城市保底電網(wǎng)的設(shè)計原則和示例分析

摘? ?要：

以城市核心區(qū)、城市應(yīng)急指揮機構(gòu)、核心基礎(chǔ)設(shè)施的保障供電為目標(biāo)，提出了在嚴(yán)重自然災(zāi)害情況下確保城市正常運轉(zhuǎn)的保底電網(wǎng)的設(shè)計原則，并通過示例示范了保底電網(wǎng)的設(shè)計與構(gòu)建，可為電網(wǎng)的規(guī)劃及綜合防災(zāi)體系的建設(shè)提供參考。

0引言

為提高城市電網(wǎng)防災(zāi)應(yīng)急保障能力，客觀應(yīng)對城市電網(wǎng)面臨的風(fēng)險，以減少損失、快速恢復(fù)供電為基本原則，提出了城市保底電網(wǎng)設(shè)計及建設(shè)工作。保底電網(wǎng)主要立足于通過電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和差異化建設(shè)，提高電網(wǎng)運行靈活性和轉(zhuǎn)供電能力，提升電網(wǎng)防災(zāi)抗災(zāi)水平。同時，保底電網(wǎng)建設(shè)還應(yīng)避免大拆大建、避免大范圍簡單提升規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)籌平衡抗災(zāi)投入與投資效益。

本文以建設(shè)目標(biāo)導(dǎo)向，綜合考慮歷史自然災(zāi)害對電網(wǎng)的影響，以城市指揮（應(yīng)急）機構(gòu)、核心基礎(chǔ)設(shè)施等用戶為保障對象，兼顧地市中心城區(qū)和中重冰區(qū)的縣區(qū)級行政區(qū)用電保障，自下而上逐一梳理校核，滿足極端情況下的保底負荷需求；并以某一地區(qū)的中心城區(qū)關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)通道、重要用戶快速復(fù)電通道為示例，提出了城市保底電網(wǎng)的設(shè)計原則與構(gòu)建建議。

1保底電網(wǎng)相關(guān)名詞的定義

（1）城市保底電網(wǎng)：是針對臺風(fēng)、低溫雨雪凝凍、洪澇內(nèi)澇等嚴(yán)重自然災(zāi)害，以保障城市基本運轉(zhuǎn)、盡量降低社會影響為出發(fā)點，以城市指揮（應(yīng)急）機構(gòu)、核心基礎(chǔ)設(shè)施等用戶為保障對象，選取城市重要變電站、重要線路和抗災(zāi)保障電源進行差異化建設(shè)維護，保障城市指揮（應(yīng)急）機構(gòu)不停電、核心基礎(chǔ)設(shè)施可快速復(fù)電的最小規(guī)模網(wǎng)架。嚴(yán)重自然災(zāi)害情況下保底電網(wǎng)可分為多個局部電網(wǎng)獨立運行。

（2）城市指揮（應(yīng)急）機構(gòu)：包括黨政軍機關(guān)、“三防”指揮部、應(yīng)急管理辦公室、氣象臺、交通指揮中心、電力調(diào)度中心、新聞傳播中心等。

（3）核心基礎(chǔ)設(shè)施：包括通信樞紐、供水設(shè)施（水廠、水泵房）、防洪排澇設(shè)施、屬于重要用戶的醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)、鐵路運輸和機場運輸樞紐、核電站等。

（4）抗災(zāi)保障電源：是指在嚴(yán)重自然災(zāi)害、外力破壞等極端情況下，可為城市核心區(qū)域提供穩(wěn)定可靠電力支援的電源，一般具備較強的調(diào)節(jié)能力以及孤島或黑啟動運行能力。

（5）重要電源送出通道：是指抗災(zāi)保障電源和直接送電中心城區(qū)的支撐性電源送出通道，納入保底電網(wǎng)范疇。

2保底電網(wǎng)的設(shè)計原則

城市保底電網(wǎng)的總設(shè)計原則是針對不同城市的特點和各類嚴(yán)重自然災(zāi)害特征[1]，結(jié)合城市建設(shè)發(fā)展客觀需求、重要負荷供電保障要求，多措并舉，優(yōu)化保底電網(wǎng)防災(zāi)保障策略。同時合理控制保底電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模，差異化開展電網(wǎng)建設(shè)運維，提高電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害及快速復(fù)電能力，盡量減少災(zāi)害損失。積極引導(dǎo)抗災(zāi)保障電源、用戶自備電源、應(yīng)急移動電源規(guī)劃建設(shè)，推動形成“大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)支撐、抗災(zāi)保障電源分層分區(qū)自平衡運行、用戶自備應(yīng)急電源兜底、應(yīng)急移動電源補充”的綜合防災(zāi)保障體系[2]，提升城市保底電網(wǎng)供電的安全可靠性。

