《城市电力网规划设计导则》.docx

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《城市电力网规划设计导则》

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D

前言

《城市电力网规划设计导则》是编制和审查城市电力网（以下简称城网）规划的指导性文件，其适用范围为国家电网公司所属的各网省公司、城市供电公司。

本导则是在原能源部和建设部于1993年3月颁发的《城市电力网规划设计导则》的基础上进行修改和补充而成的。

本导则是各网省公司、城市供电公司制定城网规划设计细则的依据。

本导则的附录A、附录B、附录C、附录D为资料性附录。

本导则由国家发展策划部提出并负责解释。

本导则由国家电网公司科技部归口。

本导则起草单位：

国家电网公司发展策划部、中国电力科学研究院、国网北京经济技术研究院。

本导则主要起草人：

王怡萍、江峰青、范明天、张祖平、吴国良、沈晓凡、林海雪、李敬如、王颂虞、蓝毓俊、关城、鄂宝民。

城市电力网规划设计导则

1总则

1.1本导则是编制和审查城市电力网（以下简称城网）规划的指导性文件，其适用范围为国家电网公司所属的各网省公司、城市供电公司。

1.2城网是城市行政区划内为城市供电的各级电压电网的总称。

城网是电力系统的主要负荷中心，作为城市的重要基础设施之一，与城市的社会经济发展密切相关。

各城市应根据《中华人民共和国城市规划法》和《中华人民共和国电力法》的相关规定，编制城网规划，并纳入相应的城市总体规划和各地区详细规划中。

1.3城网规划是城市总体规划的重要组成部分，应与城市的各项发展规划相互配合、同步实施，做到与城市规划相协调，落实规划中所确定的线路走廊和地下通道、变电站和配电室站址等供电设施用地。

1.4城网规划的目的是通过科学的规划，建设网络坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活、节能环保、经济高效的城市电网，不断提高城网供电能力和电能质量，以满足城市经济增长和社会发展的需要。

1.5城网规划应做到远近结合、协调发展、适度超前、标准统一，有明确的分期规划目标，实施后达到以下水平：

1.5.1具有充足的供电能力，能满足国民经济增长和城市社会发展对负荷增长的需求，有利于电力市场的开拓和供售电量的增长。

1.5.2网架结构坚强合理、分层分区清晰，有较强的适应性，并具备一定的抵御各类事故和自然灾害的能力。

1.5.3城网与上级输电网相协调；各级变电容量相协调；各级短路水平相协调；有功和无功容量相协调；二次规划与一次规划相协调。

1.5.4输、变、配电投资规模达到经济合理、比例适当，更好地体现城网的社会效益和企业效益。

1.5.5设计标准规范，设备优良可靠，技术先进适用，体现区域差异，技术经济指标合理，与社会环境相协调。

1.6城网规划工作要充分吸收和利用国内外城网规划的先进经验和技术，逐步采用计算机辅助决策系统，不断提高城网规划设计工作的效率和水平。

1.7本导则是各网省公司、城市供电公司制定城网规划设计细则的依据。

1.8本导则是在原能源部和建设部于1993年3月颁发的《城市电力网规划设计导则》的基础上进行修改和补充而成的。

2规划的编制和要求

2.1城网规划范围

2.1.1城网的供电区域指城市行政区划的全部地区，包括市辖区和下辖县（市）。

城网经营企业的城网规划范围涵盖其所属供电区域。

2.1.1.1计算城网负荷所对应的供电面积，可根据规划期的不同，分建成区和规划区。

2.1.1.2城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。

城市中心区用电负荷密度大，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。

2.1.1.3城网规划设计时，可根据城市布局、供电企业供电区域、地理条件、负荷密度和输电网电压的选择，将城网划分为若干个分区电网。

2.1.1.4对负荷集中且密度大的工业区（或开发区）和乡镇可建设分区电网。

2.1.2城网由输电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网组成。

各类电网可供选择的电压等级可参照4.1.2。

2.1.3城网应简化电压等级，减少变压层次；大中城市的城网电压等级宜为4～6级，小城市宜为3～4级；对现有城网中存在的非标准电压等级，应采取限制发展、合理利用、逐步改造的原则。

