[科普中国]-电网结构

电网结构是指电力网内各发电厂、变电所和开关站的布局，以及连接它们的各级电压电力线路的连接方式。电网的强弱关系到电力网运行的安全稳定、供电的质量和经济效益。

简介用电需求的增长，要求电源增长，并通过电网结构实现电力的供需平衡。只有通过电网才能解决能源资源和负荷在地理分布上不均衡的矛盾，能够更合理地利用远离负荷中心的动力资源。大电网可使水电、火电和核电等不同电厂组合运行，充分发挥各自的优点，取得更大经济效益;大电网可以错开高峰，利用负荷特性互补减少总装机容量，有利于采用高效率大容量发电机组，加快电源建设进度，并节约建设和运行费用。总之，规划、建设好电网结构，发挥大电网的技术优势和经济效益，是电力工业发展的方向。

电网规模的扩大，特别是高电压、大容量、长距离输电系统的出现，使电网的建设、运行在技术上的复杂性显著增加。电网是资金和技术密集型的综合工程，它的经济使用寿命长达数十年之久，电网结构合理与否对电网的技术性能和经济效益将产生长期影响。总之，电网结构规划必须提前15-25a进行，并依据电网客观发展情况，分步实施，不断修正。电网结构规划的任务和要求

电网结构规划的任务是以未来负荷预测水平和电源扩展状况为前提，确定扩建的输电线路及其回路数，使电网结构满足指定规划年度内所需要的输电能力，保证负荷用电，运行性能达到应有的技术标准，同时使建设和运行费最小，经济效益最佳1。

电网结构规划的具体要求电网正常发展的条件是：要有长远的电源规划；具备安全、经济、灵活供电的网络结构；保证电能质量的有功功率和频率控制，无功功率和电压控制；满足电网安全稳定运行的继电保护和安全自动装置；适应电网正常生产的监控系统和指挥系统。电网结构规划的任务和技术问题主要有：(1)满足对负荷供电的可靠性。输电线路、送变电设备等在正常运行时不过负荷，单一元件故障仍能连续供电。(2)满足水、火、核电联合运行，合理利用水电，减少弃水，充分发挥已投产发电设备的效益，各厂满发电时不窝电。(3)电压等级合理。适时出现所需要的高一级电压，提高网络输电能力，把短路电流限制在与设备相适应的范围内。(4)网络结构合理。有足够的稳定性，能有效隔离故障元件，合理分层分区，按电压等级分层，按电源负荷需求分区。(5)必须的灵活性。便于分期建设，对未能预见的负荷与电源的变化提供适应能力。适应联网需要，为互联电网交换电力、电量、事故支援、满足互联系统稳定性要求及互联的发展提供方便。(6)便于调度、管理，体现调度管理体制的要求，为调度管理现代化提供有利条件。(7)对方案进行优选，力求节省网络的建设投资，降低损耗和运行费用。

输电规划依赖于电源规划的结果电源规划是电力系统发展的核心，应根据国家能源政策，制定各类电源的开发方案，作出优化选择，对经济技术指标好，建设条件优越的水电站应优先进行开发。尤其是靠近负荷中心的水电站更应优先开发，因为水电是一次可再生能源，调频和调峰性能好，又是事故时的重要备用电源。电源依据不同时期和承担的任务，可分为基荷、腰荷、调峰、调频等。依据能源供给途径在矿口、港口、路口建设大型火电厂，并以高压电网相连接。

当前，我国电力建设落后于经济发展的需要，能源供应紧张，资金短缺，因而建设大型水火电厂，采用高效大机组，用高压输电是经济合理的，可以加快电力建设速度和节省基建投资。因此，从总体的负荷增长预测与电源的分阶段平衡，作好优化的电源开发规划是非常重要的，只有电源规划优化了，才能作出相适应的优化输电规划。

