电网规划与电力设计对电网安全影响探究

杨宇涛

摘 要：随着社会的发展，人们生活水平的提高，对电力行业的要求也越来越高，不仅是对电能品质与容量的要求，还有电力传输安全与稳定性的要求。电力企业想要保证电力传输的安全与稳定，就必须做好电网规划，这是最重要也是最基础的工作。本文分析了电网安全规划的相关原则，探讨了电力安全设计的主要工作内容。

关键词：电网规划；电力设计；电网安全

电网规划与电力设计是对电力传输的状态、规模、质量、安全等进行管理与设计的一项工作，电网规划是指建设电网之前对电网中线路、回路等的规划，还包括对建设电网过程中成本投入、安全性、稳定性等的考虑；电力设计主要有工程设计与设备设计两方面，电力工程设计是指各项工程（发电、输电、变电、配电）的具体施工线路、地点等；电力设备设计是指电力传输涉及到的设备，如开关设备、输电设备、配电设备等的安放、布线、选位置等。电网规划与电力设计都对电网的安全性有着较大影响，考虑到这一因素，就必须对电网规划与电力设计工作加以约束，以确保这两项工作能提高电网运行的安全性，减少因为工作失误引起大安全事故。

1 电网规划在电网安全运行状况下的规划原则

1.1 合理选择电压等级

在进行电网规划时，最重要的工作就是选择合适的电压等级，这项工作的好坏直接影响到了电网的整体规划，也是保证电网安全运行的基础措施。如果选择的电压等级过高，就会使输电线路负荷增加，容易引发火灾；如果选择的电压过低就无法满足用户的用电需求。例如某城市中，在电网规划时取消了城市中35KV的电压，而在郊区却仍供给35KV的电压，目的是为了防止输电线路过长而引起的其他问题。实际工作中，会对电压等级做一些简化，同时减少了变压层次，只选取高压与低压中的一级，避免重复降压，例如在220KV的变电站中，一般选择110KV、220KV和3KV的电压，而在110KV的变电站中，就应该选择110KV和10KV的电压。正常情况下，可以分为500/220/110/10/0.4KV五等，其中550/220KV为输电电压，110/10/0.4KV为配电电压。

2 确保电网供电可靠性

电网供电有两个最基本的原则，一个是可靠性，另一个是安全性。而为了保证电网运行的安全性，首先要保证电网的合法性。例如，电网规划的内容必须符合我国出台的《电网规划设计准则》。安全性与稳定性要满足我国相关法规中的“N-1准则”与“N-2准则”。N-1准则是对电网运行中各个设备的安全性提出的要求，要保证即使有设备出现了问题，也不能影响到输出的电压与频率，也等于是保证了电网运行的安全性与可靠性。而N-2准则要求更高。正常情况下，只需保证做到N-1准则即可，而有的企业开始重视N-2准则。

3 电网负荷转移能力

3.1 电网符合转移能力主要包括以下几项能力：

3.1.1 配电网必须满足供电能力

在電网运行中，中压配电网的作用非常重要，因为它起到转移符合的作用。例如在变压器出现故障，与回线路失去联系时，中压配就会转移符合，保证电网的持续供电。

3.1.2 中压配电网拥有备用容量

一般情况下，中压配有50%的裕度，当电网中出现故障导致无法供电时，利用中压配电网的裕度就可以实现继续为用户供电，保证电网的可靠性。变电站与两台主变同时停电时，公用线路应调出60%以上的负荷。

4 电力设计在电网安全运行状况下的设计原则

电网的电压等级不同，其设计原则也不尽相同，因此在进行电力设计时要格外注意这一点。下面就以110KV与220KV电压等级为例，探讨电力设计在电网安全运行状况下的设计原则。

