城市电力网规划设计导则
1 总 则
1.1 本导则是根据原城乡建设环境保护部和原水利电力部1985年5月颁发的《城市电力网规划设计导则》(试行本)进行修改和补充而成的。本导则是编制和审查城市电力网(以下简称城网)规划的指导性文件,适用于我国按行政建制的城市。
1.2 城网是城市范围内为城市供电的各级电压电网的总称,是电力系统的主要负荷中心,又是城市现代化建设的重要基础设施之一。各城市应根据中华人民共和国城市规划法的相关规定,编制城网规划,并纳入相应的城市规划。 1.3 城网规划是城市规划的重要组成部分,应与城市的各项发展规划相互配合,同步实施。
1.4 城网的规划应着重研究电网的整体。城网规划的编制,应分析现有城网状况,根据需要与可能,从改造和加强现有城网入手,研究负荷增长规律,解决城网结构中的薄弱环节,扩大城网的供电能力,加强城网的结构布局和设施标准化,提高安全可靠性,做到远近结合、新建和改造相结合、技术经济合理。 1.5 各城市的城网规划应有明确的分期规划目标。城市各级电网在远期规划实施后,应达到以下的水平:
1.5.1 具有充分的供电能力,能满足各类用电负荷增长的需要。 1.5.2 容量之间、有功和无功容量之间比例协调。
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1.5.3 供电质量、可靠性达到规划目标的要求。 1.5.4 建设资金和建设时间取得恰当的经济效益。
1.5.5 设备得到更新,网络完善合理,与社会环境协调一致,技术水平达到较先进的现代化程度。
1.6 本导则在执行中将结合实际需要进行修改补充,以期不断完善。 2 规划的编制和要求 2.1 城网规划范围
2.1.1 城网的供电区包括城市的全部地区。城网规划应以市区电网规划为主要组成部分。市区是指城市的建成区及远期规划发展地区。计算城网负荷所用的供电面积,原则上不包括大片农田、山区、水域、荒地等。
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,电网结线以及供电设施都应有较高的要求。
一个城市的城网可根据其中心区的布局、地理条件、负荷密度和送电网电压的选择,划分为几个区域电力网。市区以外的负荷集中的工业区和城镇可分别建设区域性电力网。
2.1.2 城网由220kV的送电网,110、63、35kV的高压配电网,10kV的中压配电网和380/220V低压配电网组成。 2.2 规划的主要内容
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城网规划一般应包括以下主要内容:
2.2.1 分析城网布局与负荷分布的现状。明确以下问题:
(1)供电能力是否满足现有负荷的需要,及其可能适应负荷增长的程度; (2)供电可靠性;
(3)正常运行时各枢纽点的电压水平及主要线路的电压损失; (4)各级电压电网的电能损失; (5)供电设备更新的必要性和可能性。 2.2.2 负荷预测
2.2.3 确定规划各期的目标及电网结构原则和供电设施的标准化。包括中、低压配电网改造原则。
2.2.4 进行有功、无功电力平衡,提出对城网供电电源点(发电厂、220kV及以上的变电所)的建设要求。
2.2.5 分期对城网结构进行整体规划。
2.2.6 确定变电所的地理位置、线路路径。确定分期建设的工程项目。 2.2.7 确定调度、通信、自动化等的规模和要求。 2.2.8 估算各规划期需要的投资,主要设备的规范和数量。
2.2.9 估算各规划期末将取得的经济效益和扩大供电能力以后取得的社会经济效益。
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2.2.10 绘制各规划期末的城网规划地理位置结线图(包括现状结线图)。 2.2.11 编制规划说明书。 2.3 经济分析
2.3.1 经济分析包括经济计算和财务计算。经济计算一般用于论证方案和选择参数。财务计算一般用于阐明建设方案的财务现实可能性。对参与比较的各个方案都必须进行经济分析,选择最佳方案。
2.3.2 在经济分析中,一切费用(包括投资和运行费用)和效益都应考虑时间因素,即都应按照贴现的方法,将不同时期发生的费用和效益折算为现值。贴现率暂定为10%,城网供电设施的综合经济使用年限可定为20~25年。 2.3.3 经济分析中各个比较方案一般设定相同的可比条件,即:
(1)供电能力、供电质量、供电可靠性、建设工期方面能同等程度地满足同一地区城网的发展需要;
(2)工程技术、设备供应、城市建设等方面都是现实可行的; (3)价格上采用同一时间的价格指标; (4)环境保护方面都能满足国家规定的要求。
2.3.4 参与比较的各方案由于可比条件相同,经济计算一般可以选取年费用最小的方案。在计算各方案的费用时,应计算可能发生的各项费用,包括:建设和改造的各项费用(土地征用、建筑物拆迁、环境保护、设备、设施、施工等)和运行费用(运行维护、电能损失等)。
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2.3.5 方案比较还可以用优化供电可靠性的原则进行,即不先设定可靠性指标,将不同可靠性而引起的少供电损失费用引入计算,以取得供电部门和全社会最大经济效益。各地区可逐步创造条件通过典型调查和分析确定。 2.4 规划的年限、各阶段的要求和编制流程
2.4.1 城网规划年限应与国民经济发展规划和城市总体规划的年限一致,一般规定为近期(五年)、中期(十年)、远期(二十年)三个阶段。
近期规划应着重解决当前城网存在的主要问题,逐步满足负荷需要,提高供电质量和可靠性。要依据近期规划编制年度计划,提出逐年改造和新建的项目。 中期规划应与近期规划相衔接,着重将城网结构及设施有步骤地过渡到规划网络,并对大型项目进行可行性研究,做好前期工作。
远期规划主要考虑城网的长远发展目标,研究确定电源布局和规划网络,使之满足远期预测负荷水平的需要。 2.4.2 规划的编制流程。
首先做好全区和分区分块的负荷预测,并经过技术经济比较确定近、中、远期规划的目标和标准化的电网结构原则。编制流程可分为三个步骤进行:第一步建立远期电网的初步布局,作为编制分期规划的发展目标;第二步根据预测负荷和现有的电网结构,经过分析计算,编制近期的分年规划和中期规划;第三步以近、中期规划最后阶段的规模和远期预测的负荷水平,经过分析计算,编制远期规划。(参见附录A规划编制流程示意图) 具体的编制方法分列如下:
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(1)确定远期电网的初步布局。
根据远期分区分块预测的负荷,按远期规划所应达到的目标(供电可靠性等)和本地区已确定的技术原则(包括电压等级,供电可靠性和结线方式等)和供电设施标准化,粗略地确定: a. 待建的高压变电所的容量和位置; b. 现有和待建变电所的供电区域; c. 高压线路的路径;
d. 各变电所中压电网的布置,包括出线回路数;
e. 所需的电源容量和布局,结合电力系统的规划,提出对发电厂和电源变电所的要求。
(2)编制近期规划。
从现有的电网入手,将下一年的预测负荷分配到现有的变电所和线路,进行电力潮流、电压降、短路容量、环流、故障分析等各项验算。检查电网的适应度。针对电网出现的不适应问题,从远期电网的初步布局中,选取初步确定的项目,确定电网的改进方案。
新的电网布局确定后,重新进行各项计算,务使满足近期规划所规定应达到的目标以及电网结构和设施标准化的要求。如达不到,应重新确定电网改进方案,重复计算,并据此提出年度的改造和新建项目。然后重复按上述步骤编制下一年以至逐年的近期规划。 (3)编制中期规划。
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做好近期规划后,再在近期末年规划电网的基础上,以中期的预测负荷,分配到变电所和线路上,进行各项计算分析,检查电网的适应度。从远期电网的初步布局中,选取初定的项目,确定必要的电网改进方案,做出中期规划。 (4)编制远期规划。
以中期规划的电网布局为基础,依据远期预测负荷,经各项计算后,编制远期规划。由于远期规划内容是近、中期规划的积累与发展,因受各种因素的影响,必将对其原定的初步布局有所调整和修改。 (5)低压电网规划。
低压电网规划直接受到小块地区负荷变动的影响,而且可以在短期内建成,一般只需制定近期或中期规划。其步骤如下:
a. 假定每一配电变压器的供电范围不变,然后按年负荷增长确定逐年所需变压器和线路的容量。
b. 当所需变压器和线路容量或电压降超过规定的最大值时,则采取增加变压器和馈入点,电网进一步分段,必要时调大导线等措施来解决,并将达到规定负荷的用户改由中压供电。 2.4.3 规划的修正。
负荷预测是规划的主要依据,但其不确定因素很多,为此必须按负荷实际变动和规划的实施情况,对规划进行滚动修正。
为适应城市经济和社会发展的需要,远期规划一般每五年修编一次。有下列情况之一时,必须对城网规划的目标及电网结构和设施的标准化进行修改,并对
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城网规划作相应的全面修正。(1)城市整体规划或电力系统规划进行调整或修改后;(2)预测负荷有较大变动时;(3)电网技术有较大发展时。 2.5 规划的编制、审批和实施
2.5.1 城网规划由供电部门和城市规划管理部门共同编制,以供电部门为主,报网(省)电管局(电力局)审批。
2.5.2 根据中华人民共和国《城市规划法》,城网规划有关内容经当地城市规划主管部门综合协调后,纳入城市规划,报上级人民政府审批。
2.5.3 城网规划应通过城市建设与改造的统一规划来实施,城建部门应与供电部门密切配合,统一安排供电设施用地,如:变(配)电所、线路走廊(包括电缆通道),以及在城市大型建筑物内或建筑物群中预留区域配电所和营业网点的建筑用地。
2.5.4 城网建设中的线路走廊、电缆通道、变配电所等用地,应充分考虑远期规划的合理需要,但实际建设可按需要分期进行。 3 负荷预测 3.1 一般规定
3.1.1 负荷预测是城网规划设计的基础。预测工作应在经常调查分析的基础上,收集城市建设和各行各业发展的信息,充分研究本地区用电量和负荷的历史数据和发展趋势进行测算,为使预测结果有一定的准确性,可适当参考国内外同类型地区的资料进行校核。(注:本导则所用负荷一词一般指最大电力负荷。)
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3.1.2 负荷预测分近期、中期和远期。近期还应按年分列,中期和远期可只列期末数据。由于影响负荷变化的因素太多,预测数据可用高低两个幅值(幅值相差不宜过大)。
3.1.3 为使城网结构的规划设计更为合理,应从用电性质、地理区域或功能分区、电压等级分层等方面分别进行负荷预测。
用电性质分类可按能源部制定的电综4表的统计分类方法进行,也可按城市的实际情况,分成几个大类。
