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摘要：社会经济迅速发展、人民的生活用电需求增加对城市电网的建设提出了更高的要求。尤其是现代化的城市，更加离不开安全稳定、供电质量高的电力系统做支撑。电力的负荷预测和城市电网的规划是电力系统计划用电、调度等部门的基础工作之一，其重要性早己经为人们所知。近几年来，随着中小城市面积的不断扩展，尤其是较晚起步的城市，其薄弱的电网基础已经不能满足人们日益增长的用电需要。本文以城市电网的网架规划、变电站布点、线路路径的选择、网架结构、无功规划等几个方面浅谈电网规划设计。
关键词：城市电网；负荷预测；变电站布点；网架结构；线路走廊
中图分类号：U665.12 文章标识码：A文章编号：
一、城市电网规划
经济的发展需要电力的保证，这是经济发展的一个重要原则。随着城市基础设施的不断完善，城市化进程逐步深入，为城市居民提供了更优质、舒适的生活环境。城市电网的规划不仅影响着城市化进程的速度，同时也影响着城市居民生活质量。因此需要对城市电网规划基本要求、步骤等做简单论述。
1.1 城市电网规划基本要求：
应满足向用户提供充足、可靠和优质的电能，而经济性、可靠性和灵活性是电网规划设计的基本要求。城市电网规划是通过收集规划区域内的原始资料，包括规划基础年的电量、最大负荷、分区情况、经济发展状况、经济指标、产业发展指标以及目前电网运行情况。通过对收集的资料进行分析当前城市电网存在的问题，提出解决当前电网问题方案。
1.2 城市电网规划基本步骤:
1）、根据收集的基础资料对区域进行负荷预测，确定负荷水平；2）、对当前负荷进行分析，确定需要变电站容量和电源情况；3）、进行电力电量平衡，确定变电站投运时间和需要新增的容量；4）、论证系统的合理供电范围和相应的电源建设方案，明确送电线路的送电容量及送电方向；5）、优化网络建设方案，包括电压等级、网络结构及过渡方案；6）进行必要的电气计算，如潮流计算、短路计算、无功补偿计算等；7）、对电网规划进行经济技术比较分析，使得电网的建设和运行费用最小。
1.3 城市电网规划目的和意义：
城市电网规划是以采用科学的方法确何时新建或改建何种电力设施，使得未来电网能够满足：1）、用户负荷发展和电网技术要求，安全可靠地为用户提供所需要的电能；2）、符合城市发展规划建设，使得电网发展与城市发展相协调统一；3）、在满足上述目标的同时达到经济效益最大化、社会效益最优化。4）、科学合理的确定变电站容量、位置和供电范围，规划线路走廊，提高电网运行管理的灵活性。5）、为合理安排发输变电工程及项目的投产时间，提高当地资源利用率。
二、变电站布点
在城市电网规划中，变电站布局是否合理，容量匹配是否得当，将对整个城市电网能否安全、经济、合理的运行起到至关重要的作用。需要在准确预测地区负荷分布的基础上，以满足负荷发展要求为基本准则；结合地区网络及城市建设的特点来综合考虑。
1 变电站站址的确定
1.1 接近负荷中心：选择变电站站址时，首先需弄清楚本变电站的负荷性质、负荷分布、供电要求，变电站在系统中的地位和作用。选择靠近负荷中心的位置作为变电站的站址，以减少电网的投资和网损。
1.2 使地区电源分布合理：应考虑地区原有电源、新建电源以及计划建设电源情况，使地区电源和变电站不集中在一侧，以使电源布局分散，既减少二次网的投资和网损，又达到安全供电的目的。
1.3 高低压各侧进出线方便：应考虑各级电压出线的走廊，不仅要使送电线路能进得来走得出，而且要使送电线路交叉跨越少，转角少。
1.4 站区地形、地貌及土地面积满足近期建设和发展要求：在站址选择时，应贯彻以农业为基础的建设方针，不仅要贯彻节约用地、不占或少占农田的精神，而且要结合具体工程条件，采取多种布置方案（如GIS、AIS等），因地制宜适应地形、地势，充分利用坡地、丘陵地。对建设发展用地，要将变电站用地纳入土地统一规划。
1.5 站址不能被洪水淹没或受山洪冲刷，地质条件适宜。
