容器补偿装置，以使高峰负荷时的功率因素达到0.95以上的可以采取主变容量的10%～30%作为无功补偿的

容量。

5 结语

综上所述，电网规划与电力设计对于电网安全而言具有一定的影响，具体而言这种影响可能会严重阻碍电力系统的有效发展。保障电网安全既是和谐社会的责任，也是企业发展的需要。因此，本文分析了目前电网规划与电力设计存在的问题后，为了更好地解决这一问题，剖析了电网规划在电网安全运行过程中的主要规划原则以及设计原则，而且还提出了在电网安全运行设计过程中，应对安全规划和安全设计予以综合考察，从而保证电网运行的安全性能，提高电网安全运行效率，以进一步满足人们对于电力资源的需求，也为电力企业的可持续发展奠定坚实的基础。

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作者简介：周国桃（1979-），男，湖南衡东人，国网湖南省电力公司衡东县供电分公司工程师，研究方向：电力电网规划与设计。

（责任编辑：秦逊玉）