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電力係統技術導則

【摘要】:
1總則 1.1電力係統包括發電、送電、變電、配電以及相應的通信、安全自動、繼電保護、調度自動化等設施。電力係統規劃、設計與運行的根本任務,是在國家發展計劃的統籌規劃下,合理開發利用動力資源,用最少的支出(含投資和運行成本)為國民經濟各部門與人民生活提供充足、可靠和質量合格的電能。1.2為了協調電力係統有關各部門與各專業間的工作,使電力係統規劃、設計和運行相互配合,實現上述根本任務,特製定本導則,各

1 總則 
1.1 電力係統包括發電、送電、變電、配電以及相應的通信、安全自動、繼電保護、調度自動化等設施。電力係統規劃、設計與運行的根本任務,是在國家發展計劃的統籌規劃下,合理開發利用動力資源,用最少的支出(含投資和運行成本)為國民經濟各部門與人民生活提供充足、可靠和質量合格的電能。
1.2 為了協調電力係統有關各部門與各專業間的工作,使電力係統規劃、設計和運行相互配合,實現上述根本任務,特製定本導則,各部門應共同遵守。
1.3  科研、試驗部門應當分析研究各種可行的提高電力係統安全、經濟和質量的技術措施,經過試驗並試點取得經驗後,在電力係統中推廣采用。 
2  對電力係統的基本要求
2.1  規劃、設計的電力係統,應滿足經濟性、可靠性與靈活性的基本要求,包括:
a.正確處理近期需要與今後發展,基本建設與生產運行,經濟與安全,一次係統(發、送、變、配)與二次係統(自動化、通信、安全自動、繼電保護)的配套建設和協調發展等主要關係,以求得最佳的綜合經濟效益。
b.電力係統應當具有《電力係統安全穩定導則》所規定的抗擾動能力,防止發生災害性的大麵積停電。
c.設計與計劃部門在設計與安排大型工程項目時,應力求使其建設過程中的每個階段能與既有的電力係統相適應,並能為電力係統安全與經濟運行提供必要的靈活性。
2.2  規劃設計與運行的電力係統,均應備有必要的有功功率儲備。在規劃、設計中應進行可靠性分析,計算電力係統在未來年度的電力不足概率。
2.3 規劃設計的電網,包括受端係統、電源的接入、聯絡線等,應從全麵著眼、統籌考慮、合理布局,貫徹“分層分區”原則,逐步形成以加強受端係統為主的區域電網。主力電廠一般應直接接入相應的電壓電網(詳見5.1),遠方大容量電廠一般宜直接接入受端係統。在出現高一級電壓電網的過渡期間,若在同一路徑建設較低一級電壓線路時,應考慮與下一步發展相結合。
2.4 電網的安全標準,按不同組成部分,分別提出如下要求:
a.對於受端係統網絡,當失去任一元件時,應保持係統穩定和正常供電(詳見4)。
b.電源接入係統的送電回路失去一回時,一般應能保持正常送電;對長距離的超高壓重負荷送電回路,必要時允許采用措施以保證事故後的係統穩定(詳見5)。
c.對於係統間的聯絡線,應按規定的不同任務區別對待(詳見6)。
2.5  電網的無功功率應基本上按電壓分層控製和分區就地平衡(詳見7.1、7.2)。
2.6 隨著高一級電壓電網的出現和發展,應該有計劃地逐步簡化和改造較低一級電壓網絡,實現分片供電,限製電網短路容量,盡可能避免高低壓電磁環網,簡化保護。
2.7 合理的電網結構和保證安全穩定的技術措施應該相互協調配合並應同步設計,同步建設,以提高電網的安全穩定水平,並使電網的建設和發展在技術經濟上更為合理。
2.8  根據電力係統的發展規劃,應製訂調度係統的自動化規劃(包括廠站自動化),並逐步予以實現,要按電網的分層分區及分級調度的原則,建立發電自動控製與分層安全監控係統等,為各級調度提供相應的調度自動化功能。大區間聯絡線的負荷應能自動控製;新建發電廠及變電所設備及裝備的性能,應能滿足調度自動化規劃的要求。 
