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1、华北电力大学电力工程系,1,2019/1/19,第五章 农村电网规划,5.1 概述 5.2 农村电网规划中的容载比 5.3 相临电压等级电网线路总长度的合理配置 5.4 农网规划的一般问题 5.5 正方形供电方案比较 5.6 六角形供电方案比较 5.7 农村配电线路的最优布局 5.8 更换和选择导线截面的有关问题 5.9 变电所最佳容量的确定原则 5.10 变电所最佳容量的计算公式,华北电力大学电力工程系,2,2019/1/19,5.1 概述,一、输电与配电的划分,1. 选择电压等级应考虑的因素 选择电压等级应考虑的因素有如下6项： 国家电压标准； 本网的电压系列; 简化电压等级； 全网经济效
2、益； 设备制造能力； 电压等级的发展。,华北电力大学电力工程系,3,2019/1/19,电压等级合理配置的原则和标准为: 有利于降低电网整体投资; 有利于降低损耗; 有利于提升供电能力和供电可靠性; 有利于节约站址和通道资源; 有利于运行维护; 有利于供电适应性，以适应不同负荷情况的需求。,华北电力大学电力工程系,4,2019/1/19,2发展更高一级电压等级应考虑的因素 (1)选择更高一级的电压，应与现有电网的电压系列 相适应，相邻两级电压之比不低于2倍，且第i级 经济电压为： ； (2)当系统的短路容量达到原有断路器最大切断容量 时，则需寻求更高一级的电压； (3)选择更高一级的电压等级，
3、应考虑与邻近电网互 联网的可能性； (4)要考虑国家对电气设备的研制和供应能力； (5)应以电力系统中、长期规划为依据。,华北电力大学电力工程系,5,2019/1/19,“几何均值”规律 电网运行的综合费用在仅考虑与电压U有关联时，可粗略地表示为: F=A+BU+C/U 式中A、B、C是分别与电网参数有关的系数， A：一部分费用与电压无关，如部分维护费、管理费等; B：一部分与电压成正比，如初投资、折旧费、运行维护费等; C：一部分与电压成反比，如线路损耗、变压器损耗等。 由上式可求得综合费用F最小时的经济电压认，即: F=B-C/U2 令F=0，得到经济电压:,华北电力大学电力工程系,6,2
4、019/1/19,对一个网络或一个区域网络，由综合费用最小确定的经济电压并不一定正好符合现行电压标准，一般在两个标准电压之间。因此，标准电压Ui与Ui+1之间必然存在一个经济带，即存在Uj这一经济电压。在某一相同负荷密度、供电半径和网络结构下(即A、B、C三个参数相同)，两个相邻的标准电压可以是等经济的，因而有: BUi+C/Ui= Bui+1+C/Ui+1 整理后得到: 由此得： 可见经济电压与标准电压间是“几何均值”的关系。推广开来，最佳电压等级序列中的各电压等级间应互为“几何均值”，只有这样，电压等级序列中每个电压都是经济电压。,华北电力大学电力工程系,7,2019/1/19,我国电压等
5、级序列图,华北电力大学电力工程系,8,2019/1/19,3世界各国的电压等级 (1)美国、俄罗斯采用1150kV、500kV、220kV、 110kV、20kV电压等级； (2)英、法、德采用800kV、400kV、220kV、 110kV、 20kV电压等级； (3)我国华北电网采用500kV、220kV、110kV、 35kV、10kV、0.4kV电压等级；东北采用500kV、 220kV、60kV、10kV、0.4kV电压等级；西北电网330/110kV和220/110kV并存。,华北电力大学电力工程系,9,2019/1/19,华北电力大学电力工程系,10,2019/1/19,4输电网
