電網高壓網現狀分析

工程部培訓課件—

電網高壓網現狀分析

高壓網現狀分析

現狀高壓網分析是高壓電網規(guī)劃主要組成部分之一，是網絡規(guī)劃的基礎，為了達到電網規(guī)劃的可行性、適應性和科學性，需要深入透徹的對現狀網進行計算分析，總體對現狀電網進行客觀評價，找出現狀電網存在的主要問題。培訓內容介紹高壓網現狀分析的意義與目的高壓網現狀分析的范圍高壓網現狀分析的流程

高壓網現狀分析的意義與目的

高壓配電網分析的主要目的是對現狀高壓配電網客觀評價，并為網絡規(guī)劃定量決策提供理論依據。高壓配電網評價為網絡規(guī)劃定量決策提供依據高壓配電網評價

提供技術手段直接提取底層真實數據，對電網全面分析評價：宏觀指標、主要特點；建立科學評價體系；發(fā)現問題——定量描述問題的嚴重程度與具體位置

為網絡規(guī)劃定量決策提供依據

在透徹分析現狀的基礎，提出網絡規(guī)劃的方案、近期建設改造的具體項目安排宏觀的電網發(fā)展目標詳細的近期建設改造項目安排解決現狀存在問題的針對性

提供科學的規(guī)劃目標，幫助企業(yè)領導準確的決策近期電網發(fā)展目標，以及建設改造重點高壓網現狀分析高壓網現狀分析的意義與目的高壓網現狀分析的范圍高壓網現狀分析的流程

高壓網現狀分析的內容與要求評估內容

——高壓電網現狀分析的主要內容包括高壓輸電網和高壓配電網高壓輸電網

1000（750）kV電網

500（330）kV電網

220kV電網高壓配電網

220kV電網

110（66）kV電網

35kV電網高壓網現狀分析高壓網現狀分析的意義與目的高壓網現狀分析的范圍高壓網現狀分析的流程高壓網現狀分析的流程高壓電網基本情況分析高壓配電網供電能力分析電網概括設備分析網絡結構分析電網供電能力可靠性分析網絡結構分析高壓電網基本情況分析電網概況介紹規(guī)劃區(qū)電網的總體概況，包括其所在區(qū)位優(yōu)勢，城市電網在地區(qū)電網中的角色，與區(qū)外電網進行電力交換的能力。按不同電壓等級分析電網的規(guī)模、網絡結構、與區(qū)外連接情況，對現狀高壓電網的總體概況分析，可以從宏觀的角度評價規(guī)劃區(qū)內的高壓電網水平，以及明確規(guī)劃區(qū)電網與周邊電網的功率交換渠道。高壓電網基本情況分析電力設備情況電力設備的建設情況不僅反映了一個地區(qū)電網基礎設施建設的好壞，而且直接影響到電網供電的安全性和可靠性。高壓電網基本情況分析電力設備情況通過對高壓電網中主要電力設備進行分析，從其規(guī)模、結構、運行情況、供電可靠性等方面進行分析。發(fā)電廠變電站、主變線路斷路器

高壓電網基本情況分析電力設備情況——發(fā)電廠

主要分析地區(qū)電源的規(guī)模及詳細數據，包括地區(qū)電廠的數量、裝機容量、年發(fā)電量等方面。

需要分電壓等級、公用/企業(yè)自備電廠、分區(qū)分別進行統(tǒng)計?？梢詾榈貐^(qū)電網電力平衡分析提供基礎。高壓電網基本情況分析電力設備情況——發(fā)電廠分類序電廠名稱電壓等級（kV）裝機容量

（MW）正常出力

（MW）年發(fā)電量（億kWh）地理位置備注35kV及以上公用電廠1熱電廠220、1103×20060035鄭州市區(qū)系統(tǒng)2登封一電廠352×12241.2登封市地方電廠合計----------------企業(yè)自備電廠1鄭州鋁廠357×6422.4滎陽市企業(yè)自備合計----------------總計----------------表2-1××供電區(qū)發(fā)電廠情況高壓電網基本情況分析電力設備情況——變電站