具體原則為：

（1）地級市中心城區(qū)保底電網(wǎng)應(yīng)具備來自兩個不同走廊的主網(wǎng)供電電源，以盡可能降低小尺度嚴(yán)重自然災(zāi)害影響。單個500 kV變電站供電的中心城區(qū)，其保底電網(wǎng)還應(yīng)通過一個聯(lián)絡(luò)通道與相鄰500 kV供電區(qū)聯(lián)絡(luò)[3]。

（2）納入保底電網(wǎng)的重要用戶，其供電電源應(yīng)滿足單一元件及同塔故障情況下的可靠供電。在此基礎(chǔ)上，海南以外的特級重要用戶應(yīng)滿足任一500 kV及以下變電站失壓可快速復(fù)電，一級重要用戶宜滿足任一220 kV及以下變電站失壓可快速復(fù)電，二級重要用戶宜滿足任一110 kV及以下變電站失壓可快速恢復(fù)[3]。

（3）特級重要電力用戶應(yīng)采用多電源供電，一級重要電力用戶至少應(yīng)采用雙電源供電，二級重要電力用戶至少應(yīng)采用雙回路供電。

（4）線路路徑走廊盡量避開強風(fēng)區(qū)、重冰區(qū)、雷電活動特殊強烈地區(qū)、地震帶、重污穢地區(qū)以及微地形、微氣象地區(qū)，盡量避免多條重要輸電、配電線路布置在同一走廊。

（5）35～220 kV新建保底電網(wǎng)架空線路應(yīng)按50年一遇氣象重現(xiàn)期設(shè)計，存量架空線路應(yīng)采取部分桿塔重建、鐵塔加固、更換導(dǎo)線等措施提升線路防災(zāi)抗災(zāi)能力，其中冰區(qū)架空線路應(yīng)具備融冰手段。提高保底電網(wǎng)設(shè)備防汛能力，新建保底電網(wǎng)變電站不得采用地下站設(shè)計方案，站址標(biāo)高應(yīng)高于100年一遇洪水位。鞏固提升電纜隧道排水系統(tǒng)建設(shè)，做好電纜接頭等關(guān)鍵設(shè)備防水保護。

（6）結(jié)合保底電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，積極推動各級政府優(yōu)化具有孤島或黑啟動運行能力的抗災(zāi)保障電源規(guī)劃建設(shè)，并分層分區(qū)接入電網(wǎng)，重要負荷與抗災(zāi)保障電源基本平衡的區(qū)域（保障電源規(guī)模大于重要用戶負荷需求，能夠滿足重要用戶的供電），抗災(zāi)保障電源應(yīng)能適應(yīng)電網(wǎng)解列運行后孤立電網(wǎng)安全供電的需要。推動每個保底電網(wǎng)至少接入一座本地保障電源，并且不少于一座本地保障電源具備黑啟動或孤島運行能力，保障電源規(guī)模滿足重要用戶負荷需求。在嚴(yán)重自然災(zāi)害情況下為城市核心區(qū)域、重要負荷提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。

（7）納入保底電網(wǎng)保障范圍內(nèi)重要用戶配置應(yīng)急自備電源，裝機容量應(yīng)大于保安負荷需求，所有重要用戶應(yīng)急自備電源配置率達到100%及以上。啟動時間、切換方式和持續(xù)運行時間的技術(shù)性能應(yīng)滿足重要用戶保安負荷的特性要求，具備極端狀態(tài)下安全自保能力。應(yīng)急自備電源宜采用汽/柴油發(fā)電機、不間斷電源（UPS）等配置。

（8）對于保底通信網(wǎng)應(yīng)滿足保護、自動化、穩(wěn)控、調(diào)度電話等生產(chǎn)實時控制業(yè)務(wù)基本通信需求。

3示例分析

按照上述原則，以建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)向，以一、二級重要用戶為保障對象，自下而上逐一梳理校核，滿足極端情況下的保底負荷供電需求?？v向梳理即針對一、二級重要用戶，按向重要用戶供電的0.4 kV線路—10 kV線路—110 kV站點—110 kV線路—220 kV站點—220 kV線路—500 kV站點的方式自下而上梳理向重要用戶的完整供電鏈路，“由點到面”地形成電網(wǎng)向重要用戶供電的輻射型網(wǎng)架。橫向整合即在輻射型網(wǎng)架基礎(chǔ)上，形成四重綜合保障體系。

下面以某一城市核心區(qū)保底電網(wǎng)、重要用戶的供電路徑及復(fù)電通道、電源送出通道為例，設(shè)計城市保底電網(wǎng)。

3.1城市核心區(qū)保底電網(wǎng)即關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)通道示例