2.1.4城网规划设计的范围应注意与输电网规划相区分和协调。

2.2规划年限和各阶段的要求

2.2.1城网规划年限应与国民经济发展规划和城市总体规划的年限一致，一般规定为近期（5年）、中期（10～15年）、远期（20～30年）三个阶段。

2.2.2近期规划应着重解决城网当前存在的主要问题，逐步满足负荷需要，提高供电质量和可靠性。

要依据近期规划编制年度计划，提出逐年改造和新建的项目。

2.2.3中期规划应与近期规划相衔接，预留变电站站址和通道，着重将现有城网结构有步骤地过渡到目标网络，并对大型项目进行可行性研究，做好前期工作。

2.2.4远期规划主要考虑城网的长远发展目标以及电力市场的建立和发展，进行饱和负荷水平的预测研究，并确定电源布局和目标网架，使之满足远期预测负荷水平的需要。

2.3规划的编制流程

规划编制的主要流程如下：

（1）城网现状分析；

（2）负荷预测；

（3）制定技术原则；

（4）电力（电量）平衡；

（5）确定远期电网的初步布局，作为编制分期规划的发展目标；

（6）根据预测负荷和现有的电网结构，经过分析计算，编制近期的分年度规划和中期规划；

（7）根据近、中期规划确定的最后阶段的城网规模和远期预测的负荷水平，编制远期规划（参见附录A规划编制流程示意图）。

2.4规划的主要内容

2.4.1城网现状分析

主要分析城市的功能定位、社会经济发展情况、城网的布局以及负荷分布的现状。

明确以下问题：

（1）供电能力（包括外部来电和当地电源）能否满足现有负荷的需要，能否适应负荷的增长；

（2）现有电网的供电可靠性能否满足用户的要求（主要考虑N-1准则的供电可靠性，故障条件下转供负荷的能力），社会经济发展是否对电网提出了更高的可靠性要求；

（3）现有电网正常运行时的电压水平及主要线路的电压损失是否在规定的范围之内；

（4）现有电网各电压等级电网的电能损失是否在规定的范围之内；

（5）现有电网的网络结构和供电设备是否需要更新和改造。

2.4.2负荷预测

进行负荷预测，包括总量、分区和空间负荷预测。

由于影响负荷需求的不确定性因素较多，负荷预测可采用多种方法进行。

应该提出2～3个预测方案，并选定一个方案作为城网规划设计的基础。

2.4.3规划目标和技术原则

确定规划各分期的目标、电网结构的原则、供电设施的标准，及技术原则，其中规划技术原则应具有一定的前瞻性、适应性、差异性。

2.4.4电力（电量）平衡

进行有功（无功）电力和电量平衡，提出对城网供电电源点（220kV及以上的变电站、（地方）发电厂等）的建设要求。

2.4.5分期规划

通过科学计算校核（如潮流计算、N－1校核、短路电流计算等，必要时还应进行稳定计算校核），进行多方案技术经济比较，提出新建变电站的站点位置、线路路径方案，最终确定分期末及各规划水平年的目标网架，并给出电网现状及各分期末的城网规划地理接线图和潮流图。

具体的编制内容如下：

2.4.5.1输电网和高压配电网规划

城市电网规划中所涉及的输电网，是指在城市行政区域范围内的输电网站点和线路。

（1）编制远期初步规划。

根据远期预测的负荷水平，按远期规划所应达到的目标（如供电可靠性等）和本地区已确定的技术原则（包括电压等级，供电可靠性和接线方式等）和供电设施标准，初步确定远期电网布局，包括以下内容：

a．规划变电站的容量和位置；

b．现有和规划变电站的供电区域；

c．高压线路的路径和结构；

d.所需的电源容量和布局（根据上一级电网的规划，提出对发电厂和电源变电站的要求）。

（2）编制近期规划。

从现有的电网入手，将基准年和目标年的预测负荷分配到现有或规划的的变电站和线路，进行电力潮流、短路容量、无功优化、故障分析、电网可靠性等各项验算，检查电网的适应度。