分析地區(qū)電網中變電站的總體規(guī)模，掌握變電站一些基本數據。分電壓等級進行統(tǒng)計總體變電容量、出線規(guī)模、無功補償量、主接線形式等方面。高壓電網基本情況分析表2-2××供電區(qū)變電站總體概況電壓等級（kV）變電站數量主變臺數（臺）容量（MVA）無功補償無人值班綜合自動化容量（MVar）比例（%）數量比例（%）數量比例（%）500121500105.07.000.000.022011223300267.68.100.0218.2110631164021.5421.410.53860.32742.935------------------高壓電網基本情況分析電力設備情況——變電站變電站主變情況根據主變的數據，分析各電壓等級主變的容量級別、投運時間、調壓方式、出線間隔、容量比、電壓變比。主變容量，現有主變容量的種類，同一變電站內的主變配合。調壓方式分有載調壓和無載調壓，區(qū)別在于是否可以在主變運行中進行主變抽頭的調整。主變投運時間，超過20年可以考慮更換，一般5年一檔，注意含下限還是含上限。出線間隔，中、低壓側出線間隔及利用情況反映供電能力和供電潛力，備用數多潛力大，反之，供電潛力小；高壓側出線情況則反映電源可擴展及轉移的能力。高壓電網基本情況分析圖2-1××供電區(qū)主變運行年限分布高壓電網基本情況分析表2-4××供電區(qū)變電站10kV間隔情況變電站名稱電壓等級（kV）10kV開關間隔數10kV開關實際出線數10kV備用間隔數石佛220220----------合計220----27--------總計------高壓電網基本情況分析電力設備情況——線路對線路總體規(guī)模和線路相關重要數據統(tǒng)計和分析。主要從線路型號、長度、投運年限等方面進行重點分析。分電壓等級、架空電纜進行分析線路的線型：平均截面、最大、最小截面，按線路截面進行統(tǒng)計分析供電能力；線路長度：總長度、最長最短線路；線路的運行年限分布：數據不易得到，而且線路改造易造成同一線路不同投運時間。高壓電網基本情況分析

表2-5××供電區(qū)線路總體概況電壓等級（kV）架設形式總條數總長度（km）最長線長度（km）最短線長度（km）平均截面（mm2）最大截面（mm2）最小截面（mm2）500架空線9783.0202.030.31394.416001200220架空線33907.187.50.7447.2600150電纜220.410.210.2400.0400400------------------高壓電網基本情況分析表2-6××供電區(qū)線路線型情況統(tǒng)計線型220kV線路110kV線路——（km）（%）（km）（%）（km）（%）LGJ-2×185380.30697.76----LGJ-2×3008.7032.24----LGJ-300101.5824.76----LGJ-24046.79311.41----LGJ-185105.5525.73----LGJ-15046.97611.45----LGJ-12045.39611.07----LGJQ-30021.195.17----LGJQ-24013.1353.20----LGJQ-1852.6250.64----LGJX-30026.9176.56------------------高壓電網基本情況分析圖2-11××供電區(qū)高壓線路不同線型所分布高壓電網基本情況分析表2-7××供電區(qū)線路運行年限分布：單位（km）地理位置電壓等級（kV）架設形式5年內5～10年10～15年15～20年20～25年25～30年30年以上××供電區(qū)220架空線18.8228.3166.350.033.7197.6212.3電纜20.40.00.00.00.00.00.0110架空線170.6255.7241.6132.295.552.8153.3電纜96.87.90.00.00.00.00.0--------------------高壓電網基本情況分析電力設備情況——斷路器斷路器的基礎數據包括電壓等級、采用類型（SF6型、真空型、GIS型、少油型和多油型）、額定開斷電流、投運年限等內容。斷路器在電網中的作用是至關重要的，及時準確的開閉斷路器可以減少電網故障帶來的損失，為用戶及時的提供電能。不同類型的斷路器的開斷能力不同，分析規(guī)劃區(qū)內各電壓等級的斷路類型和規(guī)模，可以評價地區(qū)電網運行安全性水平高壓電網基本情況分析表2-8××供電區(qū)電網10kV及以上變電站斷路器統(tǒng)計電壓等級類型500kV220kV110kV35kV10kV合計主要型號××區(qū)SF6847131539230500，220：SFM,HPL,LW15220：LW,3AQ1-EE,HPL,HPL,ZF6110：LW6,LW11,LW14,3AP1FG,ZF,LTB35：LW810：3AFZ，BA1真空--------------GIS--------------少油--------------多油--------------合計--------------