2.9 在規劃設計電力係統時,應規劃設計電力係統的通信(通信、繼電保護、自動化、數據等信息)通道係統,並與一次係統配套投入運行。
2.10  應加強電力係統運行經驗的總結,特別注意對重大電力係統事故的及時總結分析,反饋給規劃、設計部門進行改進,並據以在必要時修訂補充本導則的有關內容。 
3 有功電源安排
3.1  電源規劃設計是電力係統規劃設計的核心,根據國家的能源政策,以提高技術經濟效益為前提,對各類電源建設方案進行優化。對建設條件優越、經濟指標好的水電廠,應優先開發。
3.2  在優先考慮擴建工程的同時,每個大區電力係統要重點規劃建設若幹大型骨幹火電廠,以保證國民經濟發展對電力供應的需求。
3.3  電源的建設,應根據規劃規定的任務,明確區分為全網性的主力電廠或地區性的電廠。在電力係統規劃、設計中,應研究每個時期擔負調峰、調頻、腰荷、基荷的電廠的安排,以滿足電力係統安全、經濟、質量的預計或規定要求。
3.4  調峰電源應作為電力係統規劃設計的一個重要內容,在每一個發展階段應有具體安排,在技術經濟合理的前提下,應優先發揮水電的調峰能力。對具有調節性能的水電廠,應充分考慮其在調峰和運行備用(負荷備用和事故備用)方麵發揮主要作用;合理擴大這些水電廠的裝機容量或預留擴建餘地;對現有這類水電廠,也應進行擴建可行性的研究。此外,應安排火電調峰;對缺乏水電調節的係統,還要采用其他調峰電源,如抽水蓄能機組等。
3.5  在經濟合理與建設條件可行的前提下,應注意在負荷中心附近建設一些較大容量的主力電廠。
3.6  規劃、設計和運行的電力係統,均應備有有功功率備用容量,以保持係統經常在額定頻率下運行。備用容量包括:
a.負荷備用容量*負荷備用容量,是指接於母線且立即可以帶負荷的旋轉備用容量,用以平衡瞬間負荷波動與負荷預計誤差。為最大發電負荷的2%~5%,低值適用於大係統,高值適用於小係統。
b.事故備用容量**事故備用容量,是指在規定時間內(例如10min內),可供調用的備用容量。其中至少有一部分(例如50%)是在係統頻率下降時能自動投入工作的備用容量。為最大發電負荷的10%左右,但不小於係統一台最大機組的容量。
c.檢修備用容量一般應結合係統負荷特點,水火電比重,設備質量,檢修水平等情況確定,以滿足可以周期性地檢修所有運行機組的要求,一般宜為最大發電負荷的8%~15%。 
4  受端係統建設
4.1  電力係統規劃、設計中,要加強和逐步擴大相鄰主要負荷集中地區(包括電源)內部和他們間的網絡連接,以最終形成堅強的受端係統。受端係統在各種正常與檢修條件下,應滿足如下要求:
a.受端係統內發生任何嚴重單一故障(包括線路及母線三相短路)時,應能可靠地快速切除,以保持係統穩定。
b.突然失去任一元件(線路或變壓器)時,不得使其他元件超過事故過負荷的規定。
在正常運行方式下,應同時保持正常供電;在正常檢修方式下,也要滿足下述兩項要求,但允許采取必要的措施(如切機、切負荷等)。
4.2  為保持電力係統具有較高的穩定水平,應力求減少受端係統的電源阻抗。使受端係統主網的電壓母線維持一定的短路容量水平,在振蕩時該母線電壓不過低;如受端係統缺乏直接接入主網電壓的地區主力電源,經技術經濟論證對保證全係統穩定確有較大效果時,可裝設適當容量的大型調相機。
4.3  電力係統應有無功功率事故補償能力,當大容量送電電源線路突然切去一回,或當地區電廠最大容量的一台調相機(或發電機)組突然切除時,應保持受端樞紐變電所高壓母線事故後的電壓下降不超過正常值的5%~10%(設計時選用低值),以保證地區負荷不間斷供電。特殊的係統情況下,可以聯鎖切負荷、壓機組出力或切機。
