简述中压电网规划设计

城市的快速发展，加快了对电力能源的需求。同时，在电网建设中，需要投入大量的资金，这就对电网规划提出了更高的要求，以有限的资金，生产出最大的社会效益。在这里，简要介绍一下中压电网规划设计的步骤。

一、根据有关要求确定规划区域范围。

二、负荷调查

要规划好配电网，首先,弄清负荷分布状态，并预测一定时期内的变化，方法如下：

1、查阅历史档案资料，弄清本区10年供电情况，计算出平均增长率。在预测一般用户7年后的负荷时，我们就是以这个增长率为基础，根据具体情况调整后做出的。

2、调查现有用户，核实本区全部配变及其容量、供电量、地理位置等。

3、查阅近两年的调度日志，了解本区总负荷，以便与用户负荷互相参照。

4、统计各居民区低压配电网的数据，这些低压负荷也是中压电网的负荷。

5、走访规划区内建筑施工现场和有关单位，把涉及到将来用电增加的项目也折算成负荷参数。

通过以上负荷数据的收集整理工作，规划区内各处的负荷基本摸清。我们把各类负荷数据统一折算为配变容量和用电量2个参数，最后画出一张比较详细的负荷地理分布图，把这2个参数和居民户数按实际地理位置标在图上。

三、中压配电网规划的步骤

根据中压配电网规划的需求者的不同，有两种规划步骤：

1、在电力系统规划中的中压配电网规划的步骤：

城市中压配电网应根据变电站布点、负荷分布、负荷密度和运行管理的需要制定近期规

划。

其步骤如下：

（1）根据变电站布点、负荷密度、供电半径将城市分成若干相对独立的分区，并确定变电站的供电范围。

（2）根据分区负荷预测及负荷转供能力的需要，确定中压线路容量及电网结构。

（3）为适应中压配电网安全可靠供电要求，应结合中压配电网结构同步开展配网自动 化规划。

2、对分区、组团及用地地块的中压配电网规划的步骤：

（1）根据高压变电站布点、变电站的供电范围，将研究区域分成一个或若干相对独立的供电分区（必要时根据街道居委会的行政区划及用地产权调整供电分区边界）。

（2）根据分区负荷预测及负荷转供能力的需要及电网结构，扩大研究各高压变电站的供电范围的供电负荷分配，验算研究区域内的中压线路可供容量。

（3）若不能满足需要时，应从增加新的供电线路或插入新的高压变电站，再验算研究区域内的中压线路可供容量。

（4）根据线路容量验算结果，对具体的客户端受电装置从本级电网引入路由，和对已有通道的利用和新建通道的规模。根据智能电网的需求确定负控装置的信号通道。

四、中压公用配电网规划

（一）中压配电网规划原则

中压配电网的规划应符合以下原则：

1、中压配电网应依据变电站的位置、负荷密度和运行管理的需要，分成若干个相对独 立的分区配电网。分区配电网应有大致明确的供电范围，一般不交错重迭，分区配电网的供电范围应随新增加的变电站及负荷的增长而进行调整。

2、变电站中压出线开关因故停用时，应能通过中压配电网转移负荷，对用户不停电。

3、变电站之间的中压环网应有足够的联络容量，正常时开环运行，异常时能转移负荷。

4、严格控制专用线和不带负荷的联络线，以节约线路走廊资源和提高设备利用率。

5、中压配电网应有较强的适应性，主干线导线截面宜按规划一次选定，在不能满足负荷发展需要时，可增加新的中压供电馈线或建设新的变电站，并为新的变电站划分新的供电分区。

（二）城市配电网络

1、城市公用配电中压线路、电缆网络、开闭所、电缆分支箱应按中长期规划一次建成，并留有扩充接口。

2、根据负荷预测，确定变电站供电范围、中压出线回路数和出线走向。

3、市区10kV配电线路的供电半径一般不大于2.0km，20kV配电线路的供电半径一般不大于4.0km；配电线路应根据线路的长度、负荷的密度和客户数量进行分段，形成多区段、多连接的开式运行网络。一般分为3至5段为宜。

4、配电主干网应根据配电网的分类情况采用环式或格式网络结构，开环运行：

A类：单条线路合理分段，相邻线路“手拉手”，所有线段保证2个及以上电源，开环运行，按照自然发展，形成“三分段四联络”网格式结构，以满足该类地区对供电可靠性的特殊要求。