地理区域或功能分区可根据城市行政区、地理自然条件(如山、河流等)、一个或几个变电所的范围划分,也可按城市规划土地的用途功能或地区用电负荷性质等情况适当划分。分区的原则,主要是便于制定城网在不同时期的改造和发展规划。分区的面积不必相同,市中心区宜小些,一般可在5平方公里左右,市郊区可大些。
电压等级分层可根据城网所选用的电压等级划分。计算城网某个电压等级的负荷时,应注意从总负荷中减去上一级电网的线损功率和直配供电(发电厂直供的)负荷。
3.1.4 负荷预测需收集的资料一般应包括以下的内容:
(1)城市总体规划中有关人口、用地、能源、产值、居民收入和消费水平以及各功能分区的布局改造和发展规划(包括各类负荷所计划发展的建筑面积和土地利用比率)等。
(2)市计划、统计部门以及气象部门等提供的有关历史数据和预测信息。 (3)电力系统规划中电力、电量的平衡,电源布局等有关资料。
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(4)全市及各分区分块、分电压等级按用电性质分类的历年用电量、高峰用电量和负荷、典型日负荷曲线及电网潮流图。
(5)各级电压变电所、大用户变电所及配电所(包括杆架变压器)的负荷记录和典型负荷曲线、功率因数。
(6)大用户的历年用电量、负荷、装接容量、合同电力需量、主要产品产量和用电单耗。
(7)大用户及其上级主管部门提供的用电发展规划,计划新增和待建的大用户名单、装接容量、合同电力需量,时间地点。国家及地方经济建设发展中的重点项目及用电发展资料。
(8)当电源及供电网能力不足,造成供不出电时,应根据有关资料估算出潜在负荷的情况。
由于负荷预测、归类分析工作量大,且需要经常更新数据,宜应用计算机进行。 3.2 预测方法
3.2.1 对现状和历史的负荷、电量进行分析处理,作为预测依据的原始数据。对其中一些明显不合理甚至错误的个别数据,应尽可能事先进行修正处理。 3.2.2 负荷预测工作,可从全面和局部两方面进行,一是对全城市地区总的需要量进行全面的宏观预测,二是对每分区的需要量进行局部的预测。在具体预测时,还可将每分区中的一般负荷和大用户分别预测,一般负荷作为均布负荷,大用户则作为个别集中的点负荷。各分区负荷综合后的总负荷,应与宏观预测的全区总负荷进行相互校核。
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3.2.3 负荷预测工作一般先进行各目标年的电量预测,以年综合最大负荷利用小时或年平均日负荷率求得最大负荷的预测值,也可按典型负荷曲线,得出其各时间断面的负荷值。
3.2.4 负荷预测可采用以下几种常用方法进行,并相互校核:
(1)单耗法:根据产品(或产值)用电单耗和产品数量(或产值)来推算电量,是预测有单耗指标的工业和部分农业用电量的一种直接有效的办法。 目前我国城市中工业用电还占较大比重,单耗法还是负荷预测中一个重要的方法,较适用于近、中期规划。
(2)弹性系数法:城网的电力弹性系数应根据地区工业结构、用电性质,并对历史资料及各类用电比重发展趋势加以分析后慎重确定。
(3)外推法:运用历年的时间系列数据加以延伸,推测各目标年的用电量。具体计算时,一般是以用电性质的各个分类电量作为应变量,与此分类电量的相关因素(如人口、工农业产值、人均收入、居住面积等)作为自变量,用回归分析建立数学预测模型,反复计算进行预测。
(4)综合用电水平法:根据单位消耗电量来推算各分类用户的用电量。城市生活用电可按每户或每人的平均用电量来推算,工业和非工业等分类用户的用电量可按每单位设备装接容量的平均用电量推算,现在和历史的综合用电水平可通过资料分析和典型调查取得,将来各目标年的人口、户数、设备装接容量的预测值,可通过城市规划部门和用户的资料信息或用外推法测算,各目标年的综合用电水平还可参照国内外同类型城市的数据或用外推法测算。综合用电水平法适用于分区负荷中的一般负荷和点负荷的预测,但预测期以近、中期较为合适。
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(5)负荷密度法:负荷密度是每平方公里的平均负荷数值。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对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。 3.3 电力平衡
3.3.1 根据预测的负荷水平和分布情况,应与电力系统规划中对城网安排的电源容量进行电力平衡(包括有功和无功平衡)。 3.3.2 电力平衡应与上级电力规划部门共同确定: (1)由电力系统供给的电源容量和必要的备用容量; (2)电源点的位置,结线方式及电力潮流;
(3)地区发电厂、热电厂、用户自备电厂接入城网的电压等级,接入方式和供电范围;
(4)电源点和有关线路以及相应配套工程的建设年限、规模及进度。 电力平衡应按目标年分阶段分区进行。 4 规划设计的技术原则
城网结构是规划设计的主体,应根据城市建设规模、规划负荷密度以及各地的实际情况,合理选择和具体确定电压等级、供电可靠性的要求、结线方式、点线配置等技术原则。
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4.1 电压等级
4.1.1 城网电压等级和最高一级电压的选择,应根据现有实际情况和远景发展慎重研究后确定。城网应尽量简化变压层次。
4.1.2 城网的标称电压应符合国家标准。送电电压为220kV,高压配电电压为110、63、35kV,中压配电电压为10kV,低压配电电压为380/220V。选用电压等级时,应尽量避免重复降压。现有的非标准电压应限制发展,合理利用,并分期分批进行改造。
除在城网改造的过渡期间外,一个地区同一电压城网的相位排列和相序应相同。 4.1.3 现有城网供电容量严重不足或老旧设备需要全面进行技术改造时,可采取升压措施。但必须认真研究升压改造的技术经济合理性。 4.2 供电可靠性
4.2.1 城网规划考虑的供电可靠性是指电网设备停运时,对用户连续供电的可靠程度,应满足下列两个目标中的具体规定: (1)电网供电安全准则 (2)满足用户用电的程度 4.2.2 电网供电安全准则。
城市配电网的供电安全采用N 1准则,即:
(1)高压变电所中失去任何一回进线或一组降压变压器时,必须保证向下一级配电网供电;
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(2)高压配电网中一条架空线,或一条电缆,或变电所中一组降压变电器发生故障停运时:
a. 在正常情况下,除故障段外不停电,并不得发生电压过低和设备不允许的过负荷,
b. 在计划停运情况下,又发生故障停运时,允许部分停电,但应在规定时间内恢复供电;
(3)低压电网中当一台变压器或电网发生故障时,允许部分停电,并尽快将完好的区段在规定时间内切换至邻近电网恢复供电。
4.2.3 上述N 1安全准则可以通过选取电网和变电所的结线及设备运行率T达到。
T=100%
具体计算为:
(1)220~35kV变电所:
应配置两台或以上变压器,当一台故障停运时,其负荷自动转移至正常运行的变压器,此时变压器的负荷不应超过其短时容许的过载容量,以后再通过电网操作将变压器的过载部分转移至中压电网。符合这种要求的变压器运行率可用下式计算:
T=100%
式中 T=变压器运行率,
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K=变压器短时的容许过载率, N=变压器台数, P=单台变压器额定容量。
条件为短时内将变压器的过载部分转移至电网,需转移的容量L为:
L=(K一1)P(N一1)
当实际能向电网转移的负荷小于L时,则应选用较计算结果为小的运行率。 变压器短时允许的过载率应根据制造厂提供的数据,参照该变压器预计的全年实际负荷曲线,以过载而不影响变压器的寿命为原则来确定。在缺乏数据的情况下,一般可取过载率为1.3,过载时间为2小时,计算结果为: 当N=2时 T=65%,
N=3时 T=87%(近似值), N=4时 T=100%(近似值)。
变电所中变压器愈多,其利用率愈高。但当变压器为三台以上时,则应采取措施,使停运变压器的负荷能平均分配至其他运行中的变压器。 (2)10kV/380V配电所:
10kV/380V户内配电所宜采用两台及以上变压器,有条件时低压侧可并联运行。10kV/380V杆架变压器故障时,允许停电,但应尽量将负荷转移至邻近电网。 (3)高压(包括220kV)线路:
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应由两个或两个以上回路组成,一回路停运时,应在一次侧或二次侧自动切换供全部负荷而不超过设备的短时容许过载容量,并通过下一级电网操作转移负荷,解除设备的过载运行,线路的运行率为:
T=×l00%
式中 N=线路回路数,
K=短时容许过载率,可根据各地的现场运行规程规定。
(4)中压配电网:
a. 架空配电网为沿道路架设的多分段、多联接开式网络,每段有一个电源馈入点,当某一区段线路故障停运时将造成停电,但应尽快隔离故障,将完好部分通过联络开关向邻近段线路转移,恢复供电。线路的运行率:
T=100%
式中 M=线路的预留备用容量,即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷,
K=短时容许过载率, P=额定容量。 T的数值不应大于1。
b. 电缆配电网一般有两种基本结构:
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①多回路配电网,其运行率与(3)同。②开式单环配电网,其运行率计算与双回路同。但环网故障时,须经过倒闸操作恢复供电,时间较长。
c. 由于电缆故障处理时间长,一般不采用放射形单回路电缆供电。如采用时,应根据用户要求,给予必要的保安电源,电压和容量可与用户协商决定。 (5)低压配电网
与中压配电网同,但故障转移负荷时应该算末端电压降是否在允许的标准以内。 4.2.4 要对变电所作进出线容量的配合和校核。变电所初级进线总供电能力应与初级母线的转供容量和主变压器的允许过负荷容量相配合,并满足供电可靠性的要求。
变电所的次级出线总送出能力应与主变压器的允许过负荷容量相配合,并满足供电可靠性的要求。
校核事故运行方式时,应考虑事故允许过负荷,以节约投资。
4.2.5 当现有电网的供需矛盾突出时,在近期规划中可尽量利用供电设备的容量以解决负荷的需求,规划时可采用较4.2.3计算结果为高的设备运行率。即在事故时切除部分负荷,使设备过载率限制在规定之内。 其运行率为:
T=100%
式中:Lc=自动切除的负荷
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在远期规划中变电所二次侧与电网联络必须很强,且配电自动化水平较高,在短时内能转移负荷LN>(K-1)(N-1)P时,则运行率:
T=100%
式中 LN=能在短时内转移至电网的最大负荷。 4.2.6 满足用户用电的程度。 .