4.4  大城市負荷中心的樞紐變電所容量不宜過於集中。
a.當任一變電所全停時,不致引起受電地區全停,同時應采取自動措施,以保證重要負荷的安全供電。
b.有利於簡化低一級電壓網絡,實現分片供電。 
5  電源的接入
5.1  發電廠出線最高電壓的選定,應從電網的全局著眼,注意如下因素:
a.發電廠的規劃容量、單機容量、送電距離和送電容量及其在係統中的地位與作用。
b.簡化電廠接線,減少出線電壓等級及回路數。
c.調度運行與事故處理的靈活性。
d.斷路器不超過現實可行的最大斷路容量數值。
e.對提高全電網穩定的作用。
一定規模的電廠或機組,應直接接入相應一級的電壓電網。在負荷中心建設的主力電廠宜直接接入相應的高壓主網。
單機容量為500MW及以上機組,一般宜直接接入500kV電壓電網。200~300MW左右的機組,應結合電廠的規劃容量,考慮本條所列因素,經技術經濟論證以確定直接接入220~500kV中哪一級電壓的電網。單機容量為100MW左右的機組,一般宜直接接入220kV電壓電網。
5.2  為簡化電網結構,提高係統安全穩定水平,節約投資,主力電廠應研究不設高壓母線,而采用發電機—變壓器—線路的單元方式直接接入樞紐變電所。
5.3  對於帶部分地區負荷而主要向遠方送電的主力電廠,必要時可以出兩級電壓(不超過兩級)。直接接入地區電壓電網的機組,應與當地負荷相適應,以避免不適當的二次升壓。
對於受端係統內的主力電廠,在滿足4.2要求的條件下,也可以有部分機組接入地區電壓電網,但出線的電壓不應超過兩級。當受端係統聯係比較緊密時,即使這兩級電壓設有母線,在電廠內一般也不宜設聯絡變,以簡化電網結構,避免電磁環網。如采用聯絡變,則應經過技術經濟論證。
5.4  規劃設計電網結構時,應注意發生嚴重事故(考慮實際可能的多重故障)時,防止因負荷轉移引起惡性連鎖反應。還應注意避免一組送電回路*一組送電回路指在送、受電端皆直接相聯的兩回或多回線路,例如兩個以上電廠相聯通過一組送電回路向受端係統送電;一個或兩個大容量電廠通過一組送電回路向受端係統送電。的輸送容量過於集中,在發生嚴重事故時,因失去電源容量過多而引起受端係統崩潰。
a.每一組送電回路的輸送能力應保證送出所接入的電源容量。
b.每一組送電回路的最大輸送功率所占受端總負荷的比例,不宜過大。具體比例可結合受端係統的具體條件來決定。
c.除共用一組送電回路的電源外,應避免遠方的大電源與大電源在送端連在一起;送到同一方向的幾組送電回路不宜在送端連在一起,如技術經濟效益較大,需要在其送端或中途連在一起時,必須能在嚴重事故時將其可靠快速解列。
d.送到不同方向的幾組送電回路,如在送端連在一起必須考慮在事故時具備快速解列或切機等措施,以防止由於負荷轉移而擴大事故。
5.5  機組較多的特大容量電廠的主接線,應結合所接入係統的具體條件,考慮有分組運行的可能性。
5.6  水電廠的送電回路的傳輸能力,應能適應大發水電和調峰的需要。為利用季節性電能專門架設長距離的線路,可在進行技術經濟論證後確定。
5.7  電源接入係統的送電回路,在正常情況下突然失去一回時,除必須保持係統穩定外,一般還應能保持繼續正常送電。
在建設500kV電網初期,隻要送電功率占受端係統容量不過大,主力電廠可先用單回線接入係統,但失去這回線時,應有保持受端係統電壓與頻率穩定性的措施。
對采用兩回及多回超高壓(500kV)長距離重負荷線路的接入係統設計,可以考慮在嚴重事故情況下,采用遠方和就地切除水電機組或快速壓火電機組出力等技術措施,以保證電網安全穩定,但需同步設計與建設可靠的遙控通道。 
6  係統間聯絡線
