10kV泉州安平工业综合开发区配网规划.docx
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10kV泉州安平工业综合开发区配网规划
10kV泉州安平工业综合开发区配网规划
作者姓名郭江浩
专业电气工程及其自动化
指导教师姓名韩国政
专业技术职务
目录
摘要1
第一章前言2
1.1编制依据2
1.2规划水平年2
1.3规划范围2
1.4规划目的2
1.5规划内容3
第二章配电网现状及存在问题3
2.1配电网电源和设备现状3
2.2配电网存在的主要问题4
第三章近期和远期负荷预测4
3.1负荷预测概论5
3.2负荷预测方法5
3.3负荷预测的特点6
3.4负荷预测的内容7
3.5近期和远期负荷预测7
第四章规划目标和思路8
4.1规划目标8
4.2规划设计的技术原则8
4.3规划设计思路11
第五章配网规划内容与项目投资12
5.1规划内容12
5.1.110kV豪安线12
5.1.210kV聚贤线14
5.1.310kV嘉华线、安公线16
5.1.410kV鸿滨线、安福I线、安福II线19
5.2土建部分21
5.3规划项目投资匡算22
第六章结论与建议22
参考文献23
摘要
城市配电网是电力系统的重要组成部分，是连接电源和负荷的桥梁，也是城市现代化建设的重要基础设施。
随着我国经济持续发展，很多城市或者城市的部分地区出现了配电网建设既严重滞后于主电网建设的情况。
因此，对城市地区配电网进行合理规划和有效建设，是解决电力供需矛盾、提高供电可靠性的主要途径，具有很高的经济效益和社会效益。
本论文研究泉州安平工业综合开发区配电网的规划工作，包括配电网的现状分析、负荷预测及规划方案的设计。
文中首先对规划目的及内容做了简介，然后对泉州安平工业开发区的配电网现状进行了较为详细的分析，指出了现有配电网络存在的问题。
最后，根据泉州市供电电量和经济发展的趋势，对该地区豪安线、聚贤线等线路进行了规划及土建工作的设计。
关键词：
配电网规划负荷预测
ABSTRACT
Citydistributionnetworkisanimportantpartofthepowersystem,abridgebetweentheelectricalsupplyandtheload.It’salsoanimportantbaseofthecitymodernizeconstruction.Withtherapiddevelopmentoftheeconomy，thedistributionnetworkconstructionseriouslylagsbehindthemainnetworkconstructioninmanycities.Sorationalplanningandeffectiveconstructionofthedistributionnetworkisamainwaytosettletheconflictbetweenthesupplyandrequirement,andtoimprovethereliabilityofpowersupply.Anditwillcreategreateconomicalbenefitandsocialbenefit.
ThispaperhadaresearchontheplanofAnpingcomprehensiveindustrialdevelopmentzoneofQuanzhoudistributionnetwork,includingthepresentsituationanalysis,loadforecastingandthedesignofplanning.Firstly,thispaperintroducedtheobjectiveandcontentofplanning,andthengavethedetailedanalysisofthepresentdistributionnetworkstatusofQuanzhouAnpingindustrialdevelopmentzoneandpointedouttheexistingproblemsofthedistributionnetwork.Finally,accordingtopowersupplyandthetrendofeconomicdevelopment,thispaperplannedtheHaoanline,Juxianlineandotherlinesaswellasdesigningtheconstructionwork.