电网故障造成用户停电时,允许停电的容量和恢复供电的目标时间。其原则是: (1)两回路供电的用户,失去一回路后,应不停电;
(2)三回路供电的用户,失去一回路后,应不停电,再失去一回路后,应满足50~70%用电;
(3)一回路和多回路供电的用户电源全停时,恢复供电的目标时间为一回路故障处理的时间;
(4)开环网路中的用户,环网故障时需通过电网操作恢复供电的,其目标时间为操作所需的时间。
考虑具体目标时间的原则是:负荷愈大的用户,目标时间应愈短。可分阶段规定目标时间。随着电网的改造和完善,目标时间应逐步缩短,若配备自动化装置时,故障后负荷应能自动切换。 4.3 容载比
4.3.1 容载比是反映城网供电能力的重要技术经济指标之一。容载比过大,电网建设早期投资增大;容载比过小,电网适应性差,影响供电。
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变电容载比是城网变电容量(kVA)在满足供电可靠性基础上与对应的负荷(kW)之比值,是宏观控制变电总容量的指标,也是规划设计时布点安排变电容量的依据。城网变电容载比应按电压分层计算。发电厂的升压变电所向地区配电网供电的容量计入电源变电容量。同级电压网用户专用变电所的变压器容量和负荷应扣除。
4.3.2 变电容载比大小与计算参数有关,也与布点位置、数量、相互转供能力有关,即与电网结构有关,变电容载比的估算公式为:
式中 Rs为容载比(kVA/kW),
K1为负荷分散系数, K2为平均功率因数, K3为变压器运行率, K4为储备系数。
以上参数可按实际情况取数,但相关因素很多。城网变电容载比一般为: 220kV电网 1.6~1.9, 35~110kV电网 1.8~2.1。
应加强和改善网络结构,建立既满足可靠性要求又降低容载比,以提高投资的经济效益。例如:变电所增加主变台数,次级电网增加转移负荷的能力,提高
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功率因数,提高自动化程度和提高各变电点的负荷预测及变电容量配置的准确性等。 4.4 城网结线
4.4.1 城网由送电线路,高压配电线路,中压配电线路,低压配电线路以及联系各级电压线路的变、配电所组成。电网结线的要点如下: 1. 各级电压电网的结线应标准化, (2)高压配电网结线力求简化, (3)下一级电网应能支持上一级电网。 各级电压配电网的常用结线见附录B,供参考。
4.4.2 220kV及以上的送电线路和变电所,是电力系统的组成部分,又是城网的电源,可靠性要求高,一般为建于城市外围的架空线双环网。在不能形成地理上环网时,也可以采用C形电气环网,环网的规划属系统规划。当负荷增长需要新电源接入而使环网的短路容量超过规定值时,应在现有环网外围建设高一级电压的环网,将原有的环网开环分片以降低短路容量,并避免电磁环网。
4.4.3 在环网的适当地点设枢纽变电所,将超高压降压后送至市区。在负荷密集、用电量很大的市区,可采用220kV深入市区的供电方式。此种为市区供电的220kV线路和变电所属城网规划范围。
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4.4.4 高压配电网包括110、63和35kV的线路和变电所。根据采用架空线或电缆及变电所中变压器的容量和台数,选择结线。变电所结线要尽量简化。采用架空线路时,以两回路为宜。采用电缆线路时可为多回路。 4.4.5 为充分利用通道,市区高压架空线可同杆双回架设。为避免双回路同时故障停电而使变电所全停,应尽可能在双侧有电源。条件不具备时,可加强中压电网的连络,在双回路同时故障时,由中压电网倒入保安电力。 4.4.6 不论采用架空线还是电缆,当线路上T接或环入三个及以上变电所时,线路宜在两侧有电源,但正常运行时两侧电源不并列。
4.4.7 对直接接入高压配电网的小型供热电厂或自备电厂,一般采用单电源辐射方式向附近供电,随着城网负荷的增长,逐步缩小这些电厂的供电范围。这些电厂与系统的联接方式,如通过高压配电线,一般考虑在运行上仅与一个高一级电压的系统变电所相联,并在适当地点设解列点。 4.4.8 中压配电网由10kV线路、配电所、开关站、箱式配电站、杆架变压器等组成,主要为分布面广的公用电网。中压配电网的规划应符合以下原则:
(1)中压配电网应依据高压配电变电所的位置和负荷分布分成若干相对独立的分区。分区配电网应有大致明确的供电范围,一般不交错重叠。分区配电网的供电范围将随新增加的高压配电变电所及负荷的增长而进行调整;
(2)高压配电变电所中压出线开关停用时,应能通过中压电网转移负荷,对用户不停电;
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(3)高压配电变电所之间的中压电网应有足够的联络容量,正常时开环运行,异常时能转移负荷;
(4)严格控制专用线和不带负荷的联络线,以节约走廊和提高设备利用率;
(5)中压配电网应有较强的适应性,主干线导线截面应按长远规划选型一次建成,在负荷发展不能满足需要时,可增加新的馈入点或插入新的变电所,而其结构基本不变。
4.4.9 市区中压架空配电网为沿道路架设的格子形布局网络,在道路交叉口连接。全网在适当地点用杆架开关分断,形成多区段(区段中又分段),多联接的开式运行网络。各区段的电源由架空线或电缆直接馈入。规划时应考虑下列要求:
(1)规定两至三种规格的导线,作为标准导线,按负荷情况选用; (2)根据小区负荷的预测,确定变电所供电范围及中压出线回路数,每个回路所供的架空线区段、负荷、馈入点位置。每条架空线区段的再分段是为了在电源线停用时,其区段至少可分为两段,向邻近两个区段转移负荷,相互邻近的区段宜由不同变压器馈电。
4.4.10 采用市区中压电缆配电网有利于公众安全和环境协调。架空电网的供电能力有一定限度,当负荷大量增加时,中压电网可由架空线逐步过渡为电缆。电缆网的常用结线参见附录B。
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4.4.11 城市住宅小区的供电方式应根据用电负荷水平和住宅建筑结构确定,一般可建户内型小区中压配电所。至少有两回进线,两台变压器,变压器单台最大容量一般不宜超过800kVA。
4.4.12 城市低压配电方式与用户建筑结构、进户装表方式以及负荷分布有关。低压负荷分散,进户点多,从经济出发,仍以架空线为主,并与中压线路合杆架设。
4.4.13 规划低压电网时,必须考虑配电变压器的容量及其供电范围和导线截面,使电网适应日益增长的电力负荷,而不需多次调大导线。低压电网结线的原则为:
(1)供电半径一般不超过400m;
(2)选定干线和支线的导线规格和配电变压器的容量均应满足下列要求: a. 当变压器故障时,可将负荷拆开,向邻近电网2~3个方向转移; b. 故障转移负荷时,导线运行率不超过100%,线路末端电压降不超过规定。
4.4.14 城市的经济开发区,繁华地区,重要地段,主要道路及高层住宅区的低压供电,需要时可采用电缆,其结线如下: (1)设置若干配电所(或箱式变电站);
(2)自配电所低压侧以大截面电缆将电源引入低压分支箱,分别接至负荷点,按需要组成主备线或环形供电方式。
并联运行的电缆格式网络,由于投资大,而且运行复杂,不推荐采用。
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4.5 中性点运行方式
4.5.1 城网中性点运行方式一般规定为:
220kV直接接地(必要时也可经电阻或电抗接地),
110kV直接接地(必要时也可经电阻、电抗接地或经消弧线圈接地), 63、35、10kV不接地或经消弧线圈接地、经电阻或电抗接地, 380/220V直接接地。
4.5.2 35、10kV城网中以电缆为主的电网,必要时可采用中性点经小电阻或中电阻接地。确定中性点接地方式时,必须全面研究以下各个方面: (1)保证供电可靠性要求;
(2)单相接地时,健全相最大的工频电压升高尽可能小;
(3)单相接地时的短路故障电流应限制在对通讯线路干扰影响的容许范围之内;
(4)单相接地时故障线路的继电保护应有足够的灵敏度和选择性。 4.6 无功补偿和电压调整 4.6.1 城网无功补偿的原则:
(1)无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置,可采用分散和集中补偿相结合的方式,接近用电端的分散补偿可取得较好的经济效益,集中安装在变电所内有利于控制电压水平;
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(2)无功补偿设施应便于投切,装设在变电所和大用户处的电容器应能自动投切。
4.6.2 无功补偿设施的安装地点及其容量:
(1)220kV变电所应有较多的无功调节能力,使高峰负荷时功率因数达到0.95以上,电容器容量应经计算,一般取主变容量的1/6~1/4; (2)当变电所带有大容量无功设施时,如长距离架空线或电缆,应考虑是否需装设并联电抗器以补偿由线路电容产生的无功功率; (3)35~110kV变电所内安装的电容器应使高峰负荷时功率因数达到0.9~0.95,电容器容量应经计算,一般取主变容量的1/6~1/5; (4)在10kV配电所中安装无功补偿设施时,应安装在低压侧母线上;当电容器能分散安装在低压用户的用电设备上时,则不需在配电所中装电容器;
(5)在供电距离远、功率因数低的10kV架空线路上也可适当安装电容器,平时不投切,其容量(包括用户)一般可按线路上配电变压器总容量的7%~10%计,但不应在低谷负荷时使功率因数超前或电压偏移超过规定值;
(6)用户安装的电容器可以集中安装,亦可以分散安装;前者必须能按运行需要自动投切,后者安装于所补偿的设备旁,与设备同时投切;二者中以分散安装的方法较好,还要提倡用户低功率因数的用电设备内装电容器。
4.6.3 设置电容器的容量计算。
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(1)城网所需总的无功补偿容量,一般可按K值计算:
式中 Pm电网最大有功负荷kW,
Qm对应Pm所需的无功补偿设施容量kVar。
Qm包括地区发电厂无功出力,电力系统可能输入的无功容量,运行中的无功补偿设施容量(包括用户)和城网充电功率之总和。
K值的大小与城网结构、电压层次和用户构成有关,可计算得出,一般可选1.1~1.3。
(2)总体无功平衡后,还要考虑分片分层平衡。下式可用以计算所需增加的电容器容量
式中 Q所需增加的电容器容量kVar,
P实际负荷kW,
现在的功率因数, 要求达到的功率因数。
4.6.4 调节电压提高电压质量的综合措施为: (1)无功功率就地平衡;