6.1  係統間建設聯絡線要進行可行性研究,確定其性質與作用,並具體分析聯網的技術經濟效益,包括:
a.可增大的電網總的供電能力。
b.可減少的電源備用(裝機容量)。
c.可提高的可靠性指標。
d.可得到的錯峰效益與調峰效益。
e.可提高的有功功率經濟交換的效益,包括水火電綜合利用,跨流域的水電補償效益等。
f.建設聯絡線的送變電及有關設施的投資及運行費用。
6.2  係統間建設聯絡線時,要認真考慮在電網運行上帶來的複雜性,以及由於事故連鎖反應帶來的問題。在規劃、設計時應研究安排相應的措施,作為聯網的必要條件。
a.聯網應具備相應的通信、遠動信息及合理的自動調頻和聯絡線自動負荷控製手段。
b.當兩個係統通過聯絡線發生失步或任一側係統事故造成電壓崩潰或造成聯絡線過負荷時,都應有相應措施,以防止由於連鎖反應而擴大事故。
6.3  係統間聯絡線的傳輸能力,包括輸電方式、電壓等級及回路數,應結合電網的具體條件,按規劃確定的性質和作用進行考慮。
a.聯絡線的電壓等級一般宜與主網最高一級電壓相一致。
b.對於要求輸送較大電力,並在正常情況下作經濟功率交換的交流或直流聯絡線,要考慮聯絡線輸送電力所占受電側係統負荷的比重不宜過大,而與受電側係統備用容量及有關措施相適應,同時在聯絡線故障中斷時,要保持各自係統的安全穩定運行。
c.對於為相鄰係統擔負規定(按合同)事故支援任務的聯絡線,當兩側係統中任一側係統失去大電源或發生嚴重單一故障時,該聯絡線應保持穩定運行;並不應超過事故過負荷的規定。
d.係統間有兩回(或兩回以上)交流聯絡線,不宜構成弱聯係的大環網,並要考慮其中一回斷開時,其餘聯絡線應保持穩定運行並可傳送規定的最大電力。
e.對交流直流混合的聯絡線,當直流線路單極故障時,在不采取穩定措施條件下,應能保持交流係統穩定運行;當直流線路雙極故障時,也應能保持交流係統穩定運行,但可采取適當的穩定措施。 
7  無功電源與電壓控製
7.1  無功功率電源的安排應有規劃,並留有適當裕度,以保證係統各樞紐點的電壓,在正常和事故後均能滿足規定的要求。
7.2 電網的無功補償應基本上按分層分區和就地平衡原則考慮,並應能隨負荷(或電壓)進行調整,避免經長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。
無功補償設備應以采用可投切的並聯電容器組為主,電纜或超高壓線路的充電功率可采用並聯電抗器補償。當220~500kV受端係統短路容量不足和當長距離送電線路中點缺乏電壓支持,為提高輸送容量和穩定水平,經技術經濟比較,可采用調相機。
7.3  500kV(330kV)線路的充電功率基本上予以補償,從最小負荷至滿負荷的情況下,由送端到降壓變壓器出口(包括所連接的補償設備)的無功功率均能基本平衡,發電機的運行功率因數則應保持在規定範圍內。
500kV(330kV)線路應按下列條件考慮裝設高壓並聯電抗器:
a. 在500kV(330kV)電網各發展階段中,正常及檢修(送變電單一元件)運行方式下,發生故障或任一處無故障三相跳閘時,必須采取措施限製母線側及線路側的工頻過電壓在最高運行電壓的1.3及1.4倍額定值以下時。
b.為保證線路瞬時性單相故障時單相重合成功,經過比較,如認為需要采用高壓並聯電抗器並帶中性點小電抗作為解決潛供電流的措施時。
c.發電廠為無功平衡需要,而又無法裝設低壓電抗器時。
d.係統運行操作(如同期並列)需要時。
7.4  設置變壓器帶負荷調壓的原則如下:
a.在電網電壓可能有較大變化的220kV及以上的降壓變壓器及聯絡變壓器(例如接於出力變化大的電廠或接於時而為送端、時而為受端的母線等),可采用帶負荷調壓方式。