高壓網現狀分析的內容與要求表2-9××供電區(qū)斷路器運行年限分布：單位（臺）地理位置電壓等級（kV）0～5年5～10年10～15年15～20年20～25年25～30年30年以上××區(qū)5005003000220327200000110105714491003512821000105885657000高壓電網基本情況分析圖2-12××區(qū)斷路器運行年限分布情況

高壓電網基本情況分析網架結構

結合電廠、不同電壓等級變電站、線路進行綜合分析，主要分析各級電網的電源數量及分布情況、變電站的電源進線數量、各級電網的接線形式等方面。電源結構各電壓等級系統(tǒng)網絡結構主要運行指標高壓電網基本情況分析網架結構——各電壓等級系統(tǒng)網絡結構網絡結構形式變電站按網絡節(jié)點分類包括：樞紐站、終端站、中轉站、中間站網絡結構形式包括：雙環(huán)網、單環(huán)網、T接、∏接、雙輻射、單輻射

高壓電網基本情況分析網架結構——各電壓等級系統(tǒng)網絡結構主要運行指標電網的主要運行指標包括最大供電負荷、線損率、電壓合格率等指標。

高壓電網基本情況分析小結現狀電網的規(guī)模和特點從規(guī)模、設備水平、運行年限幾方面對變電站、主變、線路、斷路器和網架結構等總體評價分析，從定量和定性角度分別對現狀規(guī)劃區(qū)內的電網進行評價，找出現狀電網的主要特點，并對現狀電網設備發(fā)展水平給出客觀評價?？偨Y現狀電網存在的問題，并給出適當的建議存在單臺主變，不能滿足主變N-1供電要求主變容量不等，限制了大容量主變的利用線路線徑偏小，輸送容量不足，不能滿足負荷發(fā)展需求存在多油型斷路器運行情況，給運行維護帶來不變。部分架空線路運行狀況較差，運行時間過長

以上高壓電網中存在的問題是今后電網改造的重點

高壓配電網供電能力分析包括

電網典型運行方式分析典型日負荷數據短路分析高壓網絡供電可靠性校驗

高壓配電網供電能力分析電網典型運行方式分析典型運行方式根據各局調度計劃安排的電網運行方式數據，線路、主變運行狀態(tài)，變電站內主變各電壓側運行情況。典型日負荷數據根據各局SCADA系統(tǒng)掌握的負荷數據，確定典型日負荷出現的時刻，選取這一時刻作為地區(qū)電力網絡典型運行方式時刻，對供電區(qū)電網的供電能力進行評估。高壓配電網供電能力分析①各電廠以PV節(jié)點接入系統(tǒng)；②由于用戶變電站數據由于不考慮線路損耗，負荷等效在變電站母線側，以PQ節(jié)點的形式錄入；③出于簡化過程考慮，對于城市電網與地區(qū)電網的聯絡功率，考慮在這一時刻的潮流情況，各聯絡線路分別依其流向的不同作為正或負的負荷以PQ節(jié)點的形式接入系統(tǒng)；④考慮到城市電網與地區(qū)電網的聯絡緊密位置，選擇城市電網主要受電點或送電點為平衡節(jié)點?；A數據分析網絡簡化高壓配電網供電能力分析基礎數據分析電廠出力

