PAGE30國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與啟示對(duì)標(biāo)研究2022年

目錄1國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 22電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的劃分 23電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的可靠性準(zhǔn)則 53.1歐洲 63.2北美 103.3俄羅斯 133.4各國(guó)可靠性準(zhǔn)則的比較 174電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的社會(huì)效益 184.1土地資源利用 194.2電磁環(huán)境影響 204.3社會(huì)責(zé)任 215標(biāo)準(zhǔn)化在國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃中的推廣應(yīng)用 225.1選擇大容量主變，變電站規(guī)模大 235.2變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化 235.3線路導(dǎo)線截面選擇標(biāo)準(zhǔn)化 246國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)的啟示 256.1重視電網(wǎng)長(zhǎng)期規(guī)劃目標(biāo)的確立和指導(dǎo)作用 256.2注重規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的全壽命周期成本評(píng)估，在設(shè)備的壽命周期內(nèi)進(jìn)行方案的經(jīng)濟(jì)性比選 266.3在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段引入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，形成風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系 266.4注重新技術(shù)應(yīng)用，推廣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備 27

1國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)現(xiàn)狀大多發(fā)達(dá)國(guó)家電網(wǎng)目前已經(jīng)處于用電需求增長(zhǎng)放緩的階段，目前主要是采取挖潛改造和適度擴(kuò)建相結(jié)合的手段，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，消除線路阻塞。以RTE公司[7]的電網(wǎng)規(guī)劃為例，網(wǎng)絡(luò)受限一般考慮三個(gè)方面：一是輸電能力不足；二是超高壓電網(wǎng)（225千伏、400千伏）節(jié)點(diǎn)電壓低于額定電壓10%，高壓電網(wǎng)（63千伏、90千伏、150千伏）節(jié)點(diǎn)電壓低于額定電壓的8%；三是短路電流超標(biāo)（400千伏40或63千安，225千伏31.5千安，90及63千伏20千安）。電網(wǎng)出現(xiàn)受限情況，首先考慮調(diào)整電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電源運(yùn)行方式，在上述兩種措施無(wú)法解決的情況下，則需要考慮新建電網(wǎng)項(xiàng)目。決策建設(shè)新的電網(wǎng)項(xiàng)目一般包括三個(gè)步驟，一是確定項(xiàng)目的必要性和可實(shí)施性，主要考慮技術(shù)、環(huán)境和法律方面的制約；二是方案分析和比選，擬定多種可選方案，進(jìn)行投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)性分析，選出最優(yōu)方案；三是決定最優(yōu)建設(shè)時(shí)機(jī)，通過(guò)考慮資金時(shí)間價(jià)值，對(duì)新增投產(chǎn)和推遲建設(shè)產(chǎn)生的損失進(jìn)行折現(xiàn)對(duì)比，提出最優(yōu)的投資建設(shè)時(shí)間。通常，投資項(xiàng)目要求投資回收期小于10年。2電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的劃分國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃通常按照時(shí)間跨度和所研究的任務(wù)不同，將電網(wǎng)規(guī)劃分為不同的階段，通常分為長(zhǎng)期規(guī)劃、中期規(guī)劃和短期規(guī)劃[8-10]。國(guó)外電網(wǎng)在快速發(fā)展時(shí)期都非常重視長(zhǎng)期電網(wǎng)規(guī)劃目標(biāo)的確立和指導(dǎo)作用，電網(wǎng)規(guī)劃周期跨度大，通?？紤]10～20年。在此周期內(nèi)，又分別針對(duì)不同水平年劃分各規(guī)劃階段，以最終水平年制定長(zhǎng)期規(guī)劃目標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)框架，指導(dǎo)中期、近期規(guī)劃，同時(shí)根據(jù)實(shí)際的電力電量需求、負(fù)荷預(yù)測(cè)以及各種政策法規(guī)的頒布實(shí)施情況，不斷修正長(zhǎng)期規(guī)劃網(wǎng)架，保證電網(wǎng)建設(shè)適度超前于經(jīng)濟(jì)發(fā)展。不同國(guó)家、不同地區(qū)、不同組織對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃階段劃分不盡相同，如前意大利國(guó)家電力公司的長(zhǎng)期規(guī)劃為10年，美國(guó)紐約州聯(lián)合電網(wǎng)、加拿大B.C水電局、泰國(guó)電力公司和前蘇聯(lián)電力長(zhǎng)期規(guī)劃都是15年，美國(guó)FERC的國(guó)家能源動(dòng)力規(guī)劃為20年，而日本電力研究所所編寫的電力長(zhǎng)期展望規(guī)劃年限則達(dá)到了45年。日本東京電網(wǎng)在發(fā)展中一直貫徹“遠(yuǎn)期規(guī)劃指導(dǎo)近期規(guī)劃，近期規(guī)劃指導(dǎo)項(xiàng)目建設(shè)”的原則，重視電網(wǎng)的遠(yuǎn)期規(guī)劃與分階段實(shí)施計(jì)劃的銜接，體現(xiàn)了電網(wǎng)規(guī)劃的整體性與長(zhǎng)期性的結(jié)合。以日本為例，1965年，東京電力公司就制定了東京電網(wǎng)1985年目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃，提出了500千伏雙回雙環(huán)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案，1973年?yáng)|京電網(wǎng)500千伏線路開(kāi)始運(yùn)行，80年代中期實(shí)現(xiàn)500千伏規(guī)劃目標(biāo)。1978年又制定了1995年長(zhǎng)期規(guī)劃目標(biāo)，提出1000千伏輸電方案，1988年著手建設(shè)1000千伏南北走廊，1993年建成南北走廊，1999年建成東西走廊，初期降壓500千伏運(yùn)行，根據(jù)負(fù)荷增長(zhǎng)以及核電站送出需要，預(yù)計(jì)2010年之后將升壓到1000千伏運(yùn)行。法國(guó)RTE的電網(wǎng)規(guī)劃也遵循“遠(yuǎn)近結(jié)合”的原則，首先制定全國(guó)范圍內(nèi)的10～15年長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，在此基礎(chǔ)上編制5～7年的中期發(fā)展規(guī)劃，將長(zhǎng)期規(guī)劃設(shè)計(jì)方案分解到中期規(guī)劃之中予以落實(shí)；中期規(guī)劃中細(xì)化輸電線路、變電站和其他設(shè)備選擇情況，針對(duì)電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析；最終形成規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，提供給決策部門作為決策支撐依據(jù)。