根据负荷预测和电源规划的水平年，确定输电规划的水平年，通常选定15-30a作为规划的水平年，根据水平年的负荷发展水平与电源建设进度，对输电网络进行规划和布局。规划水平年选长一些的好处是：(1)可使输电网络在发展过程中便于分步过渡和实施，保持最佳结构。(2)可预见到规划期内应否出现更高一级电压及何时出现，以便提前向科研和设备制造部门提出课题和要求。(3)可使网络建设有一个切合实际的安排2。

输电线路的电压和输电方式输电线路采用直流或交流输电，采用多高的电压，是否需要出现更高的电压，新建电厂出线采用1种还是2种电压，这是输电规划工作必然要遇到的问题，也是与网络结构密切相关的问题。对于长距离、大容量输电，特大水电厂和能源基地的大火电厂或水电厂群的出线，应对多种电压输电作分析比较，如长江三峡水电站向华东电网送电，准格尔煤电基地向华北、东北电网送电等，都曾对500 kV和750kV交流输电及高压直流输电作过方案比较。一般高一级电压和现有网络的最高电压级差，以2-3倍较为合适。级差太小，线路输电能力增加也小，输电能力提高所得到的效益可能不足以补偿为这2级电压互联而增设的变电站所需的费用；级差太大，则由于高一级电压线路的传输功率很大，与高压线路输电能力相匹配的低压变电站个数必然增加，费用也将昂贵。只有级差选得合理，才能获得较好的经济效益。

输电网络电压选择和更高电压在何时出现，还应考虑以下几个限制性因素：(1)一回线路输送的功率不能太大，特别是以单回线向受端电网送电的线路一般不宜超过受端系统负荷功率的10%-15%,以免因线路故障跳闸而危及受端电网安全运行，在特殊情况下则应有相应的安全措施规划。(2)主要大电厂出线的回路不宜太多，出线过多，说明出线电压选得太低，应尽可能地选择和电厂容量相适应的电压。(3) 1个电厂出线的电压不宜多于2种，应尽量将大电厂的电力用电网最高一级电压直接送到主网上，避免2级升压。(4)线路走廊和短路电流的限制，提高输电线电压等级通常是节省走廊和限制短路电流的有效措施，需要根据经济技术的合理性来决定。

输电方式选择，随着直流输电技术的发展，直流输电已逐渐成为输电网络的一个组成部分，交流和直流输电各有其特点，应根据其特点来选择、应用。

电力输送的主要方式是三相交流输电，但是在某些场合下，如2个不同频率的电网互联，则只能采用直流输电。对于长距离大功率输电，需要进行技术经济论证来确定其输电方式。直流线路的容量和电压，一般可根据所联系的交流系统的状况来确定，但在交直流并联输电系统中，直流输电线单回线的最佳容量是由系统运行的稳定性所决定的，因此在规划方案初步完成后，需要进一步用稳定性计算来校核其容量是否合理，并作出最佳容量选择，在交直流并联系统中，直流线路的调制作用与网络状况的关系比较复杂，因此在规划阶段中一般不计入其调制作用，在运行阶段中校核直流调制对系统稳定性的作用。

电网结构的规划原则电网结构是保证电网安全经济生产的物质基础。电网分层分区是合理的生产管理和调度自动化所必须遵循的原则，是合理的电压等级配合和电源与负荷平衡的网络条件，主干网的结构应该通盘规划，统筹安排，高压主干网架应尽早形成，做到布局合理，分层分区，主次分明。

总结随着经济发展，要求电源与负荷需求平衡，电网结构应按若干个规划水平年规划，分步加以实施，对若干技术关键、输电电压等级、输电方式及特高压输电问题等，也应在电网结构规划中加以考虑。电网结构依据电源规划，按不同时期贯彻分层分区的原则，各类电源接入不同电压等级的电网，主力电厂接入主网最高电压等级，远方电源分散接入，各分区力求电源负荷平衡，并适当考虑联络线的电力电量和事故支援3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所