2 变电站性质的确定
在电网规划设计中，必须要弄清楚所规划范围内变电站的分类，才能为网架规划奠定基础。根据《电力系统设计手册中》，变电站可分为系统枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站3大类；
1、系统枢纽变电站。系统枢纽变电站汇集多个大电源和大容量联络线，在系统中处于枢纽地位，其高压侧系统间功率交换容量比较大，并向中压侧输送大量电能。全站停电后，将使系统稳定破坏，电网瓦解，造成大面积停电。其站址的地理位置在电网中要适中。
2、地区重要变电站。地区重要变电站位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，向地区的中压侧和附近的低压侧供电。全站停电后，将引起地区电网瓦解，影响整个地区供电。
3、一般变电站。一般变电站分为中间变电站、终端变电站、企业变电站、开关站以及二次变电站。
3、变电站容量的确定
变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展。变电站内装设2台（组）及以上变压器时，若一组故障或切除，剩下的变压器容量应保证该站全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。根据《城市电网规划设计导则中》的相关规定，容载比一般取1.8~2.1之间。目前，为贯彻国家电网公司通用设计，重庆电网实施变电站标准化设计。因此220kV变电站规模一般按2~3台，主变容量按180MVA或240MVA选择。110kV变电站规模一般按2~4台，主变容量按50MVA选择；35kV变电站规模一般为2台，主变容量为3.15MVA和10MVA。
4、变电站主接线的确定
变电站采用何种电气主接线，应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的电压等级、出线回路数、设备特点、负荷性质等条件，以及满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求来决定。
220kV~500kV变电站的常用电气主接线有：变压器~线路单元接线、桥形接线、单母线分段、双母线、双母线分段、1个半断路器接线。
重庆电网规划的绝大部分变电站220~500kV主接线设计遵循《220~500kV变电所设计技术规程》规定的标准。500kV变电站常采用一个半断路器接线，220kV和110kV變电站常采用双母线接线。
三、线路路径的选择
线路路径的选择一般分为图上选线和野外选线两步。图上选线通常是在比例为五千分之一、万分之一或更大比例的地形图上进行。在地形图上标记线路的起始点，然后将可能走线方案的转角点，用不同颜色的线连接起来，即构成若干个路径的初步方案。按这些方案进行线路收集到的设计前期的资料，舍去明显不合理的方案。对剩下的方案进行比较和计算，确定2～3个较优方案。确定较优方案后进行野外踏勘，对方案进行技术经济比较。并取得有关单位的同意和签订协议书确定出一个路径的推荐方案。报领导或上级（包括规划部）经过审批后。再进行野外选线，以确定线路的最终路径。最后进行线路终勘和杆塔定位等工作。进行路径方案比较时，应包括如下内容：
1）、线路的长度；
2）、分析通过地段的地势、地质、地物条件以及对作物和大跨越及不良地形的影响情况；
3）、交通运输及施工、运行维护的难易程度；
4）、对杆型选择，技术上的难易程度、技术政策及有关方面的意见；
5）、线路的总投资及主要材料、设施消耗量的比较等。
四、电网结构设计
电网结构是指输送和分配电能（包括电压变换）的各类电压等级线路、变压器、配电装置的接线和连接方式。电网包含输电网络和配电网络。电网结构设计与电压等级、负荷性质、电源点、负荷容量与数目、地理位置以及可靠性的要求有关。常用的网架结构方式：
1）、放射状接线：是最简单的电网结构，运行和调度管理最简单，投资相对较少，但是供电可靠性较低。