表2-9XX供電區(qū)電網7月28日13時電廠出力

電廠名稱機組臺數裝機容量(MW)容量組成(MW)實際出力(MW)地理位置鄭州熱電廠36003×200500鄭州市區(qū)興隆鋪電廠2502×2545鄭州市區(qū)五龍電廠21102×5544滎陽市鞏義一電廠71512×6+2×12+15+2×5093鞏義市鞏義二電廠41502×50+2×2550鞏義市登封發(fā)祥41602×25+2×55134登封市合計221221--866--高壓配電網供電能力分析基礎數據分析聯絡線功率典型時刻供電區(qū)總負荷；通過聯絡線受電功率有功總和，無功總和；通過聯絡線送電功率有功總和，無功總和；系統(tǒng)實際吸收網供電（MW）高壓配電網供電能力分析基礎數據分析表2-10XX供電區(qū)電網與省網聯絡線在典型時刻的潮流序號電壓等級(kV)線路名稱潮流有功(MW)潮流無功(MVar)方式1220首常線-236.2-66.1受電2220I首峽-170.2-52.7受電3220II首峽-165.2-53.2受電4220焦峽線-204.510.2受電5220寶鵝線-23.13.7受電6220柳新線-139.945.9受電7220I鄭杏108.37.9送電8220II鄭杏108.07.6送電9220首鄭線-132.0-9.7受電10220陳付線-67.833.9受電11220平徐線-65.023.0受電高壓配電網供電能力分析系統(tǒng)運行方式站內運行方式

并列運行分列運行

高壓配電網供電能力分析系統(tǒng)運行方式表2-11XX地區(qū)電網220kV變電站運行方式地理位置變電站名稱220kV110kV10kV備注鄭州市區(qū)柳林并列并列并列--鄭州市區(qū)石佛并列并列并列--鄭州市區(qū)大橋并列并列并列--鄭州市區(qū)人民分列分列并列--滎陽市峽窩并列并列并列--滎陽市索河并列并列并列--鞏義市常莊并列并列并列--新密市鵝灣并列并列并列2＃主變運行新鄭市陳莊并列并列并列--高壓配電網供電能力分析系統(tǒng)運行方式線路、主變運行方式

備用線路、主變運行線路、主變高壓配電網供電能力分析潮流分析

在典型運行方式下，參照典型時刻的負荷數據，經過潮流計算得到各變電站負荷情況。容載比：分析地區(qū)電網總體情況采用容載比指標，分析局部地區(qū)或單獨變電站的負荷水平采用變電站負載率指標。變電站負載情況：升壓/降壓，電壓側，線路負載情況：有功/視在功率，電壓等級網損：線路損耗、主變損耗、網損電壓水平：節(jié)點電壓水平、電壓波動功率因數：有功與無功比例高壓配電網供電能力分析國家電網城市電力網規(guī)劃設計導則4.3容載比4.3.1容載比是某一供電區(qū)域，變電設備總容量（kVA）與對應的總負荷（kW）的比值。合理的容載比與恰當的網架結構相結合，對于故障時負荷的有序轉移，保障供電可靠性，以及適應負荷的增長需求都是至關重要的。同一供電區(qū)域容載比應按電壓等級分層計算，但對于區(qū)域較大，區(qū)域內負荷發(fā)展水平極度不平衡的地區(qū)，也可分區(qū)分電壓等級計算容載比。計算各電壓等級容載比時，該電壓等級發(fā)電廠的升壓變壓器容量及直供負荷容量不應計入，該電壓等級用戶專用變電站的變壓器容量和負荷也應扣除，另外，部分區(qū)域之間僅進行故障時功率交換的聯絡變壓器容量，如有必要也應扣除。高壓配電網供電能力分析4.3.2容載比是保障電網發(fā)生故障時，負荷能否順利轉移的重要宏觀控制指標。負荷增長率低，網絡結構聯系緊密，容載比可適當降低；負荷增長率高，網絡結構聯系不強（如為了控制電網的短路水平，網絡必須分區(qū)分列運行時），容載比應適當提高，以滿足電網供電可靠性和負荷快速增長的需要。容載比也是城網規(guī)劃時宏觀控制變電總容量，滿足電力平衡，合理安排變電站布點和變電容量的重要依據。高壓配電網供電能力分析4.3.3容載比與變電站的布點位置、數量、相互轉供能力有關，即與電網結構有關，容載比的確定要考慮負荷分散系數、平均功率因數、變壓器運行率、儲備系數等復雜因素的影響，在工程中可采用實用的方法估算容載比，公式如下：（4-5）式中：RS

