35千伏及以下电压等级区域配电网规划设计

上海智涛科技有限公司 楼剑生

电力系统是国民经济的重要基础产业，对国家经济发展和人民生活水平具有显著影响，随着社会经济的快速发展人民生活水平快速提高，电力需求也随之增长。电力网在现代电网中所占比例越来越大，因此对电能质量、供电可靠性要求也更高。

1 电压等级区域配电网规划的影响因素

1.1 电压等级区域的发展

在我国35千伏及以下电压等级地区是电力系统的一个重要组成部分，不仅对当地经济发展具有很大影响，还关系到整个国民经济运行安全，因此必须考虑该地区电网建设的规划问题，全面进行研究分析后制定出合理有效、切实可行、符合实际情况，并能带来较高社会效益及有利于长远利益最大化、而合理布局配网线路及设备设施，以满足电压等级地区供电需求为目的，根据我国国网的发展现状，电力工业主要包括发电、输电和配电网、电压等级区域，在电力系统中由不同电压等级的负荷所构成。

1.2 电压等级区域配电网的规划结构

电压等级区域配电网的规划结构：由电力网架向用户供电，并在该地区范围内确定主电源和备用设备；根据负荷大小、类型进行合理布局，然后是通过计算电流来选择不同运行方式；根据实际情况对系统进行调整与控制，当线路出现故障时应尽快停机，若断路器不能正常工作则需切断电路使其恢复到合闸状态重新投入下一个回路中继续供电。

1.3 电压等级区域配电网规划的关键环节

主干线：电力网架设计时首先要确定主干线和副干线路，主干线是供电网络中最重要、连接点最多且影响最大的是部分，而在实际运行过程中也会出现大量变压器等设备，如电压等级过高将会增加输电工程投资及运营管理难度，还会使系统的抗干扰能力大大降低，同时也加大了配电网的安全隐患问题，所以一定要对主干线进行合理地规划和设计来保证供电可靠稳定。

柔性配电装置：配电网规划的关键环节，电压等级区域配电网络规划方案与技术选择，要确定合理可行的供电网架结构以满足用户对电能质量和可靠性要求，并考虑经济因素。根据负荷预测及年运行方式等条件进行分析计算，同时应综合比较各种电气主接线形式下所需投入资金数额及未来可能出现电量需求量大小来决定该线路是否采用柔性配电装置。

电压等级：在电网规划中一般会对电压等级区域配电系统的规划方案进行选择，通常情况下，电压等级较低时可采用单台主变压器和双回输电线作为末端接入点，而对于容量较大、负荷集中或是重要用户的电力网络来说可适当减少线路上负载，当容量较小时应考虑通过升压变电站引入新能源来提高电网供电能力，以降低损耗并保证电能质量稳定运行等为主要目标。

2 35千伏及以下电压等级区域负荷计算

潮流估算。是在已知电力系统的运行方式、输电线路布设及各元件型号确定后，对整个规划期内各种电气设备所需用电量进行分析和计算，为后期配电网建设提供基本依据。首先由于我国幅员辽阔且人口数量巨大，因此电网结构复杂，必须充分考虑地形地貌等因素，同时要综合考虑当地环境条件及经济发展水平来估算本年电力系统的潮流方向、负荷增长及电源分布情况、网损情况及其变化趋势和影响范围；其次在进行潮流计算时，一般都要考虑网络损耗的大小，主要是由节点电压损失所造成的；最后通过人工估算，其有功功率和无功功率可近似表示为零，而如果用支路估测的话则需将线路中所有电源或用户总容量折算成相同数量的电抗来求得整个系统负荷点附近主网与分支线损密度及该节点末端设备台数等。

配电网的区域。主要包括电网电压等级及主接线、配电变压器和线路及各种保护装置，在配电网的规划中首先要确定合理可靠、安全经济运行，其次是在保证供电可靠性和电能质量下对整个区域范围内进行综合考虑，还要兼顾未来发展，然后根据负荷性质及用电容量情况选择主变压器台数与型号，最后根据用户对电压等级提出相应保护要求并结合当地实际条件来决定是否采取整定值的原则，同时也要满足当发生故障时不影响其他设备正常运行和检修的需要；在配电网的建设过程中应充分考虑区域电网布局，合理规划配电线路，同时还应综合分析当地环境条件和未来负荷发展趋势，根据用户不同类型、性质及用电量情况确定电压等级，对主接线进行优化选择并设计出最优运行方式以满足可靠性要求，通过技术经济比较选出最佳的系统方案和设备型号等参数。

电压等级容量确定。根据负荷性质和供电区域的具体情况，在满足配电网安全、可靠运行及经济合理等要求下进行实际的配电网络规划时，一般需确定电压等级，并根据负荷计算结果将35千伏及以下变电站接入点进行合理选择，根据电网运行方式不同可分为三种：静止正常接线和干式主变压器、高压侧断路器或合龙差动保护装置等，而中性点不直接接入地网的为三相交流线路，并设置有自动重合闸继电保护与跳开退出电路后动作于手动操作模式下进行工作[1]。

3 35千伏及以下电压等级区域配电网设计方案

3.1 配电网的主要配置

包括主变压器、终端和配电线路，根据用户的用电量将发电厂或地区电网内所需电气设备按一备用方式确定，对于小型机组一般不需要两台双绕组变压器，大型机组通常采用单回或多相接地运行模式进行供电，大中型发电机组则可选择多台双绕式中间馈线形式或三接头配电装置(即同相)来满足要求，其中主变压器在电力网的主干部分可根据用户对电能需求不同而采用不一样型式，并通过合理分配装置将其连接至末端，该馈线供电可靠性高、灵活且投资较小，对于中压线路而言则用电阻分裂法或负荷密度切除方法来进行电网配置，当电压等级低时也可用功率因数法和有功无功补偿发配电方式，组合构成35千伏及以上区域的主网。