B类：单条线路合理分段，相邻线路“手拉手”，保证主干线上每段线路双向受电，并提高互供能力。

C类：单条线路合理分段，逐步实现相邻线路“手拉手”。

同一主干线路参与负荷转移的线段应选用同一规格的导线，以适应负荷转供的需要。

（三）供电可靠性要求

供电可靠性是指对用户连续供电的可靠程度，应满足下列两个方面中的具体规定：

1、电网供电安全准则。

城网的供电安全采用N-1准则，即：

中压配电网中一条架空线，或一条电缆，或配电室中一台配电变压器发生故障停运时：

a．在正常情况下，除故障段外不停电，并不得发生电压过低，以及供电设备不允许的过负荷。

b．在计划停运情况下，又发生故障停运时，允许部分停电，但应在规定时间内恢复供电。

中压配电网的负载率：

a．电缆配电网一般有两种基本结构：

①多回路配电网，其应控制的最高负载率与公式（4-1）相同。

②开环运行单环配电网，其正常运行时应控制的最大负载率计算与双回路相同。

电缆配电网应由两个或两个以上回路组成，一回路停运时，应在两回线之间自动切换，使总负荷不超过正常运行线路的安全电流限值（热稳定电流限值），线路正常运行时的最大负载率应控制为：

（4-1）

式中N――同路径或同一环路的线路回路数；

b．架空配电网为沿道路架设的多分段、多连接开式网络。虽然每段有一个电源馈入点，当某一区段线路故障停运时仍将造成停电。为了能够隔离故障，达到将完好部分通过联络开关向邻近段线路转移，恢复供电的目的，线路正常运行时的最大负载率应控制为：

（4-2）

式中：M ― 线路的预留备用容量（kW），即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷；

P ― 对应线路安全电流限值的线路容量（kW）。

c．由于电缆故障处理时间长，一般不采用放射形单回路电缆供电。

2、满足用户用电的程度。

电网故障造成用户停电时，允许停电的容量和恢复供电的目标是：

A、两回路供电的用户，失去一回路后，应不停电。

B、三回路供电的用户，失去一回路后，应不停电, 再失去一回路后，应满足50~70%用电。

C、一回路和多回路供电的用户，电源全停时，恢复供电的时间为一回路故障处理的时间。

D、开环网路中的用户，环网故障时需通过电网操作恢复供电的时间为操作所需的时间。

（四）中压配电网的组成

市区中压网的组网原则：

（1）城网配电设施（开闭所、配电室、箱式变、线路等）作为城市建设的配套工程，应配合城市改造和开发新区规划，进行同步规划、同步建设。

（2）配电网建设主要依城市道路网而建，城市规划应结合市区道路的新建或改造，每条主干道均应建设电缆（含信息网）通道，次干道上应由城市规划部门明确留有架空线路走廊和电缆通道。

（3）由于电缆的供电能力大，事故率低且不影响市容，已被大、中城市普遍采用。

（4）市区内一个变电站一般有1/2以上出线与周围两个或以上相邻变电站互边互供，保证市区中压配电网结构满足供电安全N-1准则的要求。

（5）线路多分段、适度联络，优先采取线路尾端联络，加强对线路大支线的联络。

（6）变电站中压侧每台主变最多出线12回，按照负荷情况逐年实施。

五、需求侧中压电压网规划

（一）负荷预测

因研究区域较低小，甚至只是一个项目地块，负荷用地用途影响较大。故不能完全采用一般电力规划负荷预测方法。

1、对较大工矿企业用户可用采用以其生产能力的估算指标的负荷预测，确定用电户数。

2、对数量较多的小型工商业用户等第一、二产业可采用行业用电指标估算用电量。

3、对处于方案设计阶段的公共建筑可采用单位指标法预测用电负荷和用电户数。

4、对于现阶段较突出居住用地的负荷预测，可采用《居住区供配电设施建设标准》方法预测。

以下介绍此种预测方式：

（1）根据研究地块的面积和容积率估算项目地块的建筑面积；

（2）根据《城市居住区规划设计规范》和项目地块的具体要求确定各种配套公共建筑的建筑面积后，依《全国民用建筑工程设计技术措施__电气》估算各配套公共建筑的用电负荷；