——容載比，kVA/kW；Pmax

——該電壓等級的全網最大預測負荷；Sei

——該電壓等級變電站i的主變容量。

高壓配電網供電能力分析

城網作為城市的重要基礎設施，應適度超前發(fā)展，以滿足城市經濟增長和社會發(fā)展的需要。保障城網安全可靠和滿足負荷有序增長，是確定城網容載比時所要考慮的重要因素。根據經濟增長和城市社會發(fā)展的不同階段，對應的城網負荷增長速度可分為較慢、中等、較快三種情況，相應各電壓等級城網的容載比如表4-1所示，宜控制在1.5～2.2范圍之間。城網負荷增長情況較慢增長中等增長較快增長年負荷增長率小于7％7～12％大于12％500kV及以上電網1.4～1.71.5～1.81.6～1.9220～330kV電網1.6～1.91.7～2.01.8～2.135～110kV1.8～2.01.9～2.12.0～2.5高壓配電網供電能力分析表2-12XX供電區(qū)電網容載比地理位置電壓等級（kV）容量(MVA)負荷(MW)容載比鄭州市區(qū)22019801309.61.511102227.51217.21.83六縣市2201320633.02.091101794729.62.46鄭州供電區(qū)22033001942.61.701104021.51946.82.07高壓配電網供電能力分析地理位置電壓等級（kV）變電站名稱變電站容量（MVA）變電站容量組成（MVA）變電站有功功率（MW）變電站負載率(%)變電站冗余度(%)鄭州市區(qū)220大橋3602×180325.593.46.6金岱3602×180264.677.322.7110白廟632×31.559.096.13.9西沙口1032×31.5＋4091.994.55.5六縣市220峽窩4503×150292.471.828.2常莊3603×120224.166.034.0110壇山632×31.560.2101.7--雙湖31.51×31.526.692.57.5表2-13供電區(qū)電網110kV及以上負載率超過50％的變電站變電站負載情況

當N=2時，T=50~65%；當N=3時，T=67~87%；當N=4時，T=75~100%。高壓配電網供電能力分析潮流分析線路負載情況綜合考慮供電區(qū)各電壓等級變電站的接線形式以及導線傳輸容量，雙回電源線路供電的重載標準為50%。高壓配電網供電能力分析

表2-14供電區(qū)電網110kV及以上負載率超過50%的線路情況（7月28日13時）地理位置電壓等級（kV）線路名稱導線類型有功潮流（MW）負載率（%）冗余度（%）鄭州供電區(qū)220首常線ACO-480236.271.728.3焦峽線LGJ-2×185204.552.647.4鄭州市區(qū)110徐原線LGJ-18562.769.630.4I金原NRLH58GJ-18552.458.241.8I柳科LGJ-30064.651.648.4六縣市110索上線LGJ-300－83.568.530.0I城河LGJX-30082.366.933.1高壓配電網供電能力分析潮流分析網損

在典型方式下，各電壓等級系統(tǒng)總有功損耗、相應線損率。針對單獨設備進行分析，個體損耗比例較大的原因（負荷問題，還是設備問題——損耗大還是損耗率大）表2-15鄭州供電區(qū)電網各電壓等級損耗地理范圍電壓等級（kV）線路損耗（MW）變電站損耗（MW）鄭州供電區(qū)22016.3884.06111013.0826.330鄭州市區(qū)220--2.6971104.0813.420350.1390.037六縣市220--1.3641109.0012.910高壓配電網供電能力分析電壓與功率因數分析電壓水平

統(tǒng)計各電壓等級變電站母線電壓水平波動范圍國家標準GB12325《電能質量—供電電壓允許偏差》規(guī)定：35kV及以上供電電壓正負誤差的絕對值之和不能超過額定電壓的10%，最低不能超過-3%，最高不能超過+7%；10kV供電電壓偏差不能超過額定電壓的±7%高壓配電網供電能力分析表2-16電壓水平波動超標的母線情況

變電站名稱節(jié)點名稱電壓標么值電壓有名值(kV)石佛石110西母1.072117.94大橋大110II母1.072117.81玉蘭玉110南母1.072117.92玉蘭玉110北母1.071117.81水仙水110西母1.072117.924.6.4提高電壓質量的綜合措施為：（1）無功功率就地平衡；（2）具有足夠的調壓手段；