美國(guó)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段一般則劃分為長(zhǎng)期規(guī)劃和中期規(guī)劃兩個(gè)階段，長(zhǎng)期規(guī)劃20年，中期規(guī)劃10年。長(zhǎng)期規(guī)劃主要是對(duì)20年內(nèi)的建設(shè)提出各種方案，包括選定電源、輸變電項(xiàng)目及進(jìn)度，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比選。中期規(guī)劃內(nèi)容包括負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電設(shè)備建設(shè)計(jì)劃、物共計(jì)劃、輸變電計(jì)劃，其分析研究更細(xì)致具體，數(shù)據(jù)要求更準(zhǔn)確。我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃階段的年限劃分與國(guó)外電網(wǎng)的規(guī)劃年限基本一致，但是由于快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度導(dǎo)致眾多的不確定因素以及缺乏有效的分析工具和手段對(duì)遠(yuǎn)期的電源、負(fù)荷等進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，因此，長(zhǎng)久以來(lái)我國(guó)對(duì)電網(wǎng)的長(zhǎng)期規(guī)劃重視不夠，長(zhǎng)期規(guī)劃的方案適應(yīng)性較差，其形成的整體目標(biāo)網(wǎng)架對(duì)中期和近期規(guī)劃的指導(dǎo)作用不夠突出，隨著時(shí)間的推移，規(guī)劃設(shè)計(jì)方案往往要進(jìn)行比較大的調(diào)整和修改，長(zhǎng)期規(guī)劃階段形成的規(guī)劃原則和思路無(wú)法貫徹電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的始終。與之形成對(duì)比的是，許多發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)時(shí)期非常重視電網(wǎng)的長(zhǎng)期規(guī)劃，通過(guò)對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的科學(xué)分析，確定了未來(lái)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并在后來(lái)的電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，逐步實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃目標(biāo)，充分體現(xiàn)出電網(wǎng)規(guī)劃的超前性。這種長(zhǎng)期規(guī)劃體制一方面滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的需求，為社會(huì)進(jìn)步提供了保障，另一方面實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)發(fā)展的長(zhǎng)期性，提高了電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)時(shí)期更應(yīng)加強(qiáng)電網(wǎng)長(zhǎng)期規(guī)劃的研究，以科學(xué)合理的遠(yuǎn)期網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計(jì)方案為未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的可靠性準(zhǔn)則隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，為保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益，在規(guī)劃設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)時(shí)，需要有一個(gè)衡量和評(píng)價(jià)電網(wǎng)安全性的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，作為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)共同遵循和協(xié)調(diào)一致的基本原則，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的不同，標(biāo)志著不同的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，涉及到電力投資與停電損失之間的比例協(xié)調(diào)。規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的制定，應(yīng)該做到為了保證供電的充分和可靠而多裝的發(fā)、輸、變電設(shè)備所增加的投資及其運(yùn)行費(fèi)用，與不多裝這些設(shè)備導(dǎo)致用戶的停電損失兩者之間取得合理的平衡，即其總費(fèi)用為最小。世界各國(guó)由于地理?xiàng)l件、負(fù)荷密度、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，因而規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則亦不盡相同。甚至同一個(gè)國(guó)家的不同電力公司也不相同。一般說(shuō)來(lái)，發(fā)展中國(guó)家或地區(qū)，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)水平低和社會(huì)發(fā)展的需要不得不采用可靠性較低的準(zhǔn)則。相反，發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平現(xiàn)代化，停電帶來(lái)的損失比較嚴(yán)重，因而采用可靠性較高的準(zhǔn)則[11]。電力系統(tǒng)安全可靠性包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，相應(yīng)的有兩種量度，即充裕度和安全度。充裕度表征電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)性能，安全度是指電力系統(tǒng)在事故狀態(tài)下的安全性和避免連鎖反應(yīng)而不會(huì)引起失控和大面積停電的能力，它表征電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能。規(guī)劃設(shè)計(jì)采用可靠性計(jì)算來(lái)檢查電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)充裕度，稱為靜態(tài)可靠性計(jì)算；采用穩(wěn)定計(jì)算檢查電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)安全度，稱為動(dòng)態(tài)可靠性計(jì)算。輸電規(guī)劃中，由于輸電線路的容量不是一個(gè)確定值，線路強(qiáng)迫停運(yùn)不具有獨(dú)立性，因此，在靜態(tài)可靠性計(jì)算中，各個(gè)國(guó)家衡量可靠性是采用N-K準(zhǔn)則進(jìn)行潮流計(jì)算。檢查輸電網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)充裕度。即當(dāng)由N個(gè)元件組成的電力系統(tǒng)中有K個(gè)元件斷開(kāi)后，不喪失供給負(fù)荷用電的能力，網(wǎng)絡(luò)任一點(diǎn)電壓和任一條線路上的潮流均不超過(guò)允許限度。