针对电网出现的不适应问题，从远期电网的初步布局中，选取初步确定的项目，确定电网的改进方案。

（3）编制中期规划。

做好近期规划后，然后在近期末年规划电网的基础上，将基准年和中期规划目标年的预测负荷分配到变电站上，进行各项计算分析，检查电网的适应度。

从远期电网的初步布局中选取初定的项目，确定必要的电网改进方案，做出中期规划。

（4）编制远期规划。

以中期规划的电网布局为基础，依据远期预测负荷，经各项计算后，编制远期规划。

远期规划是近、中期规划的积累与发展，因受各种因素的影响，远期规划原定的初步布局必将会有所调整和修改。

2.4.5.2中压配电网规划

城市中压配电网应根据变电站布点、负荷分布、负荷密度和运行管理的需要制定近期规划。

其步骤如下：

（1）根据变电站布点、负荷密度、供电半径将城市分成若干相对独立的分区，并确定变电站的供电范围。

（2）根据分区负荷预测及负荷转供能力的需要，确定中压线路容量及电网结构。

（3）为适应中压配电网安全可靠供电要求，应结合中压配电网结构同步开展配网自动化规划。

2.4.5.3低压配电网规划

低压配电网规划直接受到小范围区域负荷变动的影响，而且可以在短期内建成，一般只需制定近期规划。

2.4.6确定建设规模

（1）确定变电站的站址、容量及无功补偿容量；确定线路的路径和线径；确定分期建设的工程项目及其建设规模。

（2）给出调度自动化、配电网自动化、营销系统、继电保护、通信网络等专项规划的规模和要求。

2.4.7确定投资规模

根据建设规模估算相应项目的投资水平，确定各电压等级的投资规模，汇总各规划水平年需要的静态投资，得到城网规划总投资。

2.4.8经济评价

进行规划项目的财务评价和社会效益评价，分析规划项目的可行性。

2.4.9编写城网规划说明书

根据上述内容的结果，编制规划报告书。

2.5规划的修正

城网规划的不确定因素很多，因此必须按负荷的实际变动和规划的实施情况，对规划每年进行滚动修正。

为适应城市经济和社会发展的需要，远期规划一般每五年修编一次，近期规划应每年做滚动修正。

有下列情况之一时，必须对城网规划的目标及电网结构和设施的标准进行修改，并对城网规划作相应的全面修正：

（1）城市规划或电力系统规划进行调整或修改后；

（2）预测负荷有较大变动时；

（3）电网技术有较大发展时。

2.6规划的编制、审批和实施

2.6.1城网规划的编制要以城市总体规划为依据，由供电企业完成，并报上级相关部门审定。

2.6.2城网规划由当地政府城市规划主管部门综合协调，经人民政府审批后，纳入城市总体规划和各地区详细规划中。

2.6.3城网规划的实施应根据城市建设与改造的统一规划来安排。

供电企业应与城建部门密切配合，统一安排供电设施用地，如：

变（配）电站、线路走廊（包括电缆通道），以及在城市大型建筑物内或建筑物群中预留配电室和营业网点的建筑用地。

2.6.4城网建设中的线路走廊、电缆通道、变（配）电站等用地应上报城市规划管理部门预留（给出预留用地的具体位置并切实纳入城市用地规划）。

3负荷预测与电力（电量）平衡

3.1一般规定

3.1.1负荷预测是城网规划设计的基础，包括电量需求预测和电力需求预测两部分内容。

负荷预测工作应在长期调查分析的基础上，收集和积累本地区用电量和负荷的历史数据以及城市建设和各行各业发展的信息，充分研究国民经济和社会发展各种相关因素与电力需求的关系。