6、 按着输电技术的特点，输电网分为三级：l000kV及以上，称为特高压输电网；330kV、550kV、750kV，称为超高压输电网；220kV为高压输电网。,5配电网 配电网也分为三类：35kV110kV为高压配电网；10kV为中压配电网；380/220V为低压配电网。,因此，农村电力网皆属于配电网范畴，不过，在农网中把110kV、60kV线路常称为送电线路，而把10kV称为配电线路。,华北电力大学电力工程系,11,2019/1/19,目前我国电网已基本形成了220kV及以上电压等级作为输电电压和以 110kV、66kV、35kV、10kV作为配电电压的电压等级序列。 220kV及以上的超高压和
7、高电压等级因受输电距离和输电容量以及技术水平的制约难以改变，而低压0.4kV等级因设备数量庞大，调整改造也不现实。因此，电压等级的调整主要在于配电网电压等级部分。,华北电力大学电力工程系,12,2019/1/19,二、农网结构模式,随着广大农村地区电力负荷的不断增长，农村电网也在不断地扩大，500kV电压等级开始进入地区(或地级市)区域，220kV电压等级也已逐步进入县(或县级市)区域，而且县(市)建有220kV变电所已经成为现实。,目前，我国农网的主要供电模式有：110/35/10kV、110/10kV、110/35kV。GB156-93中华人民共和国国家标准电压中增加了20kV电压等级，因
8、此，新的供电模式为110/20kV。,华北电力大学电力工程系,13,2019/1/19,三、各种供电模式的优缺点,(1)110/35/10kV供电方式。多一级电压，损耗较大，并且随负荷密度的增大而增大。 (2)110/10kV供电方式。10kV供电半径短，110kV变电所多， 建设投资大；损耗比110/35/10kV供电方式低。 (3)110/20kV供电方式。20kV供电半径较长，减少了110kV变 电所数量，在许多情况下，投资最低，损耗比110/10kV供 电方式低。但20kV设备尚无系列产品。 (4)110/35kV供电方式。35kV供电半径较长，110kV变电所数 量最少。但配电设备费
9、用高，负荷密度大时投资最低。 在以上四种供电方式中，110/10kV的年支出费用最高、经济性差，采用时应慎重；110/20kV的年支出费用最低，具有很大的优越性，应创造条件予以推广。,华北电力大学电力工程系,14,2019/1/19,各供电模式比较：,(1)、110/35/10kV: 多一级电压，损耗较大。 (2)、110/10kV: 110kV变电所多，投资较大，损耗低。 (3)、110/20kV: 可以克服上述两种模式缺点，今后可考虑发展。 (4)、110/35kV: 35kV配电设备费高，负荷密度特别大时可考虑。,华北电力大学电力工程系,15,2019/1/19,20kV国内应用情况简介
10、： 1993年，苏州工业园区在全国率先采用了20kV电压等级，并于1996年正式投运。 降压层次为 :220/110/20/0.4kV或 110/20/0.4kV。 2003年，本溪供电公司南芬地区电网改造中采用20kV供电电压，在国内首采用20kV架空线路的单位。 2007年8月，江苏省电力公司正式发文推广应用20kV电压等级。,华北电力大学电力工程系,16,2019/1/19,国外20kV应用情况： 法国配电网早期为3kV、5.5kV、15kV、22kV、3OkV电压并存，后来确定为15kV为标准电压，淘汰其余的。但进一步研究后认为，以20kV代替15kV可使配电网传输能力显著提高，而增加
11、的费用很小，所以又决定在新建配电网中采用20kV，逐步淘汰15kV。因此，法国电力公司从1961年规定20kV为城网中压系统唯一标准，限制或取消了原有的15kV电压等级。 德国在1960年前曾将5-6kV配电网改造成10kV电压等级，很快便停止了这一做法，改为20kV。 俄罗斯则在20世纪60年代几乎将所有大城市的10kV改造成20kV。 美国自1892年建立12.5kV线路起，随着负荷的不断提高，在1948年采用了20.8一24.9kV电压。,华北电力大学电力工程系,17,2019/1/19,依据对国内外电网电压等级的分析可知，简化电压等级，减少变电层次，提高配电电压，优化电压等级序列将是未