一般取K=1，對(duì)某些電力系統(tǒng)中的重要線路也有取K=2的情況。輸電動(dòng)態(tài)可靠性，通常是按給定的確定性事件進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，若不能滿足，則要采用提高穩(wěn)定的措施。由于各國(guó)的具體情況不同，所采用的校驗(yàn)計(jì)算條件也不同。電力系統(tǒng)的可靠性要從規(guī)劃開(kāi)始。世界各國(guó)都有適用于本國(guó)情況的電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，用以解決規(guī)劃、設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題。從北美電力可靠性協(xié)會(huì)、美國(guó)九大電力系統(tǒng)、北歐、西歐、挪威、芬蘭、比利時(shí)、法國(guó)、意大利、荷蘭、英國(guó)、俄羅斯等二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的可靠性準(zhǔn)則來(lái)看，現(xiàn)行電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則基本上還是以確定性準(zhǔn)則為主的，即采用技術(shù)條款和事件校驗(yàn)的方法來(lái)評(píng)價(jià)輸電網(wǎng)的可靠性。即使都采用確定性準(zhǔn)則來(lái)校核電網(wǎng)，但因?yàn)楦鲊?guó)具體電網(wǎng)情況的不同、在制訂準(zhǔn)則時(shí)考慮問(wèn)題出發(fā)點(diǎn)的不同，其思路和側(cè)重點(diǎn)也就不同。下面分別就歐洲、北美、俄羅斯三個(gè)典型地區(qū)的可靠性準(zhǔn)則的特點(diǎn)進(jìn)行敘述。3.1歐洲歐洲各國(guó)的電網(wǎng)普遍具有跨度小，輸電線路短和穩(wěn)定裕度大的特征。因此，在制訂準(zhǔn)則時(shí)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題并未特別強(qiáng)調(diào)。規(guī)劃時(shí)更多考慮的是系統(tǒng)的其它特性，穩(wěn)定問(wèn)題只在各國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)行時(shí)被著重考慮。（1）北歐電網(wǎng)（NORDEL）北歐電網(wǎng)（NORDEL）包括芬蘭、瑞典、挪威和丹麥東部電網(wǎng)。北歐可靠性準(zhǔn)則的主要目的是確保這些國(guó)家互聯(lián)主網(wǎng)的可靠性水平。在準(zhǔn)則中規(guī)定對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行兩類事件校核：第一類：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)合電力系統(tǒng)在發(fā)生常見(jiàn)的元件單一故障時(shí)，應(yīng)保證供電的連續(xù)性。比如，失去任一發(fā)電機(jī)組、輸電線、變壓器、母線等。第二類：校核標(biāo)準(zhǔn)。為了考察系統(tǒng)的優(yōu)劣，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行更嚴(yán)重的故障檢測(cè)，并考慮在一旦發(fā)生這些故障時(shí)采取的措施。比如失去一個(gè)發(fā)電廠、失去一個(gè)輸電走廊的全部線路、失去同塔的兩回線路、線路三相永久故障一側(cè)斷路器拒動(dòng)、線路三相永久故障重合不成功再斷開(kāi)等。北歐互聯(lián)網(wǎng)中，在規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)方面比較有特點(diǎn)的有挪威和芬蘭兩個(gè)國(guó)家。挪威是北歐互聯(lián)網(wǎng)中的一部分。其電力系統(tǒng)幾乎100%是水利發(fā)電，大大小小的水電站遍布全國(guó)，輸電線路都比較短，因此，穩(wěn)定性不是其考慮的重點(diǎn)。其規(guī)劃準(zhǔn)則主要考慮的是如何降低發(fā)電和供電中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本。由于目前還沒(méi)有成熟的、能夠直接在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用的計(jì)算工具，挪威系統(tǒng)的可靠性準(zhǔn)則并未采用成本-效益的分析方法直接計(jì)算系統(tǒng)可靠性，而是完全以上述提到的北歐互聯(lián)網(wǎng)的兩類事件校核，作為本國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)。北歐電網(wǎng)的另一個(gè)成員國(guó)芬蘭，其電網(wǎng)中暫時(shí)性功率缺額的85%需要來(lái)自北歐其它國(guó)家的電網(wǎng)，因此，對(duì)互聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線及芬蘭電網(wǎng)本身的要求是必須有能力傳輸這些額外的功率。其電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則側(cè)重于保證系統(tǒng)在最常見(jiàn)的擾動(dòng)發(fā)生時(shí)能保持與其它互聯(lián)系統(tǒng)的并列運(yùn)行。目前芬蘭系統(tǒng)采用的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)是在發(fā)生下面的故障時(shí)，系統(tǒng)不失穩(wěn)，且不發(fā)生永久性過(guò)負(fù)荷：最大的發(fā)電機(jī)組突然退出時(shí)任一網(wǎng)絡(luò)元件突然斷電；任一輸電線三相故障，自動(dòng)重合閘重合成功；任一發(fā)電廠或變電站母線三相故障，聯(lián)接于該母線的所有元件都斷電。（2）西歐聯(lián)合電力系統(tǒng)西歐聯(lián)合電力系統(tǒng)包括法、德、意、比、瑞（士）、西（班牙）等國(guó)的電力系統(tǒng)，其輸電協(xié)調(diào)委員會(huì)（UCPTE）確定的安全準(zhǔn)則中有關(guān)輸電部分的主要內(nèi)容有：為處理大擾動(dòng)或聯(lián)絡(luò)線過(guò)負(fù)荷，對(duì)聯(lián)絡(luò)線實(shí)行雙邊管理，采用的措施包括切負(fù)荷和電網(wǎng)解列；預(yù)定解列國(guó)家電網(wǎng)的地點(diǎn)和準(zhǔn)則由雙方確定；對(duì)于互聯(lián)環(huán)路，N-1準(zhǔn)則在任何時(shí)候都應(yīng)遵守；為處理母線故障，最重要的開(kāi)關(guān)站應(yīng)雙母線運(yùn)行；制定關(guān)于電網(wǎng)運(yùn)行的準(zhǔn)則是國(guó)家各公司或國(guó)內(nèi)獨(dú)立公司的職責(zé)，但N-1準(zhǔn)則被認(rèn)為是普遍有效的。法國(guó)都要求按照N-1原則，任一單個(gè)事故不會(huì)造成電網(wǎng)中任一元件過(guò)載；此外，部分N-2情況也要求滿足，假如兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)故障，或一臺(tái)機(jī)組和一條線路同時(shí)故障，不允許切負(fù)荷。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定方面法國(guó)電網(wǎng)要求必須保證切除三相故障或單相故障后，系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定。西班牙與法國(guó)情況基本類似，但西班牙規(guī)定如果發(fā)生嚴(yán)重故障，允許降低某些地區(qū)的運(yùn)行電壓極限（如在400千伏電網(wǎng)中，，可以將電壓由95%降至90%）。在西歐各國(guó)電力系統(tǒng)采用的可靠性準(zhǔn)則中，意大利電力系統(tǒng)最為與眾不同。意大利在電網(wǎng)規(guī)劃中使用成本經(jīng)濟(jì)-效益法，通過(guò)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估。