（3）居住区用电容量按以下原则确定：

①建筑面积120m2及以下的，基本配置容量每户8kW；建筑面积120m2以上、150m2及以下的住宅，基本配置容量每户12kW；建筑面积150m2以上的住宅，基本配置容量每户16kW。

②公共服务设施应按实际设备容量计算。设备容量不明确时，按负荷密度估算：办公60～100W/m2；商业（会所）100～150W/m2。

③根据居住区内建筑物及配套设施负荷性质不同可分为一、二、三级负荷。

④配变安装容量应按不小于0.5的配置系数进行配置。

（二）受电装置

1、居住区配变的容量宜采用315～500kVA，油变的容量不应超过630kVA，干变的容量不应超过1000kVA。专变按《35KV及以下客户端变电所建设标准》要求确定。

2、电源要求

（1）居住区一级负荷应由双电源供电。

（2）居住区二级负荷宜由双回路供电。

（3）居住区三级负荷一般由单电源供电，可视电源线路裕度及负荷容量合理增加供电回路。

（三）中压供电

1、新建居住区应采用电缆线路、户内开闭所和配电所方式供电，或采用户外环网柜、电缆分支箱和组合箱式变压器方式供电。或两者相结合的方式实行环网供电。

2、当用户的报装容量在6MVA～30MVA时，宜从变电所单路或多路专线供电，如附近有110kV电源时，可采用110kV电压等级供电；当用户的报装容量在630kVA～6000kVA时，宜从开闭所设专线供电；双电源用户可从变电所、开闭所或电缆分支箱各出一路供电。双电源应最终来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。

3、新接入电网的用户必须设前置环网柜，变电站新出线客户，前置环网柜必须与其他线路进行联络。

4、十二层及以上高层建筑应采用变电所方式供电。

5、配电所、环网柜每路出线所带配变不应超过5台，且容量不超过2000kVA。

6、中压电缆截面应力求简化并满足规划、设计要求，应按下表进行选择。

类 型 电 力 电 缆 (mm2)

主干线 400、300

分支线 240、120、70

环网柜联络线 400、300

箱变进线 70

分支箱进线 240

六、合理选择导线截面

由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，

其公式为：ΔΡ=3I²R•10ˉ³

式中：ΔΡ--三相输电线路的功率损耗(KW)

I-线电流(A)

R-线路相电阻(Ω)

其中“R”线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的,所以减少线路能耗必须重视。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρL/S,即与导线电阻率ρ、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑：

1、尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。

2、尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路。

3、增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量，热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

七、合理进行无功补偿

功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。由于无功补偿对电网的安全、优质、经济运行具有重要的作用，合理选择无功补偿方案和补偿容量，有效的提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。

1. 变电站集中补偿

变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。

2. 配电线路固定补偿

配电线路补偿是通过在线路杆塔上安装电容器实现的无功补偿，主要提供线路和公用变压器需要的无功，关键是选择补偿地点和补偿容量。补偿点不宜过多，补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象，可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护。线路补偿适用于功率因数低、负荷重的线路。

八、优化模拟计算

整个规划过程主要有3个环节：调查勘测、规划设计、模拟计算，这3个环节重复进行直到设计方案满意为止。主干网络的规划方法是在规划设计图上根据地形情况和负荷分布特点凭经验先设计画出干线及大分支，然后把画出的线路地理坐标和各个分布负荷容量及其坐标输入计算机。我们编写的程序让计算机经过数据转换后自动模拟电网带负荷运行，计算出各种运行参数。用这种方法做出几个可行的电网方案并逐个计算经济技术指标，改进优化设计，从中筛选出一个最佳方案。

九、电网规划后达到的效果

1、安全性提高：规划后的电网没有交叉供电问题，供电出口、支线和各片用户的关系明朗，减少误操作。设计严格按照有关安全标准，采用新设备安全性能高。

2、增加供电可靠性。

3、电压质量提高：正常运行时，规划期内全网所有用户在任何负荷下，电压质量都是合格的。

4、供电能力增加：规划后的电网各线路负荷分配均衡、主干布局合理、导线截面增加、供电半径减小。

5、线损下降：在方案优化时损耗是重要的指标之一，要求设计的电网线损很低，达到在规划期内总电能损耗(包括配变损耗)占供电量的3%。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看