预测结果可适当参考国内外同类型地区的资料进行校核，使之具有较高的合理性和准确性。

（注：

本导则所用负荷一般指年最大负荷。

）

3.1.2负荷预测需收集的资料一般包括以下的内容：

（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等。

（2）市政规划、统计和气象部门等提供的与社会经济发展、国民收入水平、环境气象条件等有关的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）城市市辖区、下辖县（市）的分区负荷资料，包括全市、分区、分电压等级、分用电性质的历年用电量和历年峰荷数据，典型日负荷曲线以及当前电网潮流分布图。

（5）各电压等级变电站、大用户变电站及配电室的负荷记录和典型负荷曲线、功率因数等。

（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）大用户或其上级主管部门提供的用电发展规划，包括计划新增和待建的大用户名单、装接容量、合同电力需量；国家及地方经济建设发展中的重点项目及用电发展，具体项目的时间地点。

（8）当电源及供电网能力不足时，根据有关资料估算出潜在限电负荷的情况。

（9）国内外经济发达地区且规模相当的城市的电量、负荷数据，以及其它相关数据。

（10）新能源技术以及错峰填谷、分时电价等需求侧管理措施的采用对电力负荷的影响。

3.1.3进行规范的负荷数据监测、统计、分类和积累，进行社会发展相关资料的积累，为规划的滚动修编提供准确、完整的历史数据，以便总结经验，不断提高城网规划的可行性和可操作性。

由于负荷预测分析工作量大，而且负荷数据需长期保存并不断更新，因此需建立负荷数据库管理系统，采用计算机网络技术并结合地理信息系统等，对数据进行采集、统计、分析。

3.1.4负荷预测分近期、中期和远期（年限与城网规划的年限一致）。

按阶段考虑，近期负荷预测结果应逐年列出，中期和远期可只列出规划末期数据。

远期宜着重考虑城市及各分区的饱和负荷密度和饱和负荷的预测，确定最终负荷规模。

3.1.5为使城网结构的规划设计更为合理，还应给出分区的负荷预测结果以及分电压等级的负荷预测结果。

3.2预测思路和方法

3.2.1对现状和历史的负荷、电量进行统计分析，作为预测依据的原始数据。

对其中一些明显不符合规律的个别数据，应尽可能事先进行修正处理。

3.2.2应从用电性质、地理区域或功能分区、电压等级等几方面考虑负荷预测问题。

（1）用电性质分类可按产业结构的统计分类方法进行（第一、第二、第三产业用电和居民生活用电），也可按城市的实际情况，分成几个大类，具体分类方法可参照《城市电力规划规范》（GB50293）中的城市用电负荷分类标准。

（2）地理区域分区可根据城市行政区、地理自然条件（如山、河流等）、按一个或几个变电站的范围划分；功能区域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。

分区的主要依据是电压等级、负荷密度以及区域所处的位置。

（3）计算城网某个电压等级的负荷时，应采用该电压等级供电的实际负荷，或从上一电压等级的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）负荷并减去同级电压转供周边县区的负荷（应为同一时刻负荷）。