4.1 110KV变电站的电力设计

目前110KV变电站的设计趋势正朝着多层化、简单化、室内化方向发展。110KV变电站属于终端变电站，因此其内部主线的连接形式会影响到整个电网的安全性，一般情况下会选择双电源路线，将备投电源当做主线。例如在遇到变电站内部桥段连接为2线2变或2先3变时，如果变电站测压小于10KV，则应该选择单母分段的连接方式。正常情况下，110KV变电站10KV出线25～30回。

4.2 110KV的设计原则有以下两点：

4.2.1 110KV变电站的设计规模

在设计之前应先调查清当地的用电需求，在电力设计过程中要不断地寻找成本与安全性之间的平衡点，力求在保证电网运行安全性的前提下用最少的成本发挥出变电站最大的能力。100KV变电站的电力设计规模一般采用双绕组变压器，采用110/35KV两级电压。

4.2.2 110KV变电站的设计内容

在进行内容设计时，要合理选择电网的连接形式、回路数量、供电电源等。一般在110KV的变电站中，会选择桥式接线，桥式接线分为内桥接与外桥接，应根据实际情况选择合适的方式。供电电源一般由一个主电源与一个副电源组成，这样可以保证电网运行的稳定性与安全性。例如某城市，有一座110KV 的变电站，规模为2×50MVA（兆伏安），它对城市中的重要性不言而喻，因此这座变电站应当进一步深入市区，为了减少变电所占地面积，需要适当减少变电布线与进出线回路，因此110KV变电做采用了3台变压器，每台容量为50MVA。

4.3 220KV变电站的电力设计

220KV是家用电压，也是目前许多城市变电站的主要输出电压，对城市的供电稳定与安全非常重要，因此国家对220KV变电站的要求也非常严格。总的来说，220KV变电站的电力设计原则有以下几个方面：

由于220KV变电站的重要性，220KV变电站的规模应该全面扩大，以确保电网的额定容量与电力输送能满足城市的需求。正常情况下，如表1所示，220KV变电站至少要有两回的电源，且要满足变电站额定的功率；每种设备的数量都应有2～3台，变电站的运行容量应保持在150～180MVA之间，这样才能保证220KV变电站能够达到城市的用电需求，也不会出现电压过高或过低等现象，保证电网运行的安全性与可靠性。

每个变电所内部都应当安装至少两个变压器，当其中一个变压器出现故障时，另一台变压器会自动将负荷转移到自己身上，同时还要保证变压器内的短时过载容量要大于自身的负荷，电网可以将变压器的过载容量转移走。一般情况下，变电站内变压器的过载率可达1.5，过载时间能達到4小时。

主要设备的选择。电压器应选用损耗低的，能调压的；断路器应选择适用性好的，可靠的，免检修的，例如GIS组合电器SF6断路器。为了确保电网运行的安全性，需要安装安全自动装置，例如重合闸、备用电源等，避免因为电路故障而引起大面积停电；监测装置应选用有效的、快速判断故障位置的，进一步提高电网的安全性与可靠性。

在设计时还要考虑到电网运行的安全与节能，在保证电网运行安全性与可靠性的同时，还要保证有一定的节能性。因此，220KV变电站的设计内容应该包括无功补偿与谐波治理，这两项技术对提高电网运行的节能性有很大帮助。举例说明，220KV变电站如果装配了电容器补偿设备，那么在用电高峰期功率因素高于0.95时，电容器补偿设备就可以将10～30%的主变容量当做无功补偿的容量。

5 结语

随着社会的不断进步，经济的快速发展，人们的日常生活越来越离不开用电，电力资源对人类的重要性越来越强，电网安全已经成为了社会公共安全中的重要组成部分，对社会的稳定发展有重要影响。因此，保证电网运行的安全与可靠意义就十分重大。但是，我国目前的电网安全现状并不乐观，电网规划与电力设计中还有许多问题需要解决。因此在之后的电网规划与电力设计中，一定要将电网的安全性放在重点考虑范围内，严格遵守国家的相关规定，充分考虑变电站的电压等级、配电的可靠性与安全性、符合转移等，整体提高电网的安全性。

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