Keywords：
DistributionnetworkPlanningLoadforecasting
第一章前言
1.1编制依据
1、《晋江市国民经济和社会发展“十二五”计划和2015年规划纲要》
2、《泉州电业局“城市中低压配电网改造技术导则”实施细则》
3、《福建城市中低压配电网建设改造技术导则》
4、《城市电力网规划设计导则》及有关规程规范
1.2规划水平年
规划水平年取近期和远期，即以最终负荷为规划依据。
在远期规划实施后，应达到以下的水平：
1、具有充分的供电能力，能满足各类用电负荷增长的需要。
2、容量之间、有功和无功容量之间比例协调。
3、供电质量、可靠性达到规划目标的要求。
4、建设资金和建设时间取得恰当的经济效益。
5、设备得到更新，网络完善合理，与社会环境协调一致，技术水平达到较先进的现代化程度。
1.3规划范围
1、城市电网规划范围
城网的供电区包括城市的全部地区。
城网规划应以市区电网规划为主要组成部分。
市区是指城市的建成区及远期规划发展地区。
计算城网负荷所用的供电面积，原则上不包括大片农田、山区、水域、荒地等。
市中心区是指市区内人口密集、行政、经济、商业、交通集中的地区。
市中心区用电负荷密度很大，供电质量和可靠性要求高，电网接线以及供电设施都应有较高的要求。
一个城市的城网可根据其中心区的布局、地理条件、负荷密度和送电网电压的选择，划分为几个区域电力网。
市区以外的负荷集中的工业区和城镇可分别建设区域性电力网。
2、本课题城市电网规划范围
根据以上所述城网规划，本课题对安平工业综合开发区的配网规划范围为：
北侧至安平别墅小区外围，东侧与南侧至安海湾，西侧到鸿滨路。
总供电区域近2平方公里。
1.4规划目的
1、城市电网规划目的
城网的规划应着重研究电网的整体。
城网规划的编制，应分析现有城网状况，根据需要与可能，从改造和加强现有城网入手，研究负荷增长规律，解决城网结构中的薄弱环节，扩大城网的供电能力，加强城网的结构布局和设施标准化，提高安全可靠性，做到远近结合、新建和改造相结合、技术经济合理。
2、本课题城市区域规划目的
该区域拥有110kV变电站一座（主变容量分别为16000kVA、20000kVA），10kV配电站10座，110kV送电线路15公里，高低压电缆约40公里，2010年底公司年售电量约9000万千瓦时。
现有居民用户1200多户，工业用户200多户、商业用户近500户。
该片区大部份负荷都没有联络（现安公线与安商线有联络但没有安装自动化）。
因此各回出线均需重新规划，保证在该开发区内的每回馈线都有联络，并且达到N-1实现自动化。
1.5规划内容
1、分析城网布局与负荷分布的现状。
明确以下问题：
（1）供电能力是否满足现有负荷的需要，及其可能适应负荷增长的程度；
（2）供电可靠性；
（3）正常运行时各水平及枢纽点的电压主要线路的电压损失；
（4）各级电压电网的电能损失；
（5）供电设备更新的必要性和可能性。
2、负荷预测
3、确定规划各期的目标及电网结构原则和供电设施的标准化。
包括中、低压配电网改造原则。
4、进行有功、无功电力平衡，提出对城网供电电源点（发电厂、220kV及以上的变电所）的建设要求。
5、分期对城网结构进行整体规划。
6、确定变电所的地理位置、线路路径。
确定分期建设的工程项目。
7、确定调度、通信、自动化等的规模和要求。
8、估算各规划期需要的投资，主要设备的规范和数量。
9、估算各规划期末将取得的经济效益和扩大供电能力以后取得的社会经济效益。
10、绘制各规划期末的城网规划地理位置接线图（包括现状接线图）。
11、编制规划说明书。
第二章配电网现状及存在问题
2.1配电网电源和设备现状
在我国，城市配电系统的电压等级为10kV，升至20kV的研究和试点正在积极进行中。
配电系统对于电力工业和用户来说都是十分重要的，因为它直接与用户相连，且数量多、总投资较高。
配电系统的故障直接影响到用户的可靠供电，据统计配网事故约占电网所有事故的80%一90%。
由于我国电力工业长期存在“重发、轻供、不管用’.的管理模式，造成了配电网建设长期滞后主电网发展，投资比重不合理，配电网建设缺乏各有关部门的协调和长期规划。
现该片区由110kV安平变单个变电站供电，合计14回10kV线路，其中有7回架空线路（水厂线与五里桥线的负荷是供开发区以外），电缆线路的有7回，只有两处联（安公线与安商线、安环线与安立线），该片区负荷主要以工作用电为主目前络。
2.2配电网存在的主要问题
该片区由于线路架设比较早，原有架空线路老化（部分杆件倾斜比较严重），其中安立线为裸铝线，大多数馈线没有联络，供电可靠性不高，出线电缆与主线电缆目前以150mm2为主，载流量较小。