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(2)具有足够的调压手段;
(3)线路高峰负荷时末端电压降控制在规定范围以内。 4.6.5 调节电压的手段为: (1)发电厂调压; (2)变电所调压:
a. 在各级电压变电所中,二次侧母线上装无功补偿设施;
b. 变压器配置有载调压开关,带自动调压继电器和线路压降补偿装置,该装置可补偿用户所在地点由于负荷电流引起的供电线上的电压降。 无功补偿设施和变压器有载调压开关联合作用时,无功补偿设施可按功率因数和负荷变化投切,以就地平衡无功。有载调压开关则在无功平衡的情况下自动调节电压,以控制达到预定的标准送电端电压。 (3)线路调节电压
对10kV及380/220V架空线路可用调大导线,改变配电变压器电压分接头,缩短供电半径及平衡三相负荷等措施来防止过大的电压降。
(4)每一用户至少要经过系统中一级有载调压变压器,若负荷变化大,降压层次多,线路距离长,电压波动和偏离过大的用户,可能需经二级有载调压变压器,应由计算确定。 4.7 短路容量
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4.7.1 为.了取得合理的经济效益,城网各级电压的短路容量应该从网络的设计、电压等级、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制,使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合,一般可采取下列数值: 220kV 40kA 110kV 20kA 63kV 25kA 35kV 16kA 1OkV 16kA
必要时经技术经济论证可超过上述数值。
4.7.2 各级电压网络短路容量控制的原则及采取的措施如下: (1)城网最高一级电压母线的短路容量在不超过上述规定值的基础上,应维持一定的短路容量,以减少受端系统的电源阻抗,即使系统发生振荡,也能维持各级电压不过低,高一级电压不致发生过大的波动。为此,如受端系统缺乏直接接入城网最高一级电压的主力电厂,经技术经济论证,可装设适当容量的大型调相机。
(2)城网其他电压网络的短路容量应在技术经济合理的基础上采取限制措施:
a. 网络分片,开环,母线分段运行;
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b. 适当选择变压器的容量,结线方式(如二次绕组为分裂式)或采用高阻抗变压器;
c. 在变压器低压侧加装电抗器或分裂电抗器,出线断路器出口侧加装电抗器等。
4.8 电压损失及其分配
4.8.1 保证各类用户受电电压质量是确定各级城网允许的最大电压损失的前提。
我国国家标准GB12325《电能质量 供电电压允许偏差》规定如下: (1)35kV及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%; 注:如供电电压上下偏差为同符号(均为正或负)时,按较大的偏差绝对值作为衡量依据。
(2)10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%; (3)220V单相供电电压允许偏差为额定电压的±7%与-10%。 各级城网电压应按具体情况计算,并规定各级电压的允许电压损失值的范围,一般情况可参考表1所列数值: 4.9 通讯干扰
4.9.1 城网规划设计应尽量减少对通信设施的危害及干扰影响,并在规划年限内留有适当裕度。
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4.9.2 市区内送电线路、高压配电线路和变电所的建设,应按照城市规划,并与有关通信部门研究,共同采取措施;必要时,强、弱电部门共同进行计算及现场试验,商讨经济可行的解决办法。
4.9.3 强电线路对电信线路及设备影响的允许值可参照下列规定: (1)危险影响
强电线路发生单相接地事故时,对架空电信明线产生磁感应纵电动势允许值为:
一般强电线路 430V 高可靠强电线路 650V
表1 各级电压城网的电压损失分配
电压损失分配值(%) 城 网 电 压 变压器 110,63kV 35kV 10kV及以下 其中:10kV线路 配电变压器 2~5 2~4.5 2~4 2~4 线 路 4.5~7.5 2.5~5 8~10 2~6 4~6 30
低压线路(包括接户线) a. 对电信电缆线路产生磁感应纵电动势允许值为:
≤0.6
(V)
b. 电信电缆线路用远距离供电,输出端有一端直接接地时,在电缆芯上的磁感应纵电动势允许值为:
≤0.6
-(V)
式中 ---为电缆芯线对外皮直流试验电压(V);
---为影响计算的后段远供电压(V)。
c. 当电网发生一相故障时,接地装置地电位升高,传递至通信设施接地装置上的电位应小于250V。 (2)干扰影响
1961年我国《四部原则协议》对干扰杂音电动势的允许值规定,目前正在协商修改。经电力部门与通信部门协商,目前可参照国际电报电话咨询委员会(CCITT)1988年导则上的规定执行,参见附录E。
4.9.4 城网的无线电干扰,一般用干扰场强仪进行实测,如无实测资料时,可从干扰水平、频率特性和横向特性三方面进行估算。按我国已正式或将颁布的以下各项标准,进行规划设计:
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(1)国标GB7495 87《架空电力线路与调幅广播收音台的防护间距》; (2)国标GB7495 87《架空电力线路与监测台(站)的防护间距》; (3)国标GB6364 86《航空无线电导航台站电磁环境要求》;
(4)国标GBJ143 90《架空电力线路,变电所对电视差转台、转播台无线电干扰防护间距标准》;
(5)《对海中远程无线电导航台站电磁环境要求》国家标准送审稿,1990年7月;
(6)《对空情报雷达站电磁环境要求》国家标准送审稿,1990年11月; (7)《短波无线电测向台(站)电磁环境要求》国家标准送审稿,1991年7月;
(8)《短波无线电收信台(站)电磁环境要求》国家标准送审稿,1991年7月;
(9)《VHF/UHF航空无线电通信台站电磁环境要求》军用标准送审稿,1991年12月。
4.9.5 城市屏蔽效应是城网解决电磁干扰的一个重要因素。城市中各种金属管道及钢结构建筑物的环境屏蔽效应可用城市屏蔽系数表示,该系数应通过实测确定。国内一些实测工频城市屏蔽系数在0.3~0.6之间。具体数值应根据实际情况而定。
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5 供电设施
城网的供电设施应满足城网规划设计的要求,适应城市建设的特点,与市容环境相协调,逐步实现标准化。
城网供电设施选址、占地及线路路径应根据需要与可能,由当地供电部门与城建部门进行研究后确定。供电线路路径和走廊布置应与其它市政设施和管线统一安排。 5.1 变电所
5.1.1 城网变电所的所址应符合下列要求:
(1)便于进出线的布置,交通方便,并尽量靠近负荷中心; (2)占地面积应考虑最终规模要求; (3)避开易燃易爆及严重污染地区; (4)注意对公用通讯设施的干扰问题。
变电所的站址应在城网中期规划时,由供电部门与城市规划部门共同进行预选,并初步划定线路走廊与电缆通道。
5.1.2 市区变电所的设计应尽量节约用地,变电所用地面积根据变电所容量、结线和设备选型确定(参见附录C)可采用占地面积较少的户外型和半户外型布置。市中心区的变电所可考虑采用占空间较小的全户内型并考虑与其他建设物混合建设,或建设地下变电所。
市区变电所的建筑物设计应与环境协调,并适当提高建筑标准。
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5.1.3 一个变电所的主变压器台数(三相)不宜少于2台或多于4台,单台变压器(三相)容量不宜大于下列数值: 220kV 180MVA 110kV 63MVA 63kV 31.5MVA 35kV 20MVA
在一个城网中,同一级电压的主变压器单台容量不宜超过三种,在同一变电所中间一级电压的主变压器宜采用相同规格。
当变压器的容量已达到规定的最终容量以后,如负荷继续增长,一般不宜采用在原变电所内扩建增容的措施。
主变压器的外型结构,冷却方式及安装位置应充分考虑通风散热的措施,为节约能源及减少散热困难,主变压器应选用低损耗型。
5.1.4 市区变电所的噪声对城市区域环境的影响应符合国家标准GB3096 82的规定,参见附录D。
5.1.5 变电所内断路器及配电装置应选用性能好,质量高,检修周期长或多年不需检修的设备。大城市的重要变电所在条件许可时,可以采用SF6全封闭组合电器或敞开式SF6断路器,中压设备可以选用SF6或真空断路器及由其组成的配电装置。新装设备的短路容量应经计算选择满足较长期电网发展。
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5.1.6 变电所宜积极推广使用新技术、新设备,如金属氧化物避雷器、不燃性变压器、小型大容量蓄电池及单台大容量的电容器等。但对未经过试运行考验及国家鉴定合格的设备不得投网运行。
5.1.7 城网具有可靠性要求高、短距离线路多、容量大的特点。送电网一般应采取双重化的保护,不论何时发生故障均能可靠、快速切除。配电网的继电保护应随网络简化而简化。高压配电网发生各种类型的单一故障均不影响高一级电压电网的运行。单电源辐射型线路应尽量采用电流(或附加电压)保护,双电源线路在距离保护或双回线保护不能满足要求时可采用纵差保护。
5.1.8 城网应根据运行需要,装设必要的自动装置,如重合闸、备用电源自动投入、低频减载、自动解列等,以防止发生大面积停电或长时间中断供电的事故。
220kV及以上变电所及110kV枢纽变电所均应装设故障录波器或故障记录装置,以便于分析事故和检查保护动作情况,及时判别故障地点。 在中性点不直接接地系统中,变电所出线必须装设有效的、能快速判明接地故障的检测装置。
5.1.9 市区变电所变压器室的耐火等级应为一级,配电装置室、电容器室及电缆夹层应为二级。变电所邻近有建筑物,且不能满足防火间距时,应采取有效的消防措施,并取得消防部门同意。
市中心区变电所的多油设备应设置容量满足要求的储油设施。储油设施在正常情况下不能渗入雨水,而且不能与下水管道直接相通。
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5.1.10 市区变电所变压器室应装设可由外部手动或自动控制的灭火装置(如高压雾化水或化学灭火剂喷射装置)。
电缆夹层和隧道中应装设以阻燃性材料制成的防火隔板、防火线槽及防护罩等防火设施。