12、来电网发展趋势。,华北电力大学电力工程系,18,2019/1/19,四、电网供电的N-1准则,配电网供电安全采用的N1准则如下。 (1)高压变电所中失去任何一回进线或一组降压变压器时必须 保证向下一级配电网供电。 (2)高压配电网中一条架空线，或一条电缆，或变电所中一组 降压变压器发生故障时，应按以下要求进行处理。 1)在正常情况下，除故障段外不停电，并不得发生电压过 低和设备不允许的过负荷。 2)在计划停电情况下，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。 (3)低压配电网中，当一台变压器或电网发生故障时，允许部分停电，并尽快将完好的区段在规定时间内切换至邻近电网。,华北电
13、力大学电力工程系,19,2019/1/19,五、N-1准则实例,为了说明N-1准则，我们以湖北省兴山县电网为例。,至1992年底，总装机容量已达50MW，单机容量最大的机组为12MW。最大综合负荷约为38MW，网内有110kV变电所l座，35kV变电所5座。,华北电力大学电力工程系,20,2019/1/19,该电网的特点是一个放射性电网(我国大多数地方电网均此)，以湘坪变为基点分三支向外辐射。对该系统进行潮流计算表明，主要潮流集中在三条支路上，如图52所示。,华北电力大学电力工程系,21,2019/1/19,兴山县电网存在以下主要问题： (1)可靠性差。考虑任何网架的N-l方式都会导致兴山系统
14、的解列，兴山的主要负荷位于城关地区和南阳河地区，我们以两种可能出现的N-l方式(湘坪变-城关变线和湘坪变-南阳河线分别退出运行)来进行说明。,1）当湘-城线由于雷击跳间或其他故障退出运行后，电网结构如图5-3所示，整个系统解列成两个部分，仅由东部地区电站供电远不能满足城关负荷的需求。甩大量负荷是不可避免的。,华北电力大学电力工程系,22,2019/1/19,2）湘-南线停运时，系统也解列成两个部分，由于南阳河地区集中了主要的工业负荷，仅靠南阳河电站的出力是不够的，也要卸掉部分负荷。,(2)经济性差。计算表明，网损高达2.25MW，占发电出力的5.75，这只是在一条110kV线路和12条35kV
15、线路上的损耗，如加上变压器和大量配电线路上的损耗后，网损是相当大的。 处在低可靠性下运行时，系统的安全性受到极大的威胁，一旦线路发生故障即造成解列，除工业生产受到损失外，还会引起发电机剧烈振荡，危及设备安全。 电网损耗过高，使电网建设的大量投资所发挥的效益受到影响。 综上所述，电网的可靠性差和经济性差的症结在于网架太薄弱，需要进行改造。,华北电力大学电力工程系,23,2019/1/19,兴山电网改进方案 我们通过分析发现兴山网架太薄弱，为加强网架，通过计算发现，在城关变到南阳河之间架设一条35kV线路(约14km)即可收到较好的效果。 设想有城一南线后，重负荷区即为三角环网运行。由于功率分布趋
16、于合理，如图54所示，网损得到降低，约为1.63MW，较不架线网损减少28。,华北电力大学电力工程系,24,2019/1/19,当仍考虑前述的N1方式时，系统不解列，仍可维持向负荷的正常供电。如图55所示。,可见，当网架结构稍有加强后，可靠性大增，损耗下降，效果是显著的。,华北电力大学电力工程系,25,2019/1/19,5.2 农村电网规划中的容载比,一、容载比的定义,配电网的容载比，是指配电网设备的额定容量Se与所供年平均最高有功功率Pmax之比，一般以R表示，即,变压器和线路是配电网的主要设备，因此，容载比又分为变电容载比和线路容载比,（1）变电容载比。变电容载比的计算式为,RS容载比(kVA/kW)； K1负荷分散系数； K2平均功率因数； K3经济负荷率，新版导则称为变压器运行率； K4储备系数。,上述估算公式及其他各因数在农村电网规划中可以研究使用。,华北电力大学电力工程系,26,2019/1/19,(2)线路容载比。其定义方法与变电容载比类同，但它随配电网 接线和运行方式而变化，