2）、链式接线：是放射状接线的扩展，但可靠性低于放射状接线。
3）、环式接线：有较好的经济性和可靠性，但在网架薄弱的情况下，一条线路退出运行，将影响电压水平。
4）、多电源环式和串链式：具有多个电源的电网有环式和串链式两种常用结构，均具有较高的可靠性。但多个闭环结构电网会造成电网运行和调度的困难，包括机电保护配置的复杂性，短路电流水平也相对较高。
五、无功规划
无功电源和有功电源一样，是保证电力系统电能质量和安全稳定运行的不可缺少的一部分。无功电源不足将导致电网运行效率低，电能质量部合格等诸多问题。无功规划作为电网规划中的重要部分之一，其基本原则是分层分区平衡、合理安排和配置必要的无功功率补偿设备和电压调节手段，以满足各种运行方式下和规定运行方式下的电压水平要求。无功规划的目的是使得电网少输送无功功率，让负载所需无功功率通过无功电源就定平衡，避免在上级电网输送。在无功规划中，并非要按照所需无功缺额，全部补偿才是最经济的。经济合理地配置无功补偿设备，是电力系统经济运行和节省电力建设投资的重要方面。因此在满足电压和其他安全约束的条件下，需进行无功补偿优化。无功优化的目标函数一般有两种选择。1）、以达到全网网损最小为目标；2）、以经济效益最大化为目标。
六、 结论
电力工业是国民经济的重要基础产业，也是国家重要的公共事业。随着城市建设进一步深入，城市电网的建设与改造，应作为一项长期的系统工程，结合城市电网的长远规划，纳入城市建设统一规划。城市电网建设不仅要与电源、负荷协调发展，还要具有适度超前意识。本文简述城市电网规划步骤中的变电站站址选择、线路选择、容量选择、无功优化等相关内容。对做好电网规划构建“安全、可靠、经济、高效、开放、灵活”电网是当前电网规划设计研究人员的重要工作。
参考文献
[1]中华人民共和国国家经济贸易委员会 .城市电力网规划设计导则（DL621-2001）[S]．
[2]程浩忠，张焰.电力网络规划的方法与應用[M].上海：上海科学技术出版社，2002.
[3]腾菲，王宁. 电力负荷预测技术[J].黑龙江电力，2002，24（6）.
[4]蓝毓俊.，现代城市电网规划设计与建设改造[M]. 北京：中国电力出版社，2004.
[5] 电力工业部电力规划设计总院电力系统设计手册[Z].
关键词：城市电网；负荷预测；变电站布点；网架结构；线路走廊
中图分类号：U665.12 文章标识码：A文章编号：
一、城市电网规划
经济的发展需要电力的保证，这是经济发展的一个重要原则。随着城市基础设施的不断完善，城市化进程逐步深入，为城市居民提供了更优质、舒适的生活环境。城市电网的规划不仅影响着城市化进程的速度，同时也影响着城市居民生活质量。因此需要对城市电网规划基本要求、步骤等做简单论述。
1.1 城市电网规划基本要求：
应满足向用户提供充足、可靠和优质的电能，而经济性、可靠性和灵活性是电网规划设计的基本要求。城市电网规划是通过收集规划区域内的原始资料，包括规划基础年的电量、最大负荷、分区情况、经济发展状况、经济指标、产业发展指标以及目前电网运行情况。通过对收集的资料进行分析当前城市电网存在的问题，提出解决当前电网问题方案。
1.2 城市电网规划基本步骤:
1）、根据收集的基础资料对区域进行负荷预测，确定负荷水平；2）、对当前负荷进行分析，确定需要变电站容量和电源情况；3）、进行电力电量平衡，确定变电站投运时间和需要新增的容量；4）、论证系统的合理供电范围和相应的电源建设方案，明确送电线路的送电容量及送电方向；5）、优化网络建设方案，包括电压等级、网络结构及过渡方案；6）进行必要的电气计算，如潮流计算、短路计算、无功补偿计算等；7）、对电网规划进行经济技术比较分析，使得电网的建设和运行费用最小。
1.3 城市电网规划目的和意义：