5.1.11 市区变电所的建筑物及高压电气设备均应根据其重要性按国家地震局公布的所在区地震烈度等级设防。电气设备选用应符合抗震技术要求,七级以上地震烈度地区的建筑物设计,应考虑地震时可能给电气设备造成的次生灾害。
5.2 架空送电线路及高压配电线路
5.2.1 市区内的架空线路杆塔应适当增加高度、缩小档距,以提高导线对地距离。杆塔结构的造型、色调应与环境协调。
5.2.2 城网的架空送电线路及高压配电线路主干线导线截面的选择,除按电气、机械条件校核外,在同一个城市电网内应力求一致,每个电压等级可选用两种规格。
一般情况可参考表2选择:
表2 各级电压送电线路选用导线截面表
电压(kV) 导线截面积(按钢芯铝绞线考虑)(mm2) 36
35 63 110 220 185 150 120 95 300 240 185 150 300 240 185 150 400 300 240 (必要时可采用2×400mm2,2×300mm2及分裂导线布置)
5.2.3 通过市区的架空线路所用的各种设施、元件的安全系数,应根据现场条件适当提高,绝缘子、金具、杆塔结构及基础的安全系数一般可比通常设计所用的安全系数增大0.5~1.0;导线的安全系数在线间距离及对地高度允许的条件下,还可适当增加。市区跨越主要街道的线路安全系数可增加至5以上。
架空线路绝缘子的有效泄漏比距(cm/kV)应按原水利电力部颁发的《高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准》设计并充分估计工业对环境的影响。线路通过市区,应适当提高其电瓷外绝缘污秽等级。 5.2.4 城网通过市区的架空线路的杆塔选型应充分考虑减少走廊占地面积。35kV线路一般采用钢筋混凝土电杆;63、110kV线路宜采用窄基铁塔或钢管型杆塔。
通过市区的高压配电线路,可采用双回线同杆架设。一般情况下尽量不与中、低压配电线路同杆架设。在市区内线路路径确有困难时,可以同杆架设,但应充分考虑架设条件及安全上的因素。
5.2.5 市区架空线路应根据需要和可能采用新技术及新型设备器材。
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5.3 配电所及中、低压配电线路
5.3.1 城网开关站及配电所作为市政建设的配套工程,应配合城市改造和开发新区规划同步建设。
5.3.2 城网开关站的结线力求简化,一般采用单母线分段结线,两回进线。开关站一般应结合建设成配电所。配电所一般应优先采用环网单元。 5.3.3 在主要街道、路间绿地及住宅小区或建筑群中,也可采用电缆进出线的组合式箱式配电站。
5.3.4 315kVA及以下的配电变压器宜采用杆架式、户外安装。 5.3.5 城市规划应结合市区道路的新建或改造预留电力架空线路和电力电缆的专用走廊。
5.3.6 市区内架交配电线路进行设计时应与园林主管部门协商,适当提高导线对地高度,合理选择人行道树树种并及时修剪树枝,以保持导线对树枝的安全距离。
5.3.7 市区中、低压配电架空线路应同杆架设,并做到同杆并架的线路为同一电源。
同一地区的中、低压配电线路的导线相位排列应统一规定。
5.3.8 为美化市容、提高空间利用率,市区内提倡“一杆多用”。但在实施时应对杆塔强度进行计算校核。
5.3.9 市区中、低压线路可根据条件选用裸导线、绝缘导线、绝缘电缆。主干线导线不宜超过两种,并按远期规划考虑,一般可参考表3选择:
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表3 中、低压配电线路选用导线截面表
电压等级 380/220V(主干线) 主干线 10kV 次干线 分支线 导线截面(按铝绞线考虑)mm2 150 120 95 240 185 150 150 120 95 不小于50 5.3.10 市区配电线路应逐步选用容量大、体积小、可靠性高的新设备。 5.3.11 市区繁华街道和大型建筑物的接户线可采用绝缘电缆,沿墙敷设及特制的分接箱接入。 5.4 电缆线路
5.4.1 城网送电线路和高、中压配电线路,有下列情况应采用电缆线路: (1)繁华地区、重要地段、主要道路、高层建筑区等以及城市规划和市容环境有特殊要求的地区;
(2)技术上难以解决的严重腐蚀地段; (3)供电可靠性要求较高或重要负荷用户; (4)重点风景旅游区的区段;
(5)沿海地区易受热带风暴侵袭的主要城市的重要供电区域;
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(6)电网结构或运行安全的需要。
5.4.2 城网低压配电线路,有下列情况时应采用电缆线路: (1)负荷密度高的市中心区;
(2)建筑面积较大的新建居民住宅小区及高层建筑小区; (3)依据规划不宜通过架空线路的街道或地区;
(4)经技术经济综合比较采用电缆线路比较合适的其他情况。 对于应采用电缆线路而地下不具备条件时,可采用绝缘电缆架空敷设方式。
5.4.3 市区电缆线路路径应与城市其他地下管线统一安排。通道的宽度、深度应考虑远期发展的要求。路径选择应考虑安全、可行,维护便利及节省投资等条件。沿街道的电缆隧道人孔及通风口等的设置应与环境相协调。有条件时应与市政建设协调建设综合管道。
5.4.4 电缆敷设方式应根据电压等级、最终数量、施工条件及初期投资等因素确定,可按不同情况采取以下方式(参见附录E):
(1)直埋敷设适用于市区人行道、公园绿地及公共建筑间的边缘地带; (2)沟槽敷设适用于不能直接埋入地下且无机动车负载的通道; (3)排管敷设适用于电缆条数较多,且有机动车等重载的地段; (4)隧道敷设适用于变电所出线及重要街道电缆条数多或多种电压等级平行的地段;隧道应在变电所选址及建设时统一考虑,并争取与城市其它
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公用事业部门共同建设使用;城网高压变电所应考虑有两个电缆进出线通道;建设通道时应同时考虑防火措施;
(5)电缆路径需要跨越河流时,尽量利用桥梁结构;需要通过桥梁时应与桥梁主管部门协商,确定敷设方式及敷设结构件等有关问题; (6)水下敷设方式须根据具体工程特殊设计。
5.4.5 电缆的选型应在首先满足运行的条件下,决定线路敷设方式,然后确定结构和型式。在条件适宜及确保电缆质量时,应优先选用交联塑料绝缘电缆。
电缆导线、材料与截面的选择,除按输送容量、经济电流密度、热稳定、敷设方式等一般条件校核外,一个城网内35kV及以下的主干线电缆应力求统一,每个电压等级可选用两种规格,预留容量,一次埋入。各种电压选用电缆截面可参考表4:
表4 各种电压选用电缆截面表。
电压 380/220V 10kV 35kV 电缆铝芯截面(mm2) 240 185 150 120 300 240 185 150 300 240 185 150 6 调度、通信及自动化 6.1 调度
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6.1.1 城网调度所是城网运行管理的指挥机构。在城网规划设计时,应按城市规模,规划相应的调度机构和考虑调度室的技术装备。
6.1.2 城网调度机构是电力系统调度的重要组成部分,应根据城网的供电容量、结线方式和管理体系等条件实行分级管理,一般不超过两级。 6.1.3 调度所应配置为调度服务的通信、远动、自动化、计算机等技术装备,以增进调度指挥效能。
6.1.4 调度所应有可靠的供电电源,一般应有两路交流电源和必要的直流电源和事故备用电源。 6.2 通信
6.2.1 城网通信应与城网规划的要求相适应,建立适用于电力生产需要的专用通信系统,通信设备应满足以下要求:
(1)调度人员在指挥操作、处理事故时,通道畅通,语音清晰; (2)继电保护、远动、自动装置等各项信息、数据的正确传递与实时记录;
(3)行政管理等通信需要。
6.2.2 城网通信方式:市区采用音频电缆、高频电缆和光缆。近郊或远郊可采用电力载波、特高频、微波或光缆。市区和郊区也可采用VHF频段,组建小型无线通信网。
6.2.3 电网各级调度所之间以及220kV枢纽变电所、大(中)型发电厂之间至少应各有两种方式的专用通信通道、两路信息传输专用通道和必要的
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行政电话通道。重要的35~110kV变电所与调度所之间应有专用通信通道,并配备两种信息传输专用通道和一路行政电话通道。重要用户的变电所或自备电厂与调度所之间应有专用通信通道。
6.2.4 城网通信设备的电源,必须有稳定可靠的交流电源。载波机、调度总机必须有事故备用电源。 枢纽通信站应设专用直流供电系统。
城网通信应考虑与系统通信联网并留标准接口。
电网通信系统应逐步地建立微机监控中心,对全网进行监控,实现全网管理自动化。 6.3 自动化
6.3.1 城网自动化设计应包括变电所综合自动化,调度自动化,配电网自动化和负荷控制自动化。
城网自动化应在各地现有设备运行可靠的基础上有计划地逐步开展,并根据需要与可能由小到大,由点到面逐步发挥其效能。具体各阶段的要求可在本地区规划中提出。
6.3.2 城网中的220kV变电所和大(中)型发电厂,一般由中心调度所和(或)地区调度所进行遥测、通讯,并可根据需要对重要的断路器和自动调节装置实行遥控、遥调。城网35~110kV变电所一般由地区调度所进行遥测、遥讯,逐步实现遥控、遥调。无人值班变电所一般由地区调度所、基地变电所或集控中心站进行遥讯、遥测、遥控。
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6.3.3 城网自动化应积极采用微机管理、音频控制、无线电管理等措施,加强地区负荷管理。
6.3.4 调度所、基地变电所和集控中心站应逐步采用以计算机为中心的自动监控新技术,按原能源部颁发的《电网调度自动化系统实用化要求》的内容进行设计。加强变电所一次设备、变送器、远动装置、通道等自动化基础工作,根据实际需要扩充功能。
6.3.5 自动化装置应配置性能稳定的不间断的供电电源。
6.3.6 采用综合自动化装置的变电所应统筹考虑自动化装置、仪表装置、远动装置的功能,避免功能重复。
自动化装置在强电环境下运行应采用行之有效的抗干扰措施。 7 特种用户的供电技术要求
特种用户包括重要负荷、畸变负荷、冲击负荷、波动负荷、不对称负荷和高层建筑等用户。特种用户的供电方式应从供用电的安全、经济出发,考虑用户的用电性质、容量,根据电网当前的供电条件和各个时期的电网规划,经技术经济比较后确定。 7.1 重要用户
7.1.1 根据用户用电设备对供电可靠性的要求,中断供电后造成的后果有下列情况之一者为重要负荷: (1)将造成人身伤亡者; (2)将造成环境严重污染者;