其具體步驟是：首先根據(jù)系統(tǒng)元件的不可用度，通過(guò)計(jì)算，估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；將系統(tǒng)不能保證安全供電的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)折算成一定的經(jīng)濟(jì)成本；將這一風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)成本與投資成本和運(yùn)行成本加在一起，可得到總成本；然后根據(jù)總成本的多少，對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。也就是說(shuō)，要針對(duì)不同的故障情況，用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)衡量故障的嚴(yán)重程度。意大利在電網(wǎng)規(guī)劃中還考慮了以下一些具體的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：高成本電站投入引起的額外投資、增加旋轉(zhuǎn)備用的額外投資、低頻減載引起的經(jīng)濟(jì)損失。將這些成本以其發(fā)生的概率作為自身的權(quán)系數(shù)，加權(quán)計(jì)算后納入總投資，作為方案比較的依據(jù)。（3）英國(guó)英國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃[10,12]時(shí)將發(fā)電備用總?cè)萘恳?guī)定為最大負(fù)荷預(yù)測(cè)值的28%，是基于電廠年可用率85%以及考慮由于負(fù)荷預(yù)測(cè)（負(fù)荷預(yù)測(cè)7年）和天氣變化引起的負(fù)荷變化的允許誤差為9%得來(lái)的。如果以D表示預(yù)測(cè)的最大負(fù)荷，則可用容量為1.09D/0.85=1.28D。英國(guó)電網(wǎng)針對(duì)不同的負(fù)荷群有不同的安全水平標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于30萬(wàn)千瓦以下的負(fù)荷，由于故障或計(jì)劃?rùn)z修，單回停電將損失負(fù)荷，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)斐晒╇娭袛?。而?duì)于30萬(wàn)千瓦以上的負(fù)荷群，單回停電不會(huì)損失負(fù)荷，僅當(dāng)故障造成第二回線路停電時(shí)，才會(huì)甩負(fù)荷。針對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的準(zhǔn)則是：在運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)最少，且考慮單回線路停電時(shí)，切除雙回路三相故障后，機(jī)組能保證穩(wěn)定。3.2北美美國(guó)的電力系統(tǒng)和加拿大的部分電力系統(tǒng)共組成9個(gè)聯(lián)合電力系統(tǒng)，其聯(lián)營(yíng)地區(qū)及組織名稱（英文縮寫）分別為：東北區(qū)（NPCC）、大西洋中區(qū)（MAAC）、東南區(qū)（SERC）、東部中區(qū)（ECAR）、中部（MAIN）、中部大陸（MAPP）、西南區(qū)（SPP）、德克薩斯州（ERCOT）和西部（WSCC）。其統(tǒng)一管理機(jī)構(gòu)為北美電力可靠性協(xié)會(huì)（NERC）。北美電力可靠性協(xié)會(huì)在1997年頒布了《NERC規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》[13]。該標(biāo)準(zhǔn)從大電網(wǎng)可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)規(guī)劃的互聯(lián)大電網(wǎng)提出基本要求。規(guī)劃的主要目標(biāo)是：系統(tǒng)在受到發(fā)生概率較高的事故干擾時(shí)，能夠保持規(guī)劃的負(fù)荷需求和預(yù)期的輸電水平；在發(fā)生嚴(yán)重的、但有較小發(fā)生概率的事故時(shí)，避免系統(tǒng)崩潰。該準(zhǔn)則詳細(xì)考慮了影響系統(tǒng)可靠性的各個(gè)方面，并針對(duì)每個(gè)方面提出了具體的標(biāo)準(zhǔn)、以及相關(guān)的校核措施和規(guī)程。整個(gè)準(zhǔn)則共分為四個(gè)部分：系統(tǒng)的充裕度和安全度；系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的要求；系統(tǒng)的保護(hù)和控制；系統(tǒng)的恢復(fù)。（1）在第一部分中對(duì)輸電系統(tǒng)提出標(biāo)準(zhǔn)。將需要校核的干擾分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，并對(duì)每一級(jí)干擾下系統(tǒng)應(yīng)有的狀態(tài)和應(yīng)采取的措施進(jìn)行規(guī)定。A級(jí)規(guī)定系統(tǒng)在所有設(shè)備運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持在正常的熱容量極限、電壓極限和穩(wěn)定極限范圍內(nèi)；B級(jí)規(guī)定在發(fā)生單一元件故障（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器單相或三相故障并正常切除；無(wú)故障任一元件切除；直流單極故障正常切除）時(shí)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行在正常和緊急設(shè)備熱容量或電壓極限范圍內(nèi)；C級(jí)規(guī)定在發(fā)生兩個(gè)或更多元件故障（上述B級(jí)單一元件故障的類型疊加；直流雙極停運(yùn)正常切除；同桿并架雙回路故障；任一發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器、母線段單相故障，延遲切除）時(shí)系統(tǒng)允許計(jì)劃外切機(jī)或切負(fù)荷；D級(jí)規(guī)定在發(fā)生多個(gè)元件停運(yùn)或連鎖事故引發(fā)的嚴(yán)重事件（任一發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器、母線段三相故障，延遲切除；開(kāi)關(guān)三相故障，正常切除；三回或更多的同桿并架線路跳開(kāi)；失去同一走廊所有線路；失去一個(gè)變電站或交換站；失去一個(gè)發(fā)電廠；失去一個(gè)重要負(fù)荷中心；一個(gè)冗余度很大的專門保護(hù)系統(tǒng)在需要?jiǎng)幼鲿r(shí)發(fā)生事故或誤動(dòng)；嚴(yán)重功率擺動(dòng)的不良影響或由于其它相鄰系統(tǒng)內(nèi)的干擾引起的振蕩）時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)險(xiǎn)度和后果，并通過(guò)操作阻礙這些事件的發(fā)展?？梢钥闯觯珹級(jí)和B級(jí)屬于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，C級(jí)和D級(jí)屬于校核標(biāo)準(zhǔn)。在此部分還考慮區(qū)域可靠性準(zhǔn)則與整網(wǎng)可靠性準(zhǔn)則的關(guān)系、系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償、新設(shè)備聯(lián)入系統(tǒng)的問(wèn)題、電力的經(jīng)濟(jì)交換，以及對(duì)干擾的監(jiān)控等。（2）第二部分主要對(duì)系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)提出要求。因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)的正確模擬是評(píng)估互聯(lián)輸電系統(tǒng)可靠性的第一步。