3.2.3负荷预测工作，可从全面和局部两方面进行。

一是对全市总的电量需求和电力需求进行全面的宏观预测，二是对各分区的电量需求和电力需求进行局部预测。

在具体预测时，还可将各分区中的一般负荷和大用户分别预测，一般负荷可作为均匀分布负荷，大用户则作为点负荷。

各分区负荷综合后的总负荷，在考虑同时率的影响后，还应与宏观预测的全区总负荷进行相互校核。

3.2.4在中、低压配电网规划中还要做好具体地块负荷的分布预测，即需将分区的负荷预测结果分解落实到各地块中，以利于变电站的布点和电网的布局。

3.2.5负荷预测工作宜先进行电量需求预测，再进行电力需求预测。

一般先进行各目标年的电量需求预测，再根据年综合最大负荷利用小时数求得最大电力需求的预测值，也可按典型负荷曲线，得出各时间断面的电力负荷值。

3.2.6负荷预测常用方法有：

单耗法、弹性系数法、外推法、自然增长法、综合用电水平法、负荷密度法、相关法等。

可根据各城市的负荷预测的条件和各电压等级的实际需要，综合选用适用的预测方法，并相互校核、补充。

3.2.7负荷预测的其它修正方法

在大用户电量所占比重较大的城市，可采用大用户加自然增长法。

该方法是根据大用户（包括新增大用户、新开发区）实际需电量，并利用一般用户历年的电量数据，加以延伸，推测各目标年的用电量。

3.3电力（电量）平衡

3.3.1城网规划以电力平衡为主。

对于受电电源不确定因素较多的特大城市和大城市，既要进行电力平衡计算，也要进行电量平衡计算，可使城网规划的结果更加合理。

3.3.2城网规划的电力平衡应分电压等级进行。

根据预测的负荷水平（电力需求预测）和分布情况，与电力系统规划安排的电源容量和需安排的主变容量进行电力平衡。

3.3.3电力平衡应按目标年分阶段分区进行。

电力平衡时，应与上级电力规划部门共同确定：

（1）网外购受电协议与计划（含电量和电力）；

（2）为电力系统供给的电源容量和变电容量考虑的必要的备用容量；

（3）变电站的站址及主变负荷；

（4）地区发电厂、热电厂、用户自备电厂接入城网的电压等级，接入方式和供电范围；

（5）电源点（包括变电站站点）和有关线路以及相应配套工程的建设年限、规模及进度。

3.3.4水电能源的比例较高时，电力平衡应根据水火电源在不同季节的构成比例，分丰期、枯期进行平衡。

处于城网中心的大型电厂，亦应按多种开机方式分别进行平衡，以利于规划电网具有较强的吞吐能力和适应能力。

3.3.5进行无功电力平衡时，应考虑分层分区就地平衡的原则。

4规划设计的技术原则

城网结构是规划设计的主体，应根据城市的社会经济发展水平和建设规模、负荷增长速度、规划负荷密度、环境保护等要求，以及各地的实际情况，合理选择和具体确定电压等级序列、供电可靠性、容载比、城网接线、中性点运行方式、无功补偿和电压调整、短路水平、电压损失及其分配、节能环保、通信干扰等技术原则。

4.1电压等级

4.1.1城网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。

城网应尽量简化变压层次、优化配置电压等级序列，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。

4.1.2城网的标称电压应符合国家标准《标准电压》（GB156）。

原则上，输电电压为220kV及以上，高压配电电压为35kV、66kV、110kV，中压配电电压为10kV、20kV，低压配电电压为380/220V。

考虑到大型及特大型城市近年来电网的快速发展，中压配电电压可扩展至35kV，高压配电电压可扩展至220kV、330kV乃至500kV。

4.1.3现有输（配）电容量、站点和线路走廊资源等严重不足，或老旧设备需要全面进行技术改造时，高中压配电系统可采取升压措施，但必须认真研究升压改造的技术实施方案和技术经济合理性。

4.2供电可靠性

4.2.1城网规划考虑的供电可靠性是指对用户连续供电的可靠程度，应满足下列两个方面中的具体规定：

（1）电网供电安全准则。

（2）满足用户用电的程度。

4.2.2电网供电安全准则。

城网的供电安全采用N-1准则，即：

（1）变电站中失去任何一回进线或一台降压变压器时，不损失负荷；

（2）高压配电网中一条架空线，或一条电缆，或变电站中一台降压变压器发生故障停运时：

a．在正常情况下，不损失负荷；

b．在计划停运的条件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）中压配电网中一条架空线，或一条电缆，或配电室中一台配电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，以及供电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。