3.2 配电网运行

配电网是电力系统的重要组成部分，其运行质量和供电可靠性对整个社会生产及用户生活都会产生深远影响，在满足电能可靠、安全以及经济合理等基本要求前提下进行设计时应遵循以下原则：首先保证足够的裕量备用，其次当负荷突然变化或出现故障需维持原有正常供货能力后，可自行切除变压器以防止设备损坏而使系统无法继续工作运行，最后也要考虑到负荷突增及停电范围内的供电可靠性。

在配电网运行时，应根据负荷的性质合理选择主网架和联络线路，在设计过程中还需考虑实际情况，当发生三相短路故障或不对称短路情形下、中性点直接接地系统出现单相接地现象等异常状态时均可采用重合闸装置进行供电，而当相电压为三相四线制系统正常运行期间则应采取跳闸处理，并将该配电网停电至备用电源为止，根据负荷情况和运行方式选择相对应的电气设备并合理确定电压等级，在满足供电可靠性及电能质量要求下进行经济调度，一般应当选择主变容量、无功补偿装置等形式作为主要控制手段，对于配电网中较多用户可采用集中式与分散化配置模式来降低系统损耗或实现节能目标，而对部分小负荷可通过厂用电分级的方法加以解决，并尽可能提高电力网运行效益和功率分布均匀性。

3.3 供电可靠性

电力系统正常运行时应保证所有电气设备都能安全、连续地工作。当发生故障或短路等事故(如停电检修和切除变压器等必要的供电措施)将使整个电网中断。在配电线路中须设置保护装置，所采用的技术方案，首先提高电网电压等级，对于中压配网而言，其主接线应尽可能简单化。因为线路设备绝缘水平越高越能减少母线及断路器检修时造成停电范围扩大，同时也降低了对用户用电设备及电源供应带来影响，另外还可通过引入新能源或可再生能源来增加电力系统发电量和备用容量以进一步提升供电可靠性的目的[2]。

3.4 配电网规划原则

经济性原则：在满足可靠性和持续性要求的前提下，应最大限度地发挥技术装备水平，尽可能提高产品质量、降低成本，同时还要考虑设备投资与运行维护费用等对供电能力、电压等级及输配电价的影响程度，另外还需充分保障电力系统安全可靠运转并网损较小[3]；安全性原则：由于我国电力供应存在地域差异、供电半径有限等因素影响使得配电网规划时往往缺乏可靠安全保障措施，配电网应能保证对用户的供电安全，尤其是对于重要负荷和敏感设备，要考虑到它们在发生故障时可能造成的影响，同时还要保障系统中各种运行方式下不会因突然停电而中断。

可靠性原则：当发生故障时应做到不误动、不发电，尽量避免停电范围内及附近用户，保证供电质量和稳定性要求可靠灵活快速运转等特点是合理规划的基本条件之一，电能传输与分配中心，其主要任务在于将城区范围内全部电源提供给用户，同时确保城区中大部分地区不发生停电事故及其他重大故障情况下、为正常运行创造必要时间及条件以满足人们日常生活的基本要求，实现电力系统安全、稳定地运行，当电力网总电源容量不确定、电压等级较低及负载变化较大等情况下(如三相三线制或单相接地)都能保证对用户提供可靠供电能力，此外还应当满足经济合理性，以最小成本获得最大效益和最安全的投资。

3.5 千伏及以下电压等级区域配电网规划的可行性论证

由于我国电力建设的快速发展以及对电能质量要求越来越高，所以电网规划也需更加精细和严格，在进行选址时应充分考虑到当地区域内各方面条件，因此在进行配电网络设计时要以国家现行规范为依据，同时还要根据地区实际情况来选择合适的主变容量、线路形式及电源位置等作为最终方案，此外还需综合考虑用户负荷性质与用电量需求及未来发展趋势，我国电力系统的地位仅次于农业和工业，是国民经济建设中最重要、最具活力与竞争力最强的基础设施之一，因此对其进行规划具有十分深远意义，随着国家电网公司“坚强有力”战略目标不断深入实施以及配电网络容量及电压等级进一步提高等因素作用下，35kV地区供电将成为今后发展重点部署工作之一[4]。

3.6 配电网系统

在配电网系统中，变压器和输电线路是其重要组成部分。为提高供电可靠性，需配置高压开关、高低压逆变器，根据负荷的性质及用电量大小来确定主接线型式，对主要电气设备进行耐心处理以保证电能质量的稳定性，选择合适型号及容量连接方式后应采取必要措施使配电网能安全运行并达到经济合理指标要求，同时也要考虑远期发展前景等问题，在满足各种运行方式的前提下，为使其在安全、稳定、经济的条件下有较高负荷水平，并能保证不间断地支持电力系统正常供电、先进可靠及优质便捷，就可以与发电厂和变电站相配合实现电网结构优化升级以及提高网络可靠性，采用现代控制技术对电能进行处理和管理[5]。

4 结语

在电力系统中，电压等级越高配电网规划的经济性越好，本文首先对35千伏及以下地区进行了分析和研究，其次根据负荷预测结果及输电线路沿线区域地形、环境条件等因素确定35千伏变电站主接线方式，然后在此基础上选择合适的运行策略与接入点分布模式并建立模型以计算出最佳供电方案及其可靠性指标，最终得到最优电源配置方案，为今后实际工作中对35kV电压等级配电网规划提供一定参考和指导意义。