適時(shí)地更新系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)，詳實(shí)地模擬聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)元件的行為，對(duì)正確地規(guī)劃是很有意義的。這些數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、發(fā)電設(shè)備數(shù)據(jù)、設(shè)備額定值、實(shí)際的和預(yù)測(cè)的負(fù)荷、動(dòng)態(tài)的負(fù)荷特性。準(zhǔn)則強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的不斷完善和更新，并規(guī)定數(shù)據(jù)的收集、統(tǒng)計(jì)形式。（3）第三部分內(nèi)容主要針對(duì)控制和保護(hù)系統(tǒng)。準(zhǔn)則指出，保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了自動(dòng)將元件從系統(tǒng)分離出來(lái)，避免事故；使設(shè)備免受電壓、電流或頻率過(guò)載的損壞。控制系統(tǒng)是通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)（電壓、設(shè)備負(fù)載等），使其維持在預(yù)定的界限內(nèi)，從而使設(shè)備分離或聯(lián)入系統(tǒng)以保持整個(gè)大電力系統(tǒng)的完整性。可以看出，保護(hù)和控制系統(tǒng)對(duì)互聯(lián)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行是至關(guān)重要的。本部分的內(nèi)容分別從輸電保護(hù)系統(tǒng)、輸電控制系統(tǒng)、發(fā)電保護(hù)和控制系統(tǒng)、低頻減負(fù)荷系統(tǒng)、低壓減負(fù)荷系統(tǒng)、專門保護(hù)系統(tǒng)五方面闡述。主要要求這些系統(tǒng)應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜哂喽?，?dòng)作的準(zhǔn)確性；考慮發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)時(shí)互聯(lián)系統(tǒng)的狀態(tài)，特別強(qiáng)調(diào)各種保護(hù)和控制系統(tǒng)之間動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。（4）第四部分內(nèi)容主要考慮萬(wàn)一發(fā)生大面積停電后，系統(tǒng)如何盡快恢復(fù)的問(wèn)題。這些標(biāo)準(zhǔn)、校核和導(dǎo)則涉及整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)計(jì)劃中的兩個(gè)方面：系統(tǒng)的啟動(dòng)能力和負(fù)荷的自動(dòng)恢復(fù)。要求系統(tǒng)應(yīng)有足夠的黑啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；適當(dāng)使用負(fù)荷的自動(dòng)恢復(fù)，并注意與其他區(qū)域恢復(fù)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。除了NERC制訂的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)外，美國(guó)九個(gè)聯(lián)合電網(wǎng)都有自己制訂的規(guī)劃準(zhǔn)則，以西部區(qū)（WSCC）可靠性準(zhǔn)則為例。WSCC電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是供電面積大，負(fù)荷密度小且分散。其可靠性分委員會(huì)擬訂的可靠性準(zhǔn)則包括四個(gè)章節(jié)：第一章《傳輸系統(tǒng)規(guī)劃可靠性準(zhǔn)則》；第二章《供電設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》；第三章《最小運(yùn)行可靠性準(zhǔn)則》；第四章《規(guī)劃和運(yùn)行準(zhǔn)則中有關(guān)術(shù)語(yǔ)的定義》。與電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)系密切的是準(zhǔn)則中第一章的內(nèi)容。此章節(jié)主要介紹在互聯(lián)系統(tǒng)規(guī)劃中需要共同遵守的可靠性原則。對(duì)輸電系統(tǒng)制訂規(guī)劃需包括充裕度準(zhǔn)則和安全度準(zhǔn)則。充裕度準(zhǔn)則主要考慮各子系統(tǒng)的獨(dú)立供電、獨(dú)立滿足各自對(duì)無(wú)功和電壓控制的需求、完成合同規(guī)定送電量、不產(chǎn)生環(huán)流等方面。安全度準(zhǔn)則主要考慮某一子系統(tǒng)內(nèi)的擾動(dòng)對(duì)其它系統(tǒng)影響的問(wèn)題以及解列條件的設(shè)定。另外，對(duì)傳輸系統(tǒng)的多重故障和直流系統(tǒng)故障也有相關(guān)的規(guī)定。應(yīng)該說(shuō)明的是，盡管九個(gè)系統(tǒng)的可靠性準(zhǔn)則內(nèi)容不完全相同，但制訂準(zhǔn)則的思路和基礎(chǔ)卻大同小異。各系統(tǒng)的規(guī)劃準(zhǔn)則擁有共同的目標(biāo)，即在發(fā)生出現(xiàn)機(jī)率較高的單一故障時(shí)保證對(duì)用戶電力的連續(xù)供給；發(fā)生嚴(yán)重的、出現(xiàn)機(jī)率較低的故障時(shí)，防止系統(tǒng)大面積的崩潰。為了達(dá)到此目標(biāo)，各系統(tǒng)在準(zhǔn)則中均列舉了規(guī)劃中應(yīng)該考慮的普通干擾（在其作用下系統(tǒng)不損失負(fù)荷）和嚴(yán)重干擾（在其作用下系統(tǒng)不崩潰）。但準(zhǔn)則承認(rèn)：對(duì)每一個(gè)用戶和每一個(gè)地區(qū)100%供電是不可能的。可靠性準(zhǔn)則應(yīng)該主要是作為檢驗(yàn)系統(tǒng)能夠經(jīng)受全部可以預(yù)見(jiàn)的或不可立即預(yù)見(jiàn)的故障的能力，而不是包括各種可能發(fā)生的干擾的詳細(xì)清單。因此，可靠性準(zhǔn)則的選擇，不是根據(jù)系統(tǒng)已檢驗(yàn)過(guò)的事故是不是可能發(fā)生，而是根據(jù)它是不是構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)實(shí)有效的方法以校核系統(tǒng)?？紤]嚴(yán)重故障也并不是完全根據(jù)其發(fā)生概率的水平而定，而是用來(lái)研究系統(tǒng)是否有承受合理干擾的能力。這些是各系統(tǒng)進(jìn)行事故選擇時(shí)共同遵循的原則。3.3俄羅斯俄羅斯（前蘇聯(lián)）在電網(wǎng)規(guī)劃可靠性準(zhǔn)則的制訂方面，其思路與西歐、北歐、北美的風(fēng)格迥異。前蘇聯(lián)在發(fā)展和建立電力系統(tǒng)可靠性工作體制中十分重視制訂統(tǒng)一的名詞術(shù)語(yǔ)。在1980年出版的、由科學(xué)院通訊院士魯津科主編的《動(dòng)力工程系統(tǒng)的可靠性·術(shù)語(yǔ)》匯集中，對(duì)動(dòng)力工程設(shè)施可靠性概念以及與其相關(guān)的術(shù)語(yǔ)做了詳細(xì)的闡述。認(rèn)為可靠性是一個(gè)綜合的屬性，它可能由以下屬性組合而成：不間斷性、壽命、可維修性、可保存性、保持穩(wěn)定性、工況的可控性、生存力、安全性。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其可靠性主要是指系統(tǒng)的保持穩(wěn)定性和生存力。對(duì)保持穩(wěn)定性的定義是設(shè)施在某段時(shí)間里連續(xù)保持穩(wěn)定的屬性；對(duì)生存力的定義是設(shè)施抗干擾，使干擾不致連續(xù)發(fā)展導(dǎo)致大面積損失負(fù)荷的屬性。