城市电网规划是以采用科学的方法确何时新建或改建何种电力设施，使得未来电网能够满足：1）、用户负荷发展和电网技术要求，安全可靠地为用户提供所需要的电能；2）、符合城市发展规划建设，使得电网发展与城市发展相协调统一；3）、在满足上述目标的同时达到经济效益最大化、社会效益最优化。4）、科学合理的确定变电站容量、位置和供电范围，规划线路走廊，提高电网运行管理的灵活性。5）、为合理安排发输变电工程及项目的投产时间，提高当地资源利用率。
二、变电站布点
在城市电网规划中，变电站布局是否合理，容量匹配是否得当，将对整个城市电网能否安全、经济、合理的运行起到至关重要的作用。需要在准确预测地区负荷分布的基础上，以满足负荷发展要求为基本准则；结合地区网络及城市建设的特点来综合考虑。
1 变电站站址的确定
1.1 接近负荷中心：选择变电站站址时，首先需弄清楚本变电站的负荷性质、负荷分布、供电要求，变电站在系统中的地位和作用。选择靠近负荷中心的位置作为变电站的站址，以减少电网的投资和网损。
1.2 使地区电源分布合理：应考虑地区原有电源、新建电源以及计划建设电源情况，使地区电源和变电站不集中在一侧，以使电源布局分散，既减少二次网的投资和网损，又达到安全供电的目的。
1.3 高低压各侧进出线方便：应考虑各级电压出线的走廊，不仅要使送电线路能进得来走得出，而且要使送电线路交叉跨越少，转角少。
1.4 站区地形、地貌及土地面积满足近期建设和发展要求：在站址选择时，应贯彻以农业为基础的建设方针，不仅要贯彻节约用地、不占或少占农田的精神，而且要结合具体工程条件，采取多种布置方案（如GIS、AIS等），因地制宜适应地形、地势，充分利用坡地、丘陵地。对建设发展用地，要将变电站用地纳入土地统一规划。
1.5 站址不能被洪水淹没或受山洪冲刷，地质条件适宜。
2 变电站性质的确定
在电网规划设计中，必须要弄清楚所规划范围内变电站的分类，才能为网架规划奠定基础。根据《电力系统设计手册中》，变电站可分为系统枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站3大类；
1、系统枢纽变电站。系统枢纽变电站汇集多个大电源和大容量联络线，在系统中处于枢纽地位，其高压侧系统间功率交换容量比较大，并向中压侧输送大量电能。全站停电后，将使系统稳定破坏，电网瓦解，造成大面积停电。其站址的地理位置在电网中要适中。
2、地区重要变电站。地区重要变电站位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，向地区的中压侧和附近的低压侧供电。全站停电后，将引起地区电网瓦解，影响整个地区供电。
3、一般变电站。一般变电站分为中间变电站、终端变电站、企业变电站、开关站以及二次变电站。
3、变电站容量的确定
变压器容量一般按变电站建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展。变电站内装设2台（组）及以上变压器时，若一组故障或切除，剩下的变压器容量应保证该站全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。根据《城市电网规划设计导则中》的相关规定，容载比一般取1.8~2.1之间。目前，为贯彻国家电网公司通用设计，重庆电网实施变电站标准化设计。因此220kV变电站规模一般按2~3台，主变容量按180MVA或240MVA选择。110kV变电站规模一般按2~4台，主变容量按50MVA选择；35kV变电站规模一般为2台，主变容量为3.15MVA和10MVA。
4、变电站主接线的确定
变电站采用何种电气主接线，应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的电压等级、出线回路数、设备特点、负荷性质等条件，以及满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求来决定。
220kV~500kV变电站的常用电气主接线有：变压器~线路单元接线、桥形接线、单母线分段、双母线、双母线分段、1个半断路器接线。