44
(3)将造成重要设备损坏,连续生产过程长期不能恢复或大量产品报废者;
(4)将在政治上或军事上造成重大影响者。
具有重要负荷的用户统称为重要用户。中断供电将造成重要公共场所秩序混乱者亦应列为重要用户考虑。
7.1.2 重要用户除正常供电电源外,应有保安或备用电源。保安或备用电源原则上应与正常供电电源来自两个独立的电源,如来自不同变电所(发电厂)的电源,或虽来自同一变电所而系互不影响的不同母线段供电的电源。
7.1.3 保安或备用电源由何种电压供电,决定于用户需要的容量和电网的具体情况,一般不采用专线供电方式。保安电源的供电容量只限于用户的有关重要负荷,不包括其他负荷。
7.1.4 保安或备用电源可由供电部门提供,也可由用户自备。在电力系统瓦解时仍需保证供电的重要负荷,以及通信枢纽、矿井等不能片刻停电的重要负荷,应由用户自备保安或备用电源,与正常电源间应有可靠的连锁装置。。
7.1.5 当重要用户由两路及以上线路供电时,用户侧各级电压网络一般不应并列,以简化保护。当其中任一回路故障重合闸不成功时,采用备用电源切换,互为备用,以提高供电可靠性。 7.2 畸变负荷
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7.2.1 各类工矿企业和运输等用电部门的非线性负荷,引起电网电压及电流的畸变,通称谐波源,例如:可控硅整流器、电弧炉、电气化铁道等设备。该类用户注入电网的谐波电流及电压畸变率必须符合《电力系统谐波管理暂行规定》(SD126 84)的要求,否则应采取措施,如加装有源或无源滤波器,对快速波动的谐波源采用静止无功补偿装置、电力电容器加装串联电抗器等,以防止对电力设备、继电保护、自动化装置、计量仪表及通信的有害影响。 7.3 冲击负荷、波动负荷
7.3.1 冲击负荷及波动负荷(如短路试验负荷、电气化铁道、电弧炉、电焊机、轧钢机等)引起电网电压波动、闪变,使电能质量严重恶化,危及电力设备正常运行,影响生产。
我国国标GB12326 90《电能质量 电压允许波动和闪变》规定如下: (1)电力系统公共供电点的电压波动允许值,见表5
表5 电力系统公共供电点的电压波动允许值
额定电压 10kV及以下 35kV~110kV 220kV及以上 电压波动允许值Vt,% 2.5 2 1.6 2. 等效10Hz电压闪变ΔV10允许值,见表6。
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表6 等效10Hz电压闪变允许值
应用场合 对照明要求较高的白炽灯负荷 一般性照明负荷 ΔV10允许值,% 0.4%(推荐值) 0.6%(推荐值) 上述允许值均以实测的95%概率大值衡量;电压闪变除用ΔV10衡量外,还可以从标准中查闪变 频率关系曲线求得总的允许时间间隔来判断。
7.3.2 为限制冲击、波动等负荷对电网产生电压骤降和闪变,除要求用户采取就地装置静止无功补偿设备和改善其运行工况等措施外,供电部门可根据实际情况制定可行的供电方案,如增加供电电源的短路容量,减少线路阻抗等。 7.4 不对称负荷
7.4.1 不对称负荷将引起负序电流。
电网中一般不平衡度通常以负序电压与所加电压之比U2/UN,来计算衡量。低压电网中95%的情况下不平衡度必须不超过2%,在中压电网必须不超过1.5%,在高压电网为1%。
7.4.2 380/220V用户,在30A以下的单相负荷,可以单相供电,超过30A的单相负荷应用二相或三相供电,使负荷能平衡分布。
7.4.3 对10kV用户一般不供给单相负荷,单相负荷应用三相到单相的转换装置或将多台的单相负荷设备平衡分布在三相线路上。
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7.4.4 大型10kV及以上的(如电气机车)或虽是三相负荷而有可能单相运行(如电渣重熔炉等)的设备,当三相用电不平衡电流超过供电设备额定电流的10%时,应考虑采用高一级的电压供电。 7.5 高层建筑用户
7.5.1 高层建筑用户因楼层高,功能复杂,火警发生后人员疏散与扑救困难等因素,对高层建筑的供电应符合《高层民用建筑设计防火规范》(GBJ45 82)(试行)的要求。
7.5.2 十层及以上的住宅建筑(包括底层设置商业服务网点的住宅)以及高度超过24m的其他民用建筑除正常供电电源外,还应供给备用电源。
7.5.3 十九层及以上的办公楼、高级宾馆、或高度超过50m以上的科研楼、图书馆、档案馆等建筑,由于其功能复杂,停电后或发生火灾后损失严重,除具有供电部门供给的正常电源与备用电源外,用户还应备有自备发电机及自动启动装置。
7.5.4 工矿企业、机关以及高层建筑内用于生产管理、消防、通讯等的计算机应急电源,应由用户用蓄电池组或不间断电源机组解决。
7.5.5 高层建筑应根据供电方式预留变、配电所和电度表的适当位置,配电所根据负荷大小,可以集中布置,也可以分散布置,还可以在建筑物内分在几层、分别在负荷中心布置。
7.5.6 设置在高层建筑物内的配电所必须采用干式变压器和无油开关的配电装置。
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7.5.7 贴附在高层建筑外侧的配电所应采用无油开关和干式变压器,如采用充油变压器时必须设置在专用房间内。高层建筑物的配电室、变压器室、低压配电室等,必须有火灾报警装置和自动灭火装置。
附录A
城网规划编制流程示意图
首先做好负荷预测和确定规划分期目标以及技术原则等,然后编制分期规划。步骤:
1.确定远期电网的初步布局; 2.编制近期分年规划; 3.编制中、远期规划。
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附录B
常用城市配电网结线型式
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B.1 高压配电网
B.1.1 高压配电网为高压线路和变电所,点线组成的电网。高压线路采用架空线时,由于在市区通道有限,为充分利用,一般采用同杆双回路的供电方式。架空线的载流量较大,沿线可以接若干变电所。这种线路在遭受雷击和其他自然灾害以及线路检修时有同时停运的可能,有条件时宜在两侧配备电源,且线路能分段运行如图B1所示。
高压配电线路采用电缆时,不受通道限制,可以多于两回路,因很少有同时停运的可能,故单侧电源电缆可支接两个变电所,但支接两个以上时,亦宜在两侧配置电源和线路分段,见图B2和图B3。
图B1 两侧电源能分段的高压配电网 图B2 电缆线路支接两个变电所
图B3 电缆线路支接三个变电所(两侧电源)
B.1.2 高压变电所
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a. 一次侧结线
高压变电所一次侧结线的两种方式:(1)进线与主变的连接中省去母线甚至断路器的线路变压器组。(2)设置高压母线的结线,分别见图B4a,b,c及图B5。
a 使用断路器
b
使用负荷开关或能切断线路变压器空载电流的隔离开关, 对单支接的电网也可采用一般的隔离,开关
c
使用带接地刀闸的快分闸刀 图B4 线路变压器组结线
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图B5 中转变电所结线
线路变压器组结线适用于终端变压器,带母线的结线适用于转供负荷的变电所,试比较图B2与图B5的接线。两者同样起供两个变电所的作用,但前者变电所接线简单,占地小。后者接线复杂,占地大,但运行较灵活,在应用时可通过技术经济比较选取。
省却断路器的线路变压器组(见图B4b,c)应配置远方跳闸装置,包括传送跳闸信号的通道。
对110kV及以下的架空线且系统的中性点接地,而通道有困难的,尚可采用带接地闸刀的快分闸刀来实现远方跳闸(图B4c),即当变压器故障时,动作接地闸刀接地,使上一级断路器跳闸,之后,快分闸刀打开,隔离故障,上一级断路器重合,以上三种方案,可经技术经济比较后选取。
用断路器连接的线路变压器组,在进线间增加一联络开关后,就构成桥式接线如图B6~8。其中内桥在线路有足够容量,一线能供两台主变,且主变运行率取得较高时适用,但结构及继电保护较复杂,变压器故障时,桥开关不起作用。扩大内桥实际用得更少。外桥于线路支接负荷又需兼作联络线时适用。
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图B6 内桥式结线 图B7 外桥式结线 图B8 扩大内桥式结线 线路变压器组,原则上是一线接一变,但必要时也可两线接三变,如图B9所示,即当采用两台变压器容量太大时,可分成三台,使其总容量相同,而降低了两次母线的短路容量。
图B9 两回线接三台变压器 图B10 Y形母线
图B11 单母线 图B12 单母线环形 四分段式 六分段式 b.高压变电所二次侧母线的接线
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(1)单母线分段:适用于两台变压器,10kV网络联络较强,采用少检修的SF6或真空断路器的变电所。
(2)单母线分段带旁路:适用于两台变压器,10kV网络联络较弱,采用常规油断路器的变电所。
(3)双母线带母联:适用于220/110kV和220/35kV等具有两台变压器的大型变电所。
(4)双母线三分段或四分段,带双母联:适用于具有三台或四台变压器的大型变电所。
(5)单母线Y形,单母线四分段或六分段(图B10~12),较双母线结构简单:适用于三台变压器的中型变电所,当一台变压器停运时,可用自切装置将其负荷较均匀分配给剩下的两台变压器,变压器运行率可提高至接近87%。 B.2 中压配电网
B.2.1 中压架空配电网为沿道路架设电网,线路遍布每一条道路,在道路交叉点互联。全网用杆架开关分段,形成多分段多联络的开式运行网络。每段电网有一馈入点,自变电所用电缆线馈入电源,每一段中又可分成两个以上小段,以便在需要时,将负荷切换至邻近段电网。
B.2.2 电缆网因敷设回路数可以较多,因此供电能力大,且不影响环境。随着大城市的改革开放,负荷密度的增长,电缆网将普遍采用,其基本结线如下:
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图B13 香港中华电力公司的典型闭环网
图B14 单环网结线示意图
a. 闭环运行的电网
图B13是香港中华电力公司的典型闭环网,由变电所11kV母线引出3~4回路300mm2截面的电缆,通过外部11/0.4kV的配电所闭环运行,送电容量可达20000~21000kVA。各馈线配以纵差联动保护,网络中一根电缆故障时,两端断路器跳闸,不影响供电。 b. 开环运行的单环网