俄羅斯電力系統(tǒng)的安全準(zhǔn)則規(guī)定于《電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則》、《電氣裝置規(guī)程》、《電力系統(tǒng)發(fā)展設(shè)計(jì)導(dǎo)則和規(guī)定》等文獻(xiàn)中。系統(tǒng)的安全運(yùn)行基于《電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則》，包括四個(gè)部分：總則、基本概念、對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求、系統(tǒng)完成穩(wěn)定要求情況的計(jì)算校核。在總則中規(guī)定，該導(dǎo)則的主要目標(biāo)是建立能保證電力系統(tǒng)和互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，并且要求各設(shè)計(jì)和施工單位必須遵守。第二部分給出了電力系統(tǒng)、聯(lián)絡(luò)線、斷面、系統(tǒng)接線方式、運(yùn)行方式、斷面有功靜態(tài)穩(wěn)定裕度、負(fù)荷點(diǎn)電壓裕度、正常潮流、強(qiáng)制潮流、加重型潮流等的定義。并將系統(tǒng)的典型干擾規(guī)范化，分成Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三組。第Ⅰ組干擾包括：（1）切除500千伏（對(duì)于核電站聯(lián)絡(luò)線為750千伏）或較低電壓的線路元件；（2）任何電壓級(jí)別的線路元件的單相短路故障，重合閘成功；（3）500千伏（對(duì)于核電站聯(lián)絡(luò)線為750千伏）或較低電壓線路元件的單相短路故障，重合閘不成功；（4）切除不多于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或機(jī)組的功率（系統(tǒng)中為數(shù)不多的幾臺(tái)最大功率機(jī)組除外）；第Ⅱ組干擾包括：（1）切除750千伏或以上電壓線路元件；（2）750千伏或較高電壓線路元件單相短路故障，重合閘不成功；（3）500千伏或較低電壓線路元件多相短路故障，重合閘成功或不成功；（4）110-220千伏線路元件單相短路，斷路器拒動(dòng)，斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作；（5）切機(jī)數(shù)量不少于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)功率，但不多于系統(tǒng)中最大發(fā)電機(jī)組的功率或核電站同一反應(yīng)堆的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)功率之和。第Ⅲ組干擾包括：（1）750千伏或較高電壓線路元件多相短路故障，重合閘成功或不成功；（2）330千伏或較高電壓線路元件單相短路，斷路器拒動(dòng)，斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作；（3）110千伏或較高電壓線路元件多相短路，斷路器拒動(dòng)，斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作；（4）切機(jī)數(shù)量不少于第Ⅱ組中對(duì)切機(jī)容量的規(guī)定，但不多于同一分段母線的功率或者電站同一電壓配電設(shè)備功率，或者50%的電站功率。第三部分對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出要求。規(guī)定系統(tǒng)在正常潮流和加重型潮流條件下斷面最小有功靜穩(wěn)裕度為20%，負(fù)荷點(diǎn)電壓最小裕度為15%。加重型潮流是指在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷運(yùn)行方式下，發(fā)電站主要設(shè)備檢修搭配不利時(shí)的潮流，并且規(guī)定這種運(yùn)行方式的持續(xù)期不應(yīng)超過(guò)一年的10%。對(duì)系統(tǒng)抗干擾能力的要求規(guī)定：設(shè)計(jì)中在正常方式接線圖和正常潮流下，500千伏及以下的線路在Ⅰ組干擾下應(yīng)該保持穩(wěn)定，不用采取反故障自動(dòng)保護(hù)措施。除此之外，在正常方式接線圖和正常潮流下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組干擾校核，考慮反故障自動(dòng)保護(hù)措施。在檢修方式接線圖和正常潮流下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ組干擾校核，考慮反故障自動(dòng)保護(hù)措施。在正常方式接線圖和加重潮流下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ組干擾校核，考慮反故障自動(dòng)保護(hù)措施。在檢修方式接線圖和加重潮流下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Ⅰ組干擾校核，考慮反故障自動(dòng)保護(hù)措施。在進(jìn)行以上干擾校核時(shí)，系統(tǒng)不僅要保持暫態(tài)穩(wěn)定，同時(shí)要滿足故障后運(yùn)行方式下最小有功靜穩(wěn)裕度為8%、負(fù)荷點(diǎn)電壓最小裕度為10%的要求。第四部分為如何進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定校核提供方法和模型。另外，俄羅斯對(duì)系統(tǒng)備用容量、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線和斷面?zhèn)鬏斈芰σ灿邢嚓P(guān)的規(guī)定。在《電力系統(tǒng)發(fā)展設(shè)計(jì)導(dǎo)則和規(guī)定》中還引入了一些衡量電力系統(tǒng)可靠性的概率性指標(biāo)。這些指標(biāo)都是在電網(wǎng)多年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)統(tǒng)計(jì)得出的，多用于電網(wǎng)方案比較。3.4各國(guó)可靠性準(zhǔn)則的比較從各個(gè)國(guó)家的備用容量獲取來(lái)看，基本上都是最大負(fù)荷的28%左右，但從停電失負(fù)荷概率來(lái)看，各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)卻相差比較大，如美國(guó)、加拿大、西班牙等國(guó)采用的標(biāo)準(zhǔn)為0.1天/年，英國(guó)則是采用0.23天/年，日本為0.3天/年，歐洲的其它一些國(guó)家則為0.067~0.4天/年不等。這主要是由于發(fā)電備用的獲取比例雖然相當(dāng)，但是旋轉(zhuǎn)備用水平、機(jī)組發(fā)電能力和故障率、負(fù)荷水平及電網(wǎng)輸電能力有所不同而導(dǎo)致。各國(guó)廣泛采用N-1準(zhǔn)則，即電網(wǎng)在失去一個(gè)元件時(shí)，不引起任何元件過(guò)載，不損失負(fù)荷。但在執(zhí)行過(guò)程中，各國(guó)又結(jié)合具體情況分別處理，補(bǔ)充一些規(guī)定。如西班牙允許將電網(wǎng)運(yùn)行電壓由95%降低至90%；加拿大B.C水電局認(rèn)為單回500千伏輻射線及電廠建設(shè)的初、中期，由于線路走廊限制的同塔雙回線路等情況，由于為保證N-1準(zhǔn)則過(guò)于浪費(fèi)，允許損失負(fù)荷，電廠發(fā)電出力可降低10%；但在法國(guó)，規(guī)定在兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)故障，或一臺(tái)機(jī)組和一條線路同時(shí)故障時(shí)，不允許切負(fù)荷，這些情況實(shí)際上是N-2準(zhǔn)則。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定方面，各國(guó)一般要求在故障嚴(yán)重點(diǎn)三相短路故障狀態(tài)，重合閘不成功不切機(jī)保持系統(tǒng)穩(wěn)定；單相接地故障，開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)保持系統(tǒng)穩(wěn)定。