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输变电设施基本知识(5)

[日期:2010-10-14]   来源:国家电网  作者:   [字体: ]

问题5:为什么有必要将变电站与相应的进出线路设置在城市人口密集地区?

为什么输变电工程有必要建在城市人口密集地区,而不是全部建在偏僻的郊区或农村,这是很多公众关心的问题。

    首先介绍两个专业术语:负荷密度与经济供电半径。

    负荷密度是表征负荷分布密集程度的量化参数,它是每平方公里的平均用电功率数值,以MW/km2计量。根据《城市电力网规划设计导则》,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。负荷密度是负荷预测的常用方法。一般并不直接预测整个城市的负荷密度,而是按城市区域或功能分区,首先计算现状和历史的分区负荷密度,然后根据地区发展规划和各分区负荷发展的特点,推算出各分区各目标年的负荷密度预测值。至于分区中的少数集中用电的大用户,在预测时可另作点负荷单独计算。由于城市的社会经济和电力负荷常有随同某种因素而不连续(跳跃式)发展的特点,因此应用负荷密度法是一种比较直观的方法。

    由于输电线路在输送功率时,沿线会产生电压降。因此不同电压等级的线路,按受电端电能质量的要求,有最大供电距离(即供电半径)的限制。经济供电半径是基于规划期限内,单位供电面积所需总计算费用最低的线路供电范围。此供电半径具有最佳的经济效益。总计算费用包括送变电工程与线路工程建设投资以及各项工程的折旧维护费用和运行寿命期的电能损耗费用。这一指标与负荷密度密切相关,也与社会电价密切相关。

    变电站的选址在满足电能质量的前提下,必定会受负荷分布和供电半径要求的制约,不可能随意远离人口密集地区。对于所有电压等级的变电站选址而言,负荷分布是一个重要考虑因素、甚至是一个决定性的因素,因为网络结构、城乡规划等因素最终均表现在负荷分布这一因素之中。

    我国城市中心区特别是人口密集区的负荷密度近年来呈现跳跃式的增长。进入20世纪90年代以后,上海、北京、广州等经济率先发展的城市,市内特别繁华区负荷密度迅速增加,已达到10~50MW/km2。根据相关资料,长沙市的平均负荷密度已达到6.06MW/km2刘友强,李欣然.变电站经济容量和经济供电半径的探讨.广东电力,2005,18(11):7-9;广州市市中心区的规划平均负荷密度为30MW/km2以上,郊区规划平均负荷密度为1~10MW/km2,远郊区为1MW/km2以下。北京、上海及国外部分城市负荷密度参见表1-3。

 

表1-3  国内、外部分城市负荷密度统计表

续表

    注  北京为2005年数据,国外城市为20世纪90年代中期数据,上海为2010年预测数据。

    我国相关规范中规定的线路电压等级与输送容量及输送距离(即经济供电半径)之间的关系参见表1-4。

表1-4  线路电压等级与输送容量及输送距离的关系

    目前,我国中压配电网绝大部分均为10kV电压等级,其对应的输送容量为0.2~2.0MW,对应的输送距离为6~20km。简单地计算一下,输送距离6km对应的一个圆形区域的面积为113.04km2,而一回10kV线路输送容量为2.0MW,对应的负荷密度只为0.018MW/km2。即使考虑向同一个区域送出20回10kV线路,对应的负荷密度也仅为0.35MW/km2。这远小于现在我国城市的平均负荷密度,更是远远小于我国城市人口密集区的负荷密度。为满足我国城市区域特别是人口密集区高负荷密度的用电需求,只能大幅缩小供电半径。

    根据相关的计算分析,按10kV中压配电考虑,长沙市全市区的平均供电半径为1.376km;广州市番禺片区供电半径为1.5km,花都片区供电半径为1.1km。

    城市人口密集地区其实就是负荷密度极高的地区。为了满足城市人口密集地区不断增加的电力需求,确保供电质量与电力供应的可靠性,必须考虑变电站与变电站之间的电气连接。从上述需要出发,两个110kV变电站之间的最大距离大概就是供电半径的两倍。因此,人口密集区建设110kV变电站乃至220kV变电站及与之相配套的进出线,已成为必然的要求。

    同时,根据《城市电力网规划设计导则》的要求,变电站及相应进出线路的选址要考虑电力供应的可靠性要求,这包括减少因检修、故障等原因造成的停电次数、对供电用户连续供电的可靠程度;变电站之间要有有效的联结,便于系统的控制与管理。要符合电网供电安全准则,即城市高、中压安全供电通常采用N-1准则,在供电安全特别重要的地方采用准N-2 准则或N-2准则。

    所谓N-1准则,即是为正常运行方式下的电力系统中任一元件(如线路、发电机、变压器等)无故障或因故障断开,电力系统应能保持稳定运行和正常供电,其他元件不至于过负荷,并保证电压和频率均在允许范围内。这就要求按电网规划,在一定距离内设置多个互为支持的变电站,以及相应的连接各变电站或变电站与用户间的电力线路。这就是变电站与相应的进出线有必要设置在城市人口密集地区的原因。





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