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是最常用的电缆网,其基本结线如图B14所示。正常时开环运行,发生故障后,需要进行倒闸操作恢复供电,一般需几个小时,若配置配电线自动化装置后,可立即自动操作恢复供电。
开环运行的单环网电缆运行率仅为50%,为提高电缆运行率,同时解决大量电缆出线的困难,图B15,16为用一根专用备用电缆作为多根环网电缆的事故备用,使环网电缆的运行率提高到近 100%。(摘自法国电力公司EDF的资料)
为解决大容量变电所大量电缆出线的困难,还可以在其供电范围内设若干个开关站,用大截面电缆馈入电源,然后在各个开关站间组成单环网,开关站进线电缆运行率的计算与导则4.2.3(4)a架空线和电缆网多分段、多联接开式网络相同。
当地区内为架空线和电缆网同时存在时,架空线和电缆的供电范围宜分隔清楚,两者之间可设联络点,但正常时应打开,只在事故时利用,如图B17。
图B15 直通式备用电缆布置示意图
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图B16 分布式备用电缆布置示意图
图B17 架空线和电缆混合网
图B18 放射式低压电缆网示意图 B3 低压配电网
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B.3.1 架空线网一般是沿道路架设的多分段、多联络格子形网络,其原理与中压架空线电网同。
B.3.2 电缆网有放射形和格式网络二种,在国外用得比较普遍,放射形网络由中压/低压配电所、低压电缆、带分段闸刀的开关箱和接户线分支箱组成如图B18所示。过去用户直接自电缆上支接供电,运行中因支接头故障较多,故近来改由分支箱供电。 格式网络从略。
附录C
城市市区户内型35~110kV变电所占地面积参考表
表C-1
变电所电压110/35/10 等级kV 占地面积m2 4000 2500 1000 300 110/10 63/10 35/10
附录D
城市区域环境噪声规定值
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市区变电所对城市各类区域环境噪声应符合GB3096-82《城市区域环境噪声标准》的要求,具体标准见表D-1。
表D-1 城市各类区域环境噪声标准值
单位:等效声级Leq(dBA)
昼 间 适用区域 6:00~22:00 特殊住宅区 45 居民、文教区 50 一类混合区 55 二类混合区、商业中60 心区 65 工业集中区 70 交通干线道路两侧 夜 间 22:00~6:00 35 40 45 50 55 55 适用地区划定说明:
1.“特殊住宅区”是指特别需要安静的住宅区。 2.“居民、文教区”是指纯居民区和文教、机关区。
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3.“一类混合区”是指一般商业与居民混合区。
4.“二类混合区”是指工业、商业、少量交通与居民混合区。 5.“商业中心区”是指商业集中的繁华地区。
6.“工业集中区”是指在一个城市或区域内规划明确规定的工业区。 7.“交通干线道路两侧”是指车流量每小时100辆以上的道路两侧。
附录E
城市地下电缆敷设方式
(1)直埋敷设是最经济、简便的敷设方式,适用于人行道下,公园绿地及建筑物的边沿地带,应优先采用。直埋敷设电缆同路径条数一般不超过6条,参见图E-1。
图E-1 直埋敷设示意图
61
(2)沟槽敷设适用于不能直接埋入地下且无机动车负载的通道,如:人行道、变(配)电所内,工厂厂区等处所。参见图E-2。
图E-2 电缆沟槽敷设示意图
(a)无支架沟槽 (b)单侧支架沟槽 (c)双侧支架沟槽 (3)排管敷设适用于电缆条数较多,且有机动车等重载地段,如市区道路,穿越公路,穿越小型建筑等。排管敷设电缆同路径条数一般以6~20条为宜。参见图E-3。
图E-3 电缆排管示意图 图中管孔直径Φ≮150mm
62
(4)隧道敷设适用于变电所出线及重要街道,电缆条数多或多种电压等级电缆平行的地段。隧道应在变电所选址及建设时统一考虑,并争取与城市其它公用事业部门共同建设、使用。隧道内电缆敷设条数一般以20条以上为宜。参见图E-4。
例 (a)方形隧道 h×b:2000×1800mm
(b)圆形隧道 Φ:2000mm
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2000×2000mm
2500mm 3100mm
图E-4 电缆隧道示意图
附录F
国际电报、电话咨询委员会(CCITT)对通讯干扰的规定
国际电报电话咨询委员会(CCITT)1983年导则第6卷第6章 电压和电流危险限度的允许值(1987·3·D-27)。 1 危险影响标准 1.1 前言
由于电力线路和电气化铁道线路的耦合作用,使得在其邻近的电信线路上产生过高的电压和电流,可能对在此线路上正从事工作的人员、电信系统的设备和装置以及电信终端设备的用户产生危险。
本节提供了由于感应和传导耦合在电信线路上所产生的纵电动势以及共模电压和电流对正在电信线路上工作人员允许的危险影响限度的依据。
本节也提供了由于电容耦合所产生的电源对正在电信线路上工作人员允许的危险影响限度的依据。
当纵电动势超过本章中所建议的限度时,可计算和测量共模电压和电流。如果出现危险,将考虑运用保护装置或其他措施。
64
纵电动势、电容耦合电流及共模电压和电流的计算见导则第2卷和第3卷,这些参数的测量见导则第9卷。
第8卷提供相适应的保护装置。第7卷和K.11建议提供了安全预防措施的选择和应用以及其他正确方法的建议。K.17、K.20和其他可应用的建议提供了转换中心和其他系统设备耐压性能的资料。
可应用的CCITT建议书或其他组织的安全标准提供了电信局(站)终端设备耐压性能的资料。
在电信终端设备正常运行情况下使用此建议书,并不是允许电信机构的一般公众和雇员可接近电信线路上发生的纵电动势和共模电压和电流(只允许受过训练的线路工作人员)。 1.2 一般原则
邻近正常运行的电力或铁道电气化线路的电信线路,在该电信线路的全部导体上,由于耦合以共模(或纵向)方式所导致持续的电动势。在电信线上感应的纵电动势可能在几伏至十几伏之间变化。在极个别情况下,如不考虑修正,纵电动势可在达到数百伏,甚至,具有特别接近长度和接近隔距的电信线,由于电力负荷动态负荷变化特性,感应电动势可能在每日、每周或每季时期内都有重大的变化。。
电力线带事故运行,在电信线上可能导致高达数百伏的延续的感应电动势。例如:带有中性线的三相电力线,当一相导线因熔断器动作而遮断,而其余的二相持续运行并有电流流动时,即是一种情况。
65
在电力线或铁道电气化线路发生故障情况下,在电信线上感应的纵电动势可能变化在几十伏到数百伏,极个别情况下可能超过1kV。在许多情况下,电力线将快速断电,这些感应电压的存在常常比1秒钟还短的多,但在某些极个别情况下会长达数秒,甚至更长时间,通常带事故运行的时间愈长,感应电动势就愈低,在故障情况下,传导耦合和感应耦合是要考虑的。
由于耦合感应的结果,在电信线路上产生的共模电压和电流,在很大程度上,取决于电信电路的接法。
有三种基本电路接法,影响着共模电压和电流的分布。
参照下列情况,电路接线终端是低阻抗或高阻抗,要与所考虑的电信线路纵向阻抗相比较来决定。
(a)电信回路一端是低阻抗接地,而线路另一端是高阻抗接地(或开路)。电路在低阻抗接地端的共模电压值是低的(接近于零),而在全部接近段终端共模电压将典型地建立起最大值,电路在高阻抗接地端的共模电压典型地大约与接近段终端相同并近似地等于纵电动势。这种接法的典型电路包含转换中心用蓄电池供电的电话用户回路,因为这种接线的电路一端是高阻抗(或开路),相应地,在此电路经低阻抗接地的一端将有小的共模电流流动。因为在线路和超出接线段(意即延长段)的大地之间或在长接近段情况下存在的分布电容,使得在长线路中,电信线路低阻抗终端的共模电流可能变得重要起来,特别是在电信线路高阻抗端附近,对于与电信线路和大地或者金属结构有接触的工作人员来说该有效电流也可能是重要的。因为这种线路接法在线路和大地之间的最大共模电压将大约和感应的纵电动势相同。
66
(b)一条两端经低阻抗接地的电路,该电路两端,在导线与大地或与其他金属结构之间的共模电压很低甚至接近于零,如果全部电路均匀接近,沿该电路将没有或是有很低的共模电压。如果线路仅仅部分接近,从电路的各端到接近段的终端都将产生共模电压。另外,在正常运行情况下或者在电力线路故障电流为数十安培的情况下,线路上可能有几十毫安或更少一些的共模电流。具有这种线路接法的典型电路包含在转换中心与带有接地起动特征的PBX之间的干线。 (c)电路两端的导线与大地之间都为高阻抗且是均匀接近的电路,则该电路各端的共模电压约为纵电动势的一半。在这样的电路中,线路上的共模电流在多数情况下是无多大意义的。在长电路情况中,由于线路对大地的电容可能有较小的电流,对于不均匀接近的线路,在导线与大地或与其他金属结构之间的电压根据接近位置和线路电容来划分。采用这种接法的典型电路,是那些在线路各端用变压器耦合且终端设备具有纵向绝缘的装置。
有时,电信回路接近发生故障的电力或电气化铁路线路而受到地电位升高的影响,如果电信回路通过与之连接的设备或过电压保护装置动作而使电信回路接触,那么,就可能叠加一个纵电动势到该电路上。当确定总的纵电动势及共模电压和电流的时候,此种传导耦合应叠加在任何感应性耦合中。这对于安装在高压输电线路的变电站中的电信电路显得尤其重要。
共模电压和电流的分布原则以及图形和计算方法在导则第2卷中提供进一步的资料。
1.3 持续时间的纵电动势允许值
为了避免危险,通常建议允许的持续纵电动势极限值为60V(有效值)。它适用于有或没有屏蔽的电缆,或者由于运输需要而接近架空电信线路的职工的安全。
67
在特殊困难的情况下,感应在电缆或架空电信线路的导线上允许的纵电动势极限值可以提高到150V(有效值),但要采取特殊预防措施,即:
对很可能接近纵电动势超过60V(有效值)的全体职工给以专门指导,以便采用专门的工作措施。
对易于接近的装置或设备用标志提出警告。
两种特殊情况允许纵电动势超过150V(有效值),其一是电路的接法和所连接的设备适合于此种运行情况。其二是当需要在这些线路上工作时,为了避免工作人员发生危险而采用了预防措施。
在电力线路发生异常时,在异常状态的延长期内,感应纵电动势可能超过建议的标准。此时,实际上应尽快改变这种异常状况。
有的行政部门已采用了稍低于本节所提供的纵电动势最大允许值。采用较低的限值有助于保证即使在每天或每周电力负荷正常变化期间最大允许纵电动势不会被超过。
1.4 短期的纵电动势允许值
