城市供电系统建设与可靠性保障措施

摘要:城市是人口聚集的地方,是大型耗电量最大的动力枢纽。对这些大型的工业和政治文化的中心应保证可靠供电,城市的供电系统局部或者全部停电对社会经济将会造成严重的后果。文章主要是对城市供电系统作了阐述和建议,希望对电力行业有一定的借鉴作用。

关键字:城市供电系统;可靠性;供电网络;层环网;复式环网

中图分类号:TM732 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)09-0104-03

大型城市供电系统的建设特点及其对动力的影响是由很多条件所决定的。首先,在工业和公共生活部门,由于电能比其它能量有着经济和生态的优越性,因而电能利用的增长速度很快。由于高层住宅和公共建筑物的建筑密度太,公共生活企业和工业企业的数量多,以及普遍使用了电气化的交通。由于市区地皮紧张,而且建筑艺术的要求以及城市建设对电网架设线路的其它要求很高,因而大型城市供电系统的发展势必要受到输电线路和变电站场地的制约。电能在保证大型城市的正常生活中起着决定性作用,所以供电系统可靠性要求高。

一、供电网络

从城市供电系统的观点看,外部供电网络包括能保证城市电网与外部电源相联接的输电线路、变电站以及联接这些变电站的线路。内部供电网络包括用于为城市用户分配电能的输电线路及变电站。

(一)外部供电网络

与城市电站的建设相比,由于要求电力系统的电源能满足大型城市对容量和电能需求比例的日益增长,因此,动力平衡趋向稳定是影响大型城市外部供电网络建设的实际因素之一。动力平衡的不断变化提高了对外部供电网络(动力系统的容量经该网络输入城市)的要求。

大型城市的外部供电网络的布置取决于城市动力系统的地理位置和市区的方位。最佳方案系环形或半环形布置法。城市供电系统的220～330kV架空线路架设在市外。

线路规定应建造不少于两座由动力系统供电的220kV及以上等级的变电站;动力系统的联接线路至少应与分散地区的两个外部电源相连接,一般说来这些架空线路应按两条不同的路线架设;选择动力系统的联接线路的总数和通流能力时,应考虑到当双回线路被同时切断时,应能保证城市的供电不受影响;修建线路时建议应消除经城市外部供电同路流过的相当大的容量过电流;为保证220～330kV供电中心的最佳线路,连接这些变电站的架空线路的数量通常不应超过四条。

在正常情况下,大部分城市的高压网络(220～330kV)上无过电流,在许多城市,流过高压网络的过电流占从动力系统中获得容量的20%。如要进一步发展这一网络,就必须降低过电流,因为,过电流会降低大型城市供电系统与动力系统的网络通流能力。架设有多条(四条以上)220～330kV架空线路的供电中心还为数不够。一般说来,这些是首批高压供电中心(按建造中心),必须架设与动力系统相联接的全部架空线路。如要进一步发展220～330kV网络,则应分析某些架空线路与新变电站相连接的合理性,因为,复杂的配电室会增大苛刻系统故障的可能性。

(二)内部供电网络

1l0kV网络建设的基本原则及其参数的选择可归结于:选择网络的布置方案时,应考虑到,通常架设双回架空线路。依赖于两个供电中心的双回架空线路系最佳网络布置法;采用这种线路,可使架空线路的通流能力得到最好的利用。因为在正常情况下,功率的传输需要四条回路。与此同时,在个别情况下可采用双回幅射架空线路。无论是按可靠性条件,或力求使线路获得最大限度的利用,都要求架设双回架空线路。在城市的实际条件中,线路的选择势必会遇到相当大的困难。

根据这些看法,要求架空线路的导线截面必须选择得比计算时的标准电流所要求的截面大。对于架设在城市的架空线路,建议导线的截面应比计算截面大一、二级。对于大型城市,建议110kV架空线路的导线截面一般采用240mm2(铝线)。该截面完全适合于所介绍ll0kV变电站的数量和容量,该变电站与110kV的独立网络段相连接。由于一座变电站的负荷全集中在一条回路上,因此,在所采用的变电站的容量下,这与45MW的计算通量相符合。

在架设110kV网络时考虑到,如果其中的一个110kV供电中心被切断(该供电中心由两条220～330kV架空线路供电时),而另一供电中心必须保证为城市储备不低于被切断的供电中心负荷的70%。110kV同路同样也应保证储备任一座110/10kV变电站负荷的15%。

架设电缆输电线路的必要性对架空线路的路线造成了困难,特别是在建筑物密集的市中心。电缆线路费用要比架空线路的费用高6~8倍。

二、供电网可靠性保障措施

(一)采用单层环网或复式环网供电

根据负荷密度及未来负荷增长的需求,考虑可能的电源进线,采用单层环网或复式环网供电,选取合适的开环点,实现网内接线方式灵活,网内负荷合理调整和再分配;同时低压侧也采用手拉手接线,使局部负荷分配、调整得以实现,解决主干线有输送能力而局部过载的问题。环网接线能够引入多路电源解决负荷密度高的中心商业区和大型住宅区的供电问题,保持供电能力的弹性,满足用户用电的增长性需求。增加供电的可靠性,通过合理调整运行方式,使正常检修停电的范围减小,出现故障时能够隔离故障设备,保持非故障设备的正常运行,把停电控制在最小范围。环网接线或复式环网接线要根据季节特点及负荷情况制定相应的典型运行方式,避免运行方式变动过于频繁给运行操作带来负担。

(二)架空线路绝缘化改造

架空线路绝缘化改造,能够极大地减少线路的故障特别是各类接地故障。这在雷雨季节和台风季节已经有明显的对比,经过绝缘化改造的线路很少出现故障,而接地、跳闸的线路主要是没有经过绝缘化改造的线路。

(三)加强联络线的建设

对各变电站而言,平时2台主变完全能够全备用,停1台主变另1台能够带全站负荷。但夏天高峰负荷季节,各变电站若有1台变压器检修或故障,1台主变根本带不了全站负荷,必须对外转移负荷。因此加强各变电站之间的相互联络是必然的选择,以便为正常检修后事故处理提供转移负荷的保障,同时也能提供外来站用电电源,为全站停电检修提供操作电源和检修电源,提高运行方式安排的灵活性、事故应变能力和供电可靠性。对采用GIS设备的变电站,10kV不设旁路因而不存在旁代的可能,在母线检修、断路器故障时均须转移负荷,因此,须加强本站I、II段母线之间的联络以及I、II母线对外的联络,这就需要在配电网规划和改造中予以足够重视。

(四)各变电站装设消弧线圈

随着电缆线路越来越多,电容电流越来越大,接地故障造成的谐振过电压已严重威胁城市配电网的安全运行,从目前的趋势和实测电容电流的结果看,实际上各变电站都需要装设消弧线圈。消弧线圈应选用能自动调谐、自动选取故障线路的消弧线圈,改变传统人工试拉故障线路造成对用户的影响,提高供电可靠性。根据变电站的间隔数和未来新上线路是架空线路还是电缆,在容量上留有足够裕度,在选型上考虑典型性和通用型,为以后根据各变电站电容电流的变化调换消弧线圈提供便利。

三、结论

城市供电网络具体采用哪种安装形式,应根据城市的规模、人口密度、建设要求、投资情况来确定。随着各中小城市的逐步发展,城市建设要求的逐步提高,市容整洁、安全可靠将会成为城市建设的规划方向,因此利用电缆线路输送电能的供电网络将会得到广泛的应用。

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