4.6.5調節(jié)電壓的主要手段為：（1）發(fā)電廠和調相機調壓；（2）變電站調壓：

a．各電壓等級變電站在中壓或低壓側母線上裝設無功補償裝置；

b．變壓器配置有載調壓開關。用戶至少經過一級有載調壓變壓器；（3）線路調壓：必要時加裝線路調壓器、改變配電變壓器分接頭、縮短供電半徑及平衡三相負荷。高壓配電網供電能力分析電壓與功率因數分析功率因數表2-17供電區(qū)電網典型運行方式下各站功率因數分布地理位置電壓等級（kV）0.9以下0.9～0.950.95～1.0鄭州市區(qū)2201141101101735111六縣市22012211014156鄭州供電區(qū)220245110152523高壓配電網供電能力分析功率因數偏低的原因①變電站無功補償裝置容量不足或根本就沒有裝設無功補償容量；②變電站本身無功補償裝置容量不足，還要為鄰近變電站提供無功支持；③變電站本身無功補償容量比較充足，但無功補償容量投入不足；④變電站本身無功補償容量相對較充足，但其所帶的下一級變電站無功補償容量不足，需要由其提供無功支持。高壓配電網供電能力分析

220kV變電站，達到0.95及以上，一般可取主變容量的15~30％。電容器電容器宜分組，且單組容量不宜過大，便于采用分組投切以更好地調整電壓和避免投切振蕩。35kV-110kV變電站，使高峰負荷時變壓器高壓側的功率因數達到0.95及以上。一般可取主變容量的10~30％。電容器宜分組，且單組容量不宜過大，便于采用分組投切以更好地調整電壓和避免投切振蕩。高壓配電網供電能力分析短路分析依照地方電網規(guī)劃技術原則的要求，在典型運行方式下對供電區(qū)電網進行短路分析。計算方式計算參數電網運行方式計算結果短路分析計算方式短路計算中各節(jié)點的短路電流考慮區(qū)內與區(qū)外電網的共同影響，即考慮與區(qū)外相連接位置區(qū)外電網等效的短路容量的影響，此外還把內部電廠對區(qū)內電網的影響考慮進來，最后通過計算得到供電區(qū)電網35kV及以上變電站各母線的短路電流。高壓配電網供電能力分析短路分析——計算參數電網元件參數與潮流分析中采用的參數相同

表2-18供電區(qū)電網短路計算參數廠站名稱220kV短路容量（MVA）短路電流（kA）鄭州1613040.49徐莊1111427.90柳林990724.87峽窩1251631.42常莊938923.57鵝灣405510.18陳莊729018.30高壓配電網供電能力分析短路分析電網運行方式

在短路計算中，供電區(qū)電網采用典型運行方式電壓等級短路容量500kV50kA、63kA330kV50kA、63kA220kV40kA、50kA110kV31.5kA、40kA66kV31.5kA35kV25kA20kV16kA、20kA10kV16kA、20kA

各電壓等級的短路容量限定值短路分析

城網其它電壓等級網絡的短路容量應在技術經濟合理的基礎上采取限制措施：

a．網絡分片，開環(huán)，母線分段運行；

b．適當選擇變壓器的容量、接線方式（如二次繞組為分裂式）或采用高阻抗變壓器；

c．在變壓器低壓側加裝電抗器或分裂電抗器，或在出線斷路器出口側加裝電抗器等。對于短路容量過?。ㄆ毡樾∮?0kA）的薄弱電網，則應采取一定的措施來逐步提高電網的短路容量，以增加電網的抗干擾能力。提高電網短路容量的措施主要有：

a．線路建設盡量組成環(huán)網，或采用雙回路；

b．必要時采用電磁環(huán)網運行，但應進行潮流計算校核，避免故障后出現系統(tǒng)事故擴大；

c．與周邊大電網聯網或增加新的聯絡點，盡量避免孤立電網運行。高壓配電網供電能力分析高壓網絡供電可靠性校驗

遵循原則校驗方式線路N-1校驗主變N-