在故障情况下设计的电力线和电气化铁道牵引线快速的断电,而且在邻近的电信线路上仅仅在很短的时间里被感应纵电动势。
除了在本节下段里所描述的情况以外,感应在电线芯或架空电信线路上的纵电动势的允许值为:
(a)430V(有效值):在故障期间,对于所涉及的电力线路是按照通常认可的技术标准建设的。
68
(b)650V(有效值):在故障期,邻近的是定义为高可靠的电力线路。 (c)1000V峰值:在邻近的直流电力线或电气化铁道牵引线的一根导体连接大地期间,因为这是稀有的非常短暂的时间。
(注:高可靠电力线路是机械特性和电气特性符合我国国家标准、规范、规程的规定,故障率低,一相短路接地故障电流持续时间尽可能地短:大多数情况小于0.2S,决不超过0.2S)。
对于带有接地金属铠装或屏蔽的电缆芯线以及在两端采用了绝缘变压器,或者一端为绝缘变压器而另一端通过低电阻接地或与电缆金属铠装或屏蔽相连,或者在全部电缆芯线的两端安装有避雷器。在这种情况下,可以提高电缆芯线上纵电动势的允许值,其允许值为:
(a)安装后对电缆作击穿强度试验:如果用直流测试,则有效值等于试验电压的60%,如果用交流测试,则有效值等于试验电压的85%。
(b)对于不作以上试验的电缆:有效值根据工厂用来保证击穿强度的试验,其值采用最低直流试验电压的60%,或最低交流试验电压的85%,除非有理由担心在敷设和接头的作业过程中已经发生了击穿点的明显变化,在这样的情况下,将进行特别研究以便选择决定允许值的方法。
仅仅电缆中的某些线对终接绝缘变压器,而且这些线对与电缆中的其他线对间的绝缘强度又足以避免击穿时,允许采用上述的纵电动势限值。
除了采用避雷器外,绝缘变压器和其他线路设备的绝缘强度应该等于或大于电缆芯线的绝缘强度。
69
在特别困难情况下,如果符合下列附加条件,具有接地金属铠装或屏蔽的电缆,其耦合纵电动势的允许值可以超过上面所给定的数值。
(a)由于大气层和其他考虑到的原因引起电力线路发生偶然事故低于行政部门的规定。
(b)在电线上感应的电压和电流很少引起电缆和设备的损坏,且考虑到可接受的偶然损害的危险低于行政部门的规定。
这些条件特别适用于电缆与中等电压电力线接近,且位于电晕放电水平和土壤电阻率低的地区。
电缆芯线上的纵电动势可能超过对架空的线所给定的限值,且没有采用保护装置,因此当在这些电缆线路上进行工作的时候考虑专门的安全措施是需要的,同时为了保证连接到这条线路上的设备能耐受由此所产生的共模电压和电流也是需要的。
1.5 电容耦合电流的允许值
在超高压输电线路附近,由于电场的作用可能在架空明线和没有接地金属屏蔽的电缆上,感应出值得重视的电压,在长接近情况下,可能达到的电流,对于接触这条线路和大地或其他金属构架的工作人员来说是值得重视的。该电流可用导则其他卷册中所提供的方法来计算。由于在电力线路和通信线路间的高容性阻抗,所以在一般情况下,这样的电流不会造成危险。在电容耦合情况下,需要计算当在接触导线与大地或其他金属构架之间可能达到的电流值时,根据本卷第2章资料和IEC标准该电流的允许值为10mA。 1.6 共模电压和电流允许值
70
由于耦合引起的共模电压和电流可能危及在这些线路上工作的工作人员或连接在这条线路上的设备。共模电压的允许值不能超过本章给定的纵电动势限值。 在超过1.3和1.4节中给定的纵电动势的允许值的地方,如果需要确定相关的影响,那么,研究此种情况是必要的。在多种情况下此种情况的研究是考查电信电路模型,连接设备与电力线路的模型以及根据过去类似情况的研究和经验结果,就能够确定所需要的相关影响。
在电力线路发生故障,超过纵电动势允许值的情况下,采用过电压保护装置常常是十分正确的措施。
在有些情况下,特别是由于电力线路发生故障的情况,详细计算确定共模电压和它可能的影响也许是必要的。采用降低装置后,并考虑线路接法与共模电压和电流的重新分配,进一步研究确定可以允许的剩余电压和电流是需要的。 1.7 其他问题
上面所给定的限值是基于世界各部门多年来的安全运行经验。他们考虑了以下几个因素,而这些因素在感应电动势出现时有助于安全运行。
持续感应纵电动势在几伏到几十伏之间变化,仅仅在长而严重的接近线路上,它接近所给定的限值。
人体阻抗差异很大,采用大于本卷第2章提供的最小值,一般来说是恰当的。同时与导体和设备终端相接触的面积通常是小的,且附加其他阻抗是常常存在的,例如底座。
对职工的常规训练可以使他们避免危险,即用限制接触面积和次数以及对预期感应而通过人体的电流的认识。
71
在导线与大地或其他金属结构之间的共模电压常常要比由于电路接法所允许的数值要小得多,仅在沿电路的某些点上接近允许值。 在用户设备的导电部分上加了覆盖,因而是不容易触电的。
具有正常工作经验和安全预防措施,且考虑到电力线路故障电流的概率和短的持续时间,职工不可能接触危险的共模电压。
由于共模电压可能干扰信号装置,或包含的谐波导致不可接受的杂音,或取决于线路接法和其他情况,可能存在一个足以导致设备发生危险或错误的电流,使电路不能良好地运行,则就需要较低水平的纵电动势,在这种情况下,与良好地运行的电路相协调的较低限值应予遵守。
一般说来,对于遵守的限值,当然不希望在设备和装置上发生频繁广泛的损坏。在个别情况下,在使用的设备由于共模电压和电流可能引起不容许的损坏,这时应该用其他设备来代替这种设备或采用降低装置来减小共模电压和电流。 2 干扰影响标准 2.1 一般原则
多数情况持续纵向感应到电信线路上的电压和电流通常不会导致危险。然而,干扰则可能对电信系统的性能导致严重影响。 最通常的干扰有:
(a)干扰供给通信通道所连接的信号传输回路。 (b)特别是音频频段模拟系统中叠加杂音。
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(c)在数字脉冲传输系统中引入误差。
本节在目标选择和回路杂音容许电平方面提供资料,尽管出现回路杂音,电信装置将仍然是令人满意的。 2.1.1 设备相关电平
信号传输或转换系统正常运行时,建设没有干扰的感应电压和电流可能允许的精确电平是不实际的。使用中的许多设备类型有不同的电气回路和广泛不同的敏感性。另外在同一条件下,特定的某一系统并不常常使用,当研究实际情况的时候,本节描述的某些条件应予考虑。
在电力和电气化铁道线路附近,用于以大地及电缆屏蔽为回路且一部分对大地不平衡的电缆芯线(对)的信号传输回路,实际上是易受电磁感应电压引起的干扰影响的伤害。在某种情况下即如非常灵敏的接收机结合低阻抗回路,电源频率和低值感应纵电动势(约5V或更小)就足以干扰信号。
如果信号传输回路有大于一个以上的接地连接,对邻近电力或电气化铁道的接地点,则可能有电阻耦合。当大地电位升高以及纵向感应的结果,可能干扰信号传输回路的运行,而且通过接连到线路上的信号设备对大地的每个连接点在通信期间在话音通路上可能增加杂音。如果信号传输回路连接在线路和大地之间,来自邻近电力线路的静电感应,在架空电信明线上可能干扰信号传输回路。 为了电信回路主体的运行,在选择信号传输系统的时候,应对来自电力线路磁或静电感应问题特别注意。 2.1.2 音频传输相关电平
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装置的传输等级是电话音频质量的主观评价,该电话装置连接是对于目标传输参数的特定组合,质量评价是由电话用户用好或更好和差或更差的百分比来评价连接质量。而且按优、良、好、差及不灵敏五个等级来评定。
由于试验的总体样本或次数不同,使装置的传输等级评定是变化的。为了避免这种差异,采用传输标准模型来评价关于传输的各种组合诸如损耗、杂音或反射(滞后)的传输特性。
杂音衰耗传输额定功能显示出装置的传输等级的接口衰耗,并且能够用来选择特定杂音目标。对于装置的传输等级杂音影响方面在建议书P.74中给出了更多的专门资料。
2.1.3 数字传输相关电平
因为随着使用的系统类型的变化,将引起干扰电平变化。因此在数字系统中推荐没有干扰的感应电压和电流的精确电平容许值是不实际的。然而各种系统的灵敏度可以确定以及在电力线正常运行期间干扰可以缓解。
为了传输到下一个增音机和终端机,沿数字传输线路,按特定的周期,用增音机来再生脉冲,而感应电压的高电平可能被理解为一种脉冲和一种错误结果。 在数字线路中,当出现感应电流和电压的时候,通过增音机可能产生错误,或者在极限情况下,由于过多的错误率会损伤测量间隔。在数字电路中最大的许可电流取决于所使用的系统。
有的数字增音机用剩余的电缆芯线送直流电作增音机的动力装置(即运供电源)。在某些具有低阻抗电力回路中足以引起毫安级(tone)交流电流的流动。此电流将叠加或减低该直流电流。当交流电流减低直流电流的时候,在该半周
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期中,可能达到足够低的电平以致关闭了向增音机提供电力的二级管。这种电力中断通常会出现突发性错误或回路杂音。
因为增音机每发出一个脉冲,对传输来说数字回路仅仅需要出现一个脉冲,所以虽然数字传输需要的带宽是相对地大,对杂音而言,数字回路比模拟回路有着更大的裕度。今后增加数字开关的应用可以认为传输系统就将增加电信网络对电力线路感应杂音的抗扰能力。 2.2 干扰容许值
2.2.1 关于音频传输干扰容许值
建议稳态杂音的目标电平,该电平将使用户得到满意的服务。如果该目标许可太多的噪音干扰,将不会使顾客满意。相反地如果该目标太严格,电信公司对改进设备的设计、维护和系统运行可能承担不必要的开支。可以采用的典型目标如下:
(a)对于杂音测量通常采用杂音计衡量的政府部门来说,连接电话用户的电话局到国际电话交换局的线路和干线,遭受全部电力线路磁和(或)静电感应产生的杂音计电动势不应超过1mV。这个值是在用户话机的“线路”终端的测量值。 (b)对于杂音测量通常采用C信息(C message)衡量的政府部门,在用户和第一个电话交换局之间的线路采用下列标准值: 建议杂音执行(等于)或少于20dBrnc值。 (注:rnc是超过基准噪音的分贝数) 不建议杂音执行超过30dBrnc值。
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该值是在用户接收机的“线路”终端的测量值。 2.2.2 数字传输的干扰容许值
数字传输系统的干扰容许值将随考虑的系统类型和电信装置类型而变化。 数字传输性能通常是由测量错误脉冲传输来评价的。 单个错误特性的两种常用测量方法是: 在一定时间内每秒出现的错误个数(Free) (通常以小时计)。
每单位时间出现的比特(Bit)误秒率(通常以秒或分计)。
当决定由于感应电压和电流在数字传输系统中允许的干扰极限电平的时候,对于固有回路的传输标准应该协商。
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