（4）低压配电网中，当一台变压器或低压线路发生故障时，允许部分停电，待故障修复后恢复供电。

4.2.3N-1安全准则可以通过调整电网和变电站的接线方式和控制设备正常运行时的最高负载率T达到。

T的定义为：

（4-1）

式中T——变压器负载率（％）；

cosφ——负载的功率因数；

具体计算为：

（1）500～35kV变电站：

最终规模应配置2～4台变压器，当一台变压器故障或检修停运时，其负荷可自动转移至正常运行的变压器，此时正常运行变压器的负荷不应超过其额定容量，短时允许的过载率不应超过1.3，过载时间不超过2小时，并应在规定时间内恢复停运变压器的正常运行。

负荷侧可并列运行的变压器负载率可用下式计算：

（4-2）

式中：

T—变压器负载率（％）；

N—变压器台数；

P—单台变压器额定容量（kVA）；

K—变压器过载率（可取1.0～1.3）.

当N=2时，T=50～65%；

当N=3时，T=67～87%；

当N=4时，T=75～100%；

变电站中负荷侧可并列运行的变压器数越多，其利用率越高，但对负荷侧断路器遮断容量的要求也越高；对负荷侧不可并列运行的变压器，其负载率与母线接线方式有关。

（2）高压（包括220kV及以上）线路：

应由两个或两个以上回路组成，一回路停运时，应在两回线之间自动切换，使总负荷不超过正常运行线路的安全电流限值（热稳定电流限值），线路正常运行时的最大负载率应控制为：

（4-3）

式中N——同路径或同一环路的线路回路数；

（3）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。

虽然每段有一个电源馈入点，当某一区段线路故障停运时仍将造成停电。

为了能够隔离故障，达到将完好部分通过联络开关向邻近段线路转移，恢复供电的目的，线路正常运行时的最大负载率应控制为：

（4-4）

式中：

M—线路的预留备用容量（kW），即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷；

P—对应线路安全电流限值的线路容量（kW）。

b．电缆配电网一般有两种基本结构：

①多回路配电网，其应控制的最高负载率与公式（4-3）相同；②开环运行单环配电网，其正常运行时应控制的最大负载率计算与双回路相同。

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。

（4）中压配电室：

户内配电室宜采用两台及以上变压器，并应满足“N－1”准则的要求；杆架变压器故障时，允许停电。

（5）低压配电网：

原则上不分段，不与其它台区低压配电网联络。

对于建筑物内消防、电梯等要考虑备用电源时可例外。

4.2.4为了满足供电可靠性的要求，要对变电站作进出线容量的配合和校核，变电站主变一次侧进线总供电能力应与主变一次侧母线的转供容量和主变压器的额定容量相配合。

变电站的次级出线总送出能力应与主变压器的额定容量相配合，并留有适当的裕度，以提高电网运行的灵活性。

校核事故运行方式时，可考虑事故允许过负荷，以适当发挥设备潜力，节省投资。

4.2.5满足用户用电的程度。

为了提高用户用电的满意度，电网故障造成用户停电时，原则上允许停电的容量和恢复供电的目标是：

（1）两回路供电的用户，失去一回路后应不停电；

（2）三回路供电的用户，失去一回路后应不停电，再失去一回路后，应满足50%～70%用电；

（3）一回路和多回路供电的用户，电源全停时，恢复供电的时间为一回路故障处理的时间；

（4）开环网路中的用户，环网故障时需通过电网操作恢复供电的时间为操作所需的时间。

考虑具体目标时间的原则是：

负荷愈大的用户或供电可靠性要求愈高的用户，恢复供电的目标时间应愈短。

可分阶段规定恢复供电的目标时间。

随着电网结构的改造和完善，恢复供电的目标时间应逐步缩短，若配备自动化装置时，故障后负荷应能自动切换。

4.3容载比

4.3.1容载比是某一供电区域，变电设备总容量（kVA）与对应的总负荷（kW）的比值。

合理的容载比与恰当的网架结构相结合，对于故障时负荷的有序转移，保障供电可靠性，以及适应负荷的增长需求都是至关重要的。

同一供电区域容载比应按电压等级分层计算，但对于区域较大，区域内负荷发展水平