但部分國(guó)家在特定情況下，允許不滿足該準(zhǔn)則。如英國(guó)，對(duì)于線路走廊困難地區(qū)，在夏季短期檢修時(shí)，允許將標(biāo)準(zhǔn)降低到二相對(duì)地故障；加拿大的魁北克735千伏系統(tǒng)采用的準(zhǔn)則是單相永久接地故障作為規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這是由于735千伏發(fā)生三相短路故障的概率要遠(yuǎn)低于其它電壓等級(jí)?？梢钥闯?，歐美各國(guó)在制訂可靠性準(zhǔn)則時(shí)主要考慮互聯(lián)系統(tǒng)的充裕度和安全度，其目的是使系統(tǒng)在較可能發(fā)生的事故時(shí)不損失負(fù)荷，保證連續(xù)供電；在較不可能發(fā)生的事故時(shí)，將全停概率減少到最小，即這些事故應(yīng)不引起系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)和崩潰。其設(shè)計(jì)側(cè)重于選用可靠性高的元件，提高系統(tǒng)的備用和輸電線路的容量，使系統(tǒng)具有很高的冗余度，滿足系統(tǒng)持續(xù)供電的要求。只有在發(fā)生較嚴(yán)重干擾時(shí)，采取緊急控制措施，防止斷電范圍的擴(kuò)大。比如，使用自動(dòng)解列裝置、發(fā)電機(jī)快速跳閘、自動(dòng)快速減負(fù)荷等。俄羅斯在制訂可靠性準(zhǔn)則時(shí)主要突出系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題。為了確保系統(tǒng)的可靠性，除了規(guī)定事故前、后運(yùn)行方式下斷面的最小靜穩(wěn)定裕度、負(fù)荷點(diǎn)電壓最小裕度外，規(guī)劃的重點(diǎn)放在規(guī)范化干擾下系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)上。這是因?yàn)槎砹_斯電網(wǎng)的跨度很大，通過(guò)加強(qiáng)電網(wǎng)來(lái)提高安全度的方式有時(shí)是不現(xiàn)實(shí)的，因此其主要的手段是加強(qiáng)系統(tǒng)的反事故保護(hù)措施。其原理是通過(guò)對(duì)特定的（即規(guī)范化的）事故的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的初步計(jì)算，選擇和協(xié)調(diào)反事故自動(dòng)化的措施（如切機(jī)或降低發(fā)電機(jī)出力、切負(fù)荷、切電抗器等），使系統(tǒng)成功地過(guò)渡到事故后方式。盡管研究的側(cè)重各有不同，但總目標(biāo)和采取的策略基本相同：即為了保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，必須提高元件可靠性、提高系統(tǒng)的備用和輸電線路的容量以及采用緊急情況下的保護(hù)措施，組建一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、縱深的防御體系，才能全面提高系統(tǒng)的可靠性。4電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的社會(huì)效益隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，民眾的社會(huì)意識(shí)也不斷提高，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)逐漸得到普及，同時(shí)，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，土地、能源、原材料等各種資源更加緊張，全面高效地利用現(xiàn)有資源成為企業(yè)節(jié)約成本、擴(kuò)大利潤(rùn)的指導(dǎo)思路。注重社會(huì)的整體利益，建立資源節(jié)約、環(huán)境友好的公眾形象成為企業(yè)長(zhǎng)期興旺發(fā)展的重要目標(biāo)。各國(guó)都在探索新時(shí)期合乎時(shí)代要求的電力工業(yè)發(fā)展模式，以提高電力供應(yīng)的安全可靠性和盡量減小輸變電工程對(duì)環(huán)境和居民健康的影響為目標(biāo)，力求開(kāi)發(fā)電力與環(huán)境相協(xié)調(diào)的新技術(shù)，使電力與環(huán)境在滿足社會(huì)效益的前提下協(xié)調(diào)發(fā)展。4.1土地資源利用伴隨世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)建設(shè)已覆蓋世界的各個(gè)角落。特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，負(fù)荷密度大，用戶集中，土地資源緊缺，環(huán)保要求高。一方面，為滿足負(fù)荷增長(zhǎng)的需要，電網(wǎng)規(guī)劃擴(kuò)展中必須充分利用有限的土地資源，提高土地利用率；另一方面，如果僅僅考慮土地資源的價(jià)值成本，在規(guī)劃中選擇氣候惡劣、地理?xiàng)l件艱苦的區(qū)域作為輸電走廊，則會(huì)影響電力供應(yīng)的可靠性，增加建設(shè)、運(yùn)行及后期維護(hù)成本。因此，在考慮土地資源的增值空間后，規(guī)劃設(shè)計(jì)中還應(yīng)充分考慮系統(tǒng)整體的安全可靠性以及工程項(xiàng)目整個(gè)壽命周期內(nèi)的資金成本。日本在電網(wǎng)規(guī)劃中一般遵循選擇大容量變壓器、大截面耐熱導(dǎo)線的原則，作為其電網(wǎng)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，這也體現(xiàn)了日本電網(wǎng)規(guī)劃中對(duì)土地資源的充分利用，即在有限的空間內(nèi)（包括變電站占地和線路走廊），采用大容量設(shè)備，對(duì)輸變電設(shè)施進(jìn)行集約化配置，不但滿足當(dāng)前負(fù)荷用電的需求，也為未來(lái)負(fù)荷增長(zhǎng)留有發(fā)展空間和裕度，提高規(guī)劃期內(nèi)的土地占有率，同時(shí)減小將來(lái)的擴(kuò)建征地費(fèi)用。美國(guó)輸電線路的走廊是通過(guò)購(gòu)買使用的，不同地區(qū)價(jià)格差異很大，在工程中所占的投資比例也不同。線路的回路數(shù)采用單回路、雙回路或多回路，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)規(guī)劃、投資計(jì)劃和工程投資等綜合比較后確定。通常在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，土地資源緊缺，線路走廊成本高，此時(shí)多采用雙回路和多回路，在戈壁等地廣人稀地區(qū)，土地資源充足，此時(shí)以單回路、雙回路居多。其共同特點(diǎn)是，多條線路路徑在同一通道內(nèi)進(jìn)行集中規(guī)劃和集中建設(shè)，盡可能提高土地的綜合利用率。對(duì)于通道內(nèi)的樹(shù)木，美國(guó)線路設(shè)計(jì)時(shí)采用砍伐方案，線路下面及邊線范圍內(nèi)的房屋按拆遷設(shè)計(jì)。4.2電磁環(huán)境影響輸電線路以及變壓器等設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)是否對(duì)人體造成傷害，衡量這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)是多少，雖然一直沒(méi)有得到權(quán)威的結(jié)論，但是各國(guó)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)中都非常重視電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生的電磁環(huán)境問(wèn)題。在加強(qiáng)對(duì)民眾的解釋和加大宣傳力度的同時(shí)，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)部門都采用了較高的電磁環(huán)境測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，減少由于電網(wǎng)建設(shè)而引起的社會(huì)負(fù)面效應(yīng)。