第三章近期和远期负荷预测
负荷预测是城网规划设计的基础。
预测工作应在经常调查分析的基础上，收集城市建设和各行业各业发展的信息，充分研究本地区用电量和负荷的历史数据和发展趋势进行测算，为使预测结果有一定的准确性，可适当参考国内外同类型地区的资料进行校核。
负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未来的用电需求做出预测。
负荷预测包括两方面含义:
对未来需求量（功率）的预测和未来用电量（能量）的预测。
电力需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增容量的大小;电能预测决定发电设备的类型（如调峰机组、基荷机组等）。
负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时一确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成。
负荷预测分近期、中期和远期。
近期还应按年分列，中期和远期可只列期末数据。
由于影响负荷变化的因素太多，预测数据可用高低两个幅值（幅值相差不宜过大）。
为使城网结构的规划设计更为合理，应从用电性质、地理区域或功能分区、电压等级分层等方面分别进行负荷预测。
用电性质分类可按能源部制定的电综4表的统计分类方法进行，也可按城市的实际情况，分成几个大类。
地理区域或功能分区可根据城市行政区、地理自然条件（如山、河流等）、一个或几个变电所的范围划分，也可按城市规划土地的用途功能或地区用电负荷性质等情况适当划分。
分区的原则，主要是便于制定城网在不同时期的改造和发展规划。
分区的面积不必相同，市中心区宜小些，一般可在5km2左右，市郊可大些。
电压等级分层可根据城网所选用的电压等级划分。
计算城网某个电压等级的负荷时，应注意从总负荷中减去上一级电网的线损功率和直配供电（发电厂直供的）负荷。
3.1负荷预测概论
负荷预测是电网规划中的基础工作，是制定电力发展规划的重要依据，其精度的高低直接影响着电网规划质量的优劣。
负荷预测工作要求具有很强的科学性，需要大量反映客观规律性的科学数据，采用适应发展规律的科学方法，选用符合实际的科学参数，以现状水平年为基础，预测未来水平
电力负荷预测，按照作用的不同分为系统电力负荷预测（总量预测）和空间电力负荷预测（负荷分布预测）。
系统电力负荷预测属于战略预测，它决定了规划区未来对电力的需求量和未来电网的供电容量，对供电电源点的确定和发电规划具有重要的指导意义。
空间电力负荷预测是对负荷分布地理位置、时间和数量进行的预测，它是高压变电站选址定容的基础，其准确性决定了规划区电网规划方案的可操作性和适应性。
3.2负荷预测方法
由于电力负荷预测的重要，20世纪80年代后，从事预测方法研究的人越来越多。
为了找到使用方便、精度高、计算快的预测方法，在理论上也开展了广泛的研究。
能应用于负荷预测的方法有很多，较为常用的有年增长率法、饱和负荷密度法等传统方法。
随着人工智能技术的不断发展，又出现了以下几种方法:
模式识别法、神经网络法、模糊预测法、专家系统法等。
这些方法虽然出现较晚，但发展迅速，具有很大的应用潜力。
目前，对中长期负荷预测的研究方法主要有：
a、趋势外推法
趋势外推法只需要负荷本身的历史数据，通过寻找负荷历史数据中的负荷变化规律和特性，并将其变化模式外推到未来进行预测[32]。
该方法需要的数据量小，但由于没有对负荷预测中的随机成分进行统计处理，因此准确度不高。
b、相关分析法
相关分析法是将负荷同各种社会和经济因素等联合起来考虑，通过寻找电力负荷与影响其变化的相关因素之间的关系或数学模型，来达到预测的目的。
其优点是可以清楚地看到可量测因素和负荷增长趋势的关系，但搜集这些相关因素的资料有时比较困难。
c、时间序列分析法
时间序列法将负荷数据当做一个随时间变化的序列进行处理，通过寻找负荷历史数据序列中的变化模式，并将该模式外推到未来进行预测。
当时间过长时会产生较大误差。
d、回归分析法
回归分析法假定负荷同一个或多个独立变量存在因果关系，通过寻找因果关系数学模型，据此预测出将来负荷值。
回归分析模型参数估计技术比较成熟，预过程相对简单。
但一般为避免数据处理过于复杂，常将变量间的关系假定为线性。
e、灰色模型
灰色模型如各随机变化量看作在一定范围内变化的灰色量，通过生成变换关联分析，建立预测模型。
在电力负荷预测中应用也较为广泛。
f、人工智能技术
随着人工智能技术的不断发展和日益完善，人们又提出了模式识别法，组合预法，模糊预测法，专家系统法，神经网络法等方法。