重庆电网规划的绝大部分变电站220~500kV主接线设计遵循《220~500kV变电所设计技术规程》规定的标准。500kV变电站常采用一个半断路器接线，220kV和110kV變电站常采用双母线接线。
三、线路路径的选择
线路路径的选择一般分为图上选线和野外选线两步。图上选线通常是在比例为五千分之一、万分之一或更大比例的地形图上进行。在地形图上标记线路的起始点，然后将可能走线方案的转角点，用不同颜色的线连接起来，即构成若干个路径的初步方案。按这些方案进行线路收集到的设计前期的资料，舍去明显不合理的方案。对剩下的方案进行比较和计算，确定2～3个较优方案。确定较优方案后进行野外踏勘，对方案进行技术经济比较。并取得有关单位的同意和签订协议书确定出一个路径的推荐方案。报领导或上级（包括规划部）经过审批后。再进行野外选线，以确定线路的最终路径。最后进行线路终勘和杆塔定位等工作。进行路径方案比较时，应包括如下内容：
1）、线路的长度；
2）、分析通过地段的地势、地质、地物条件以及对作物和大跨越及不良地形的影响情况；
3）、交通运输及施工、运行维护的难易程度；
4）、对杆型选择，技术上的难易程度、技术政策及有关方面的意见；
5）、线路的总投资及主要材料、设施消耗量的比较等。
四、电网结构设计
电网结构是指输送和分配电能（包括电压变换）的各类电压等级线路、变压器、配电装置的接线和连接方式。电网包含输电网络和配电网络。电网结构设计与电压等级、负荷性质、电源点、负荷容量与数目、地理位置以及可靠性的要求有关。常用的网架结构方式：
1）、放射状接线：是最简单的电网结构，运行和调度管理最简单，投资相对较少，但是供电可靠性较低。
2）、链式接线：是放射状接线的扩展，但可靠性低于放射状接线。
3）、环式接线：有较好的经济性和可靠性，但在网架薄弱的情况下，一条线路退出运行，将影响电压水平。
4）、多电源环式和串链式：具有多个电源的电网有环式和串链式两种常用结构，均具有较高的可靠性。但多个闭环结构电网会造成电网运行和调度的困难，包括机电保护配置的复杂性，短路电流水平也相对较高。
五、无功规划
无功电源和有功电源一样，是保证电力系统电能质量和安全稳定运行的不可缺少的一部分。无功电源不足将导致电网运行效率低，电能质量部合格等诸多问题。无功规划作为电网规划中的重要部分之一，其基本原则是分层分区平衡、合理安排和配置必要的无功功率补偿设备和电压调节手段，以满足各种运行方式下和规定运行方式下的电压水平要求。无功规划的目的是使得电网少输送无功功率，让负载所需无功功率通过无功电源就定平衡，避免在上级电网输送。在无功规划中，并非要按照所需无功缺额，全部补偿才是最经济的。经济合理地配置无功补偿设备，是电力系统经济运行和节省电力建设投资的重要方面。因此在满足电压和其他安全约束的条件下，需进行无功补偿优化。无功优化的目标函数一般有两种选择。1）、以达到全网网损最小为目标；2）、以经济效益最大化为目标。
六、 结论
电力工业是国民经济的重要基础产业，也是国家重要的公共事业。随着城市建设进一步深入，城市电网的建设与改造，应作为一项长期的系统工程，结合城市电网的长远规划，纳入城市建设统一规划。城市电网建设不仅要与电源、负荷协调发展，还要具有适度超前意识。本文简述城市电网规划步骤中的变电站站址选择、线路选择、容量选择、无功优化等相关内容。对做好电网规划构建“安全、可靠、经济、高效、开放、灵活”电网是当前电网规划设计研究人员的重要工作。
参考文献
[1]中华人民共和国国家经济贸易委员会 .城市电力网规划设计导则（DL621-2001）[S]．
[2]程浩忠，张焰.电力网络规划的方法与應用[M].上海：上海科学技术出版社，2002.
[3]腾菲，王宁. 电力负荷预测技术[J].黑龙江电力，2002，24（6）.
[4]蓝毓俊.，现代城市电网规划设计与建设改造[M]. 北京：中国电力出版社，2004.
[5] 电力工业部电力规划设计总院电力系统设计手册[Z].