b.除上款外,其他220kV及以上變壓器,一般不宜采用帶負荷調壓方式。
c.對110kV及以下的變壓器,宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用帶負荷調壓方式。
7.5  發電機及同步調相機均應經常帶自動調節勵磁(包括強行勵磁)運行,並保持其運行穩定性。 
8  繼電保護與安全自動
8.1  對於220kV及以上電壓的線路,如果係統穩定有要求,則其近故障點側與遠故障點側的故障切除時間,從故障發生開始到斷路器斷開故障為止,應分別不大於0.1s與0.1~0.15s。
8.2  所有較低一級電壓線路及母線的故障切除時間,必須滿足高一級電壓電網穩定要求。
8.3  500kV線路一般應采用單相重合閘方式,其重合時間按係統穩定需要並保持重合能成功的條件決定。330、220kV線路應按係統具體條件考慮重合閘方式,但應避免裝設大機組電廠的出線三相重合於永久性相間故障的方式。例如可采用係統側先重合,電廠側檢查同期重合的三相重合閘方式。
為了使330~500kV線路采用單相重合閘時能重合成功,對一定長度以上的線路需采取解決潛供電流的措施。
8.4  按頻率降低自動減負荷裝置的整定及其所切除負荷容量的配置,應針對可能的有功功率缺額情況,結合係統與頻率繼電器的動態特性綜合選定,並考慮與發電機組的低頻保護和其他低頻解列裝置相配合。開始減負荷的第一級頻率一般不宜低於49Hz,同時還應製訂手動減負荷規程,作為自動減負荷措施的必要補充。
8.5  在無功缺額地區,應有按電壓下降緊急切負荷的具體措施,以防止係統電壓崩潰。
8.6  解列點的設置,應滿足解列後各地區各自同步運行與供需基本平衡的要求。解列的斷路器不宜過多。
一般在下列情況下,應能實現自動解列:
a.電力係統間的弱聯絡線。
b.主要由電網供電的帶地區電源的終端變電所或在地區電源與主網聯絡的適當地點。
c.事故時專帶廠用電的機組。
d.暫時未解環的高低壓電磁環網。
8.7  水電廠的備用機組,應能實現低頻自起動與調相自動改發電等方式。 
9  調度自動化與通信
9.1  各級調度中心,有關發電廠及變電所的設備和裝備及其技術性能,應能滿足按調度係統自動化規劃的要求實現自動發電控製與安全監控。
9.2  必須保持經常的向調度員提供反映係統現狀的足夠信息,以保持正常情況下電網的可靠和經濟運行,在事故時能采取有效處理措施和在事故後保證正確地恢複係統的完整性。
a.為電網運行情況的安全監控提供精確而可靠的信息,包括有關的負荷與發電情況,輸電線路的負荷情況,電壓、有功及無功潮流,穩定極限,係統頻率等。
b.當電網運行條件出現重要偏差時,及時自動告警,並指明或同時起動糾偏措施。
c.當電網解列時,給出顯示,並指出解列處所。
9.3  電網必須具有充分而可靠的通信通道手段。
a.各級調度中心控製室(有調度操作指揮關係時)和直接調度的主要發電廠與重要變電所間至少應有兩個獨立的通信通道。
b.所有新建的發、送、變電工程的計劃與設計,必須包括相應的通信通道部分,並與有關工程配套投入運行。通信通道不健全的新建發電廠和變電所不具備投入運行的條件。
c.通信網規劃建設應綜合考慮作為通信、調度自動化、遠動、計算信息、繼電保護及安全自動裝置的通道。為充分發揮微波幹線的作用,並保證通道運行的可靠性,在規劃設計微波幹線時,應考慮在500kV(330kV)發電廠、變電所和必要的220kV發電廠、變電所內落點。
d.如某些特定通道中斷會影響電網的可靠運行,則必須從規劃設計與運行上及早安排事故備用的通道或其他措施。
e.通信設備應有可靠的電源以及自動投入的事故備用電源,其容量應滿足電源中斷時間的要求