这些方法发展尚不成熟，但具有很大的应用潜力。
3.3负荷预测的特点
由于负荷预测是根据电力负荷的过去和现在推测它的未来数值，所以，负荷预测
工作所研究的对象是不确定事件。
这就使负荷预测具有以下明显的特点:
a、不准确性
因为电力负荷未来的发展是不肯定的，受到多种多样复杂因素的影响，而且各种影响因素也是发展变化。
人们对于这些发展变化不能完全预先估计，因此决定了预测结果的不准确性或不完全准确性。
b、条件性
各种负荷预测都是在一定的条件下作出的。
对于条件而言，又可分为必然条件和假设条件两种，如果真正掌握了电力负荷的本质规律，那么预测条件就是必然条件，所作出的预测往往是比较可靠的。
而在很多情况下，由于符合未来发展的不肯定性，所以就需要一些假设条件，对预测结果加以一定的前提条件，更有利于用电部门使用预测结果。
c、以时间性
各种负荷预测都有一定的时间范围，因为负荷预测属于科学预测的范畴，因此，要求有比较确切的数量概念，往往需要确切地指明预测的时间。
d、多方案性
由于预测的不准确性和条件性，所以有时要对符合在各种情况下可能的发展状况进行预测，就会得到各种条件下不同的负荷预测方案。
3.4负荷预测的内容
（1）城市总体规划中有关人口、用地、能源、产值、居民收入和消费水平以及各功能分区的布局改造和发展规划（包括各类负荷所计划发展的建筑面积和土地利用比率）等。
（2）市计划、统计部门以及气象部门等提供的有关历史数据和预测信息。
（3）电力系统规划中电力、电量的平衡，电源布局等有关资料。
（4）全市及各级分区分块、分电压等级按用电性质分类的历年用电量、高峰用电量和负荷、典型日负荷曲线及电网潮流图。
（5）各级电压变电所、大用户变电所及配电所（包括杆架变压器）的负荷记录和典型负荷曲线、功率因数。
（6）大用户的历年用电量、负荷、装接容量、合同电力需量、主要产品产量和用电单耗。
（7）大用户及其上级主管部门提供的用电发展规划，计划新增和待建的大用户名单、装接容量、合同电力需量、时间地点。
国家及地方经济建设发展中的重点项目及用电发展资料。
（8）当电源及供电网能力不足，造成供不出电时，应根据有关资料估算出潜在负荷的情况。
由于负荷预测、归类分析工作量大，且需要经常更新数据，宜应用计算机进行。
3.5近期和远期负荷预测
由于规划区的分类电量负荷数据无法从总的分类数据中剥离，因而也就无法进行分类电量负荷预测，也就无法进行负荷分布；由于负荷分布是进行中压配电网规划的重要依据，没有进行负荷分布预测就对中压网进行规划是不科学的。
在对己收集到的资料进行分析后，考虑到规划区的地理状况，大部分用地性质、开发程度、道路网架已经基本固定且不会有大的调整，因此采取如下思路：
首先根据远期负荷分布情况得到所划分中区的负荷，再根据现状配变负荷得到现状中区的负荷情况，结合近期中压负荷增长情况考虑中区负荷发展速度的不同，分别设置不同增长率以模拟各中区负荷发展，得到近期负荷分布情况，并和近期总负荷预测结果相互校核。
本课题中该片区目前最高负荷为17MW，预测最终该片区预计负荷为22MW（按目前的当地面积来计算110W/m2），容载比为1.6，以后可考虑再继续增容原有一台主变。
第四章规划目标和思路
4.1规划目标
1、按照省公司提出的“高起点、高标准、高档次、生态型、前瞻化”要求，在优化网络结构的同时，所选的设备应是技术先进、安全可靠、有一定前瞻性。
2、配网结线清晰，调度灵活，供电区域明确，负荷分配合理，并能实现“手拉手”或多分段的环网结构，且使配网结构能满足实施自动化的要求。
3、道路全采用电缆化敷设（可分步实施）。
4、主干线尽量考虑能有二个及以上电源点供电，其载流量应有一定的互供支援能力，馈线应尽量达到“N-1”的安全准则。
正常情况下配变负荷按70％额定容量分配。
使供电可靠率RS1≥99.98％。
5、首末端用户供电电压质量应满足要求，用电综合电压合格率达96％，其中A类电压合格率≥98％。
6、提高供电能力，满足规划期内负荷增长的需要。
7、10kV主干线平均供电半径应在3km范围内，同时要加大导线截面积，降低线损，使综合线损率控制在≤5％。
4.2规划设计的技术原则
结构是规划设计的主体，应根据配变建设规模、规划负荷密度以及各地的实际情况，合理选择和具体确定电压等级、供电可靠性的要求、接线方式、点线配置等技术原则。
1、电压等级
电压等级和最高一级电压的选择，应根据现有实际情况和远景发展慎重研究后确定，应尽量简化变压层次，标称电压应符合国际标准。
送电电压为220kV，高压配电电压为110、63、35、kV，中压配电电压为10kV，低压配电电压为380/220V。