例一：某中心城區(qū)主供電源為220 kV A變和220 kV B變，兩座220 kV變電站上一級電源分別來自500 kV A變、500 kV B變，聯(lián)絡(luò)通道分別為220 kV A變—500 kV A變、220 kV B變—500 kV B變。因此，在將220 kV A變、500 kV A變、220 kV B變、500 kV B變及圖中所示紅色線路納入保底電網(wǎng)范圍后，滿足地級市中心城區(qū)堅強局部電網(wǎng)應(yīng)具備來自兩個不同走廊的主網(wǎng)供電電源。城市核心區(qū)保底電網(wǎng)即關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)通道示例如圖1所示。

例二：某中心城區(qū)主供電源為220 kV A變和220 kV B變，兩座220 kV變電站上一級電源來自500 kV A變（500 kV A變雙主變，可靠性較高），屬于單個500 kV變電站供電的中心城區(qū)。因此，選擇500 kV A變—220 kV C變—220 kV A變—220 kV B變—500 kV B變一個聯(lián)絡(luò)通道與相鄰500 kV B變供電區(qū)聯(lián)絡(luò)。在將500 kV A變、220 kV A變、220 kV B變、220 kV C變及圖中所示紅色線路納入保底電網(wǎng)范圍后，可保證中心城區(qū)保底電網(wǎng)具備來自兩個不同走廊的主網(wǎng)供電電源，盡可能降低小尺度嚴(yán)重自然災(zāi)害影響。城市核心區(qū)保底電網(wǎng)即關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)通道示例如圖2所示。

3.2一級重要用戶快速復(fù)電通道示例

例三：10 kV電壓等級供電的某一級用戶，滿足供電電源單一路徑、單一母線故障情況下的可靠供電，即220 kV A變—110 kV A變—用戶、220 kV B變—110 kV A變—用戶、220 kV A變—110 kV B變—用戶、220 kV C變—110 kV B變—用戶；220 kV A變失壓，用戶快速復(fù)電通道為220 kV B變—110 kV A變—用戶、220 kV C變—110 kV B變—用戶，滿足任一220 kV及以下變電站失壓可快速復(fù)電。同時220 kV A變、220 kV B變、220 kV C變、110 kV A變、110 kV B變也為城市核心區(qū)域主供變電站，相關(guān)線路也納入了城市保底電網(wǎng)范圍，如圖3紅線所示。

3.3二級重要用戶快速復(fù)電通道分析思路

例四：35 kV電壓等級供電的某二級用戶，滿足雙回路供電要求，即220 kV A變—某二級用戶—110 kV B變；若110 kV B變失壓，某二級用戶快速復(fù)電通道為220 kV A變—35 kV C線路，滿足任一路電源停電后快速復(fù)電要求。二級重要用戶快速復(fù)電通道示例如圖4所示。

3.4電源送出通道分析思路

例五：某中心城區(qū)有一座本地保障電源，總裝機容量為120 MW，電源類型為水電，為A水電站。220 kV重要電源送出通道為A水電站—220 kV A變—500 kV A變。至2022年8月底，某中心城區(qū)重要用戶負荷40 MW，本地保障電源120 MW，占重要用戶負荷比例為300%，水電考慮枯期系數(shù)后，電源保障負荷可以滿足要求。電源送出通道示例如圖5所示。

4相關(guān)建議

（1）建議加強政府、電網(wǎng)、用戶的信息聯(lián)動，及時更新重要用戶的相關(guān)資料，確保重要電力用戶信息的正確性，確保重要用戶供電滿足要求。

（2）納入保底電網(wǎng)范疇的本地保障電源，建議完善檢查機制，定期核實本地保障電源的啟動時間、切換方式、持續(xù)運行時間是否達到技術(shù)要求，在嚴(yán)重自然災(zāi)害情況下快速可靠投入使用。

（3）建議用戶自行配置自備應(yīng)急電源，同時確保具備公用應(yīng)急移動電源接入的條件，以保證用戶保安負荷不停電。

（4）建議具備條件的城市利用水電、抽蓄、燃氣發(fā)電和電化學(xué)儲能等電源構(gòu)建多元化保障格局，避免依賴單一性質(zhì)電源。

5結(jié)語

本文綜合考慮歷史自然災(zāi)害對電網(wǎng)的影響，以城市指揮（應(yīng)急）機構(gòu)、核心基礎(chǔ)設(shè)施等用戶為保障對象，兼顧城市中心城區(qū)用電保障，提出了城市正常運轉(zhuǎn)的保底電網(wǎng)的設(shè)計原則；并通過示例規(guī)范了保底電網(wǎng)的設(shè)計與構(gòu)建，為電網(wǎng)規(guī)劃及綜合防災(zāi)體系建設(shè)提供了參考。

審核編輯：湯梓紅