选用电压等级时，应尽量避免重复降压。
现有的非标准电压应限制发展，合理利用，并分期分批进行改造。
除在改造的过渡期间外，一个地区同一电压城网的相位排列和相序应相同。
现有供电容量严重不足或老旧设备需要全面进行技术改造时，可采取升压措施。
但必须认真研究升压改造的技术经济合理性。
2、供电可靠性
（1）规划考虑的供电可靠性是指电网设备停运时，对用户连续供电的可靠程度，应满足下列两个目标中的具体规定：
1）电网供电安全准则。
2）满足用户用电的程度。
（2）配电网的供电安全采用N－1准则，即：
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和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。
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恢复供电。
（3）上述N－1安全准则可以通过选取电网和变电所的接线及设备运行率T达到。
T的定义为：
（4.1）
具体计算为：
1）220～35kV变电所：
应配置两台或以上变压器，当一台故障停运时，其负荷自动转移至正常运行的变压器，此时变压器的负载不应超过其短时容许的过载容量，以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移至中压电网。
符合这种要求的变压器运行率可用下式计算：
（4.2）
式中T——变压器运行率；
K——变压器短时的容许过载率；
N——变压器台数；
P——单台变压器额定容量。
条件为短时内将变压器的过载部分转移至电网，需要转移的容量L为：
（4.3）
当实际能向电网转移的负荷小于L时，则应选用较计算结果为小的运行率。
变压器短时允许的过载率应根据制造厂提供的数据，参照该变压器预计的全年实际负荷曲线，以过载而不影响变压器的寿命为原则来确定。
在缺乏数据的情况下，一般可取过载率为1.3，过载时间为2小时，计算结果为：
当N＝2时，T＝65％；
当N＝3时，T＝87％（近似值）；
当N＝4时，T＝100％（近似值）。
变电所中变压器愈多，其利用率愈高。
但当变压器为三台以上时，则应采取措施，使停运变压器的负荷能平均分配至其他运行中的变压器。
2）10kV/380V配电所：
10kV/380V户内配电所宜采用两台及以上变压器，有条件时低压侧可并联运行。
10kV/380V杆架变压器故障时，允许停电，但应尽量将负荷转移至邻近电网。
3）高压（包括220kV）线路：
应由两个或两个以上回路组成，一回路停运时，应在一次侧或二次侧自动切换供全部负荷而不超过设备的短时容许过载容量，并通过下一级电网操作转移负荷，解除设备的过载运行，线路的运行率为：
（4.4）
式中N——线路回路数；
K——短时容许过载率，可根据各地的现场运行规程规定。
4）中压配电网：
a.架空配电网为沿道路架设的多分段、多连接开式网络，每段有一个电源馈入点，当某一区段线路故障停运时将造成停电，但应尽快隔离故障，将完好部分通过联络开关向邻近段线路转移，恢复供电。
线路的运行率：
（4.5）
式中M——线路的预留备用容量，即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷；
K——短时容许过载率；
P——额定容量。
T的数值不应大于1。
b.电缆配电网一般有两种基本结构：
①多回路配电网，其运行率与（3）同；②开式单环配电网，其运行率计算与双回路同。
但环网故障时，需经过倒闸操作恢复供电，时间较长。
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。
如采用时，应根据用户要求，给予必要的保安电源，电压和容量可与用户协商决定。
5）低压配电网。
与中压配电网同，但故障转移负荷时应核算末端电压降是否在允许的标准以内。
（4）要对变电所作进出线容量的配合和校核。
变电所初级进线总供电能力应与初级母线的转供容量和主变压器的允许过负荷容量相配合，并满足供电可靠性的要求。
变电所的次级出线总送出能力应与主变压器的允许过负荷容量相配合，并满足供电可靠性的要求。
校核事故运行方式时，应考虑事故允许过负荷，以节约投资。
（5）当现有电网的供需矛盾突出时，在近期规划中可尽量利用供电设备的容量以解决负荷的需求，规划时可采用较4.2.3计算结果为高的设备运行率。
即在事故时切除部分负荷，使设备过载率限制在规定之内。
其运行率为：
（4.6）
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