美國(guó)新澤西州對(duì)線路走廊的最大允許場(chǎng)強(qiáng)規(guī)定為3千伏/米，BPA對(duì)線路走廊寬度的標(biāo)準(zhǔn)要求為5千伏/米，迄今BPA的研究證明選取該值還沒(méi)有出現(xiàn)對(duì)人體不利的影響。美國(guó)紐約州電力局規(guī)定765千伏輸電線路電暈噪聲，在走廊附近的民房臥室中低于35dBA，距離線路中心125英尺外噪聲的設(shè)計(jì)控制值：L5=56dBA，L50=53dBA（分別表示5%置信度和50%置信度下的噪聲控制值）。噪聲的投訴情況是：345千伏線路完全無(wú)投訴，765千伏曾有36起投訴，其中線路600英尺范圍內(nèi)19起，700英尺~2000英尺內(nèi)17起。處理對(duì)策是當(dāng)民房臥室中噪聲超過(guò)35dBA，根據(jù)居民的要求，給與搬遷或賠償。1978年美國(guó)邦維爾水電局根據(jù)俄亥俄州規(guī)定提出，在走廊邊緣噪聲標(biāo)準(zhǔn)：L50=（53±2）dBA，將來(lái)可能降為50dBA。早期的500千伏線路（采用63.5毫米Φ的單導(dǎo)線）有噪聲投訴時(shí)，處理的措施是，將63.5毫米Φ單導(dǎo)線更換為3×30.5毫米在美國(guó)，架空線路無(wú)線電干擾限值規(guī)定，500千伏距邊導(dǎo)線距離23.5米處為55dB，1200千伏線路為距邊導(dǎo)線42.5米處為4.3社會(huì)責(zé)任法國(guó)電網(wǎng)公司作為壟斷企業(yè)，承擔(dān)著公用服務(wù)事業(yè)的使命，必須履行相應(yīng)的責(zé)任，包括：承擔(dān)向全民供電的義務(wù)，公民用電是一項(xiàng)基本人權(quán)；對(duì)城市、農(nóng)村、邊遠(yuǎn)地區(qū)等實(shí)行統(tǒng)一電價(jià)；同電力用戶簽訂合同，保證供電可靠性；體現(xiàn)全社會(huì)的最低成本等。美國(guó)PJM電力聯(lián)合體進(jìn)行輸電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)規(guī)定，區(qū)域輸電擴(kuò)展方案要滿足可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的要求，并能促進(jìn)發(fā)電市場(chǎng)的有效競(jìng)爭(zhēng)。在美國(guó)國(guó)家風(fēng)能協(xié)調(diào)委員會(huì)（NWCC）制定的輸電規(guī)劃準(zhǔn)則中也明確規(guī)定：輸電網(wǎng)規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)應(yīng)獨(dú)立并對(duì)公眾負(fù)責(zé)，規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)應(yīng)保證受規(guī)劃設(shè)計(jì)方案影響的群體的參與，形成一套能在合適的地點(diǎn)或區(qū)域可實(shí)際實(shí)施的方案。這些規(guī)劃準(zhǔn)則和要求從規(guī)劃原則和規(guī)劃目標(biāo)角度確保了規(guī)劃中各電力系統(tǒng)參與方利益的實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)了電網(wǎng)規(guī)劃中承諾的社會(huì)責(zé)任。5標(biāo)準(zhǔn)化在國(guó)外電網(wǎng)規(guī)劃中的推廣應(yīng)用國(guó)外電網(wǎng)發(fā)展到一定階段之后，更加重視標(biāo)準(zhǔn)化制度的建設(shè)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的推行，有助于改善電網(wǎng)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性、提高電網(wǎng)的安全性，對(duì)加快電網(wǎng)發(fā)展具有重要意義，這一點(diǎn)已被發(fā)達(dá)國(guó)家電網(wǎng)在中長(zhǎng)期規(guī)劃中推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和設(shè)備選型的實(shí)踐所證明。標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會(huì)實(shí)踐中，對(duì)重復(fù)性事務(wù)和概念通過(guò)制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到統(tǒng)一、化簡(jiǎn)、協(xié)調(diào)和選優(yōu)，以獲得最佳秩序和社會(huì)效果的過(guò)程。在電網(wǎng)規(guī)劃工作中，樹(shù)立標(biāo)準(zhǔn)化理念，不但應(yīng)著眼于形成宏觀的科學(xué)規(guī)劃體系，統(tǒng)一電網(wǎng)規(guī)劃原則，建立健全科學(xué)合理的規(guī)劃體制、規(guī)劃程序和規(guī)劃評(píng)價(jià)方法；而且還需要立足于微觀，在變電站選型、變壓器容量系列選擇、導(dǎo)線截面選取等規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中推廣通用設(shè)計(jì)、通用造價(jià)、通用設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)工藝，形成指導(dǎo)電網(wǎng)設(shè)計(jì)、設(shè)備采購(gòu)、基建施工等各個(gè)階段的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和總結(jié)，國(guó)外電網(wǎng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)中已經(jīng)形成比較完善的標(biāo)準(zhǔn)化體系。通過(guò)實(shí)施統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)程序、流程以及推廣應(yīng)用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)序列，減少了規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作周期，提高了電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作效率，同時(shí)采用科學(xué)合理的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)方法，在滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)方案技術(shù)可行的基礎(chǔ)上確保方案的經(jīng)濟(jì)合理性。5.1選擇大容量主變，變電站規(guī)模大在電力需求快速增長(zhǎng)時(shí)期，國(guó)外變電站遵循優(yōu)先采用大容量主變、發(fā)展大規(guī)模變電站的原則，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。東京電網(wǎng)的主網(wǎng)架形成于上世紀(jì)八十年代，500千伏、275千伏變電站與我國(guó)上海相比，其規(guī)模、主變?nèi)萘棵黠@較大。東京電網(wǎng)與上海電網(wǎng)變電規(guī)模比較見(jiàn)表2-1。表2-1東京電網(wǎng)與上海電網(wǎng)變電規(guī)模比較地區(qū)電壓等級(jí)(kV)變電站(座)主變數(shù)量(組)變電總?cè)萘?萬(wàn)千伏安)變電站平均規(guī)模(萬(wàn)千伏安/座)主變平均容量(萬(wàn)千伏安/組)東京50023/9676421/27545/5055112/上海5007201784255892207417129013917注：日本東京電網(wǎng)：2002年負(fù)荷6439萬(wàn)千瓦、負(fù)荷密度0.61萬(wàn)千瓦/平方公里；上海電網(wǎng)：2006年負(fù)荷1954.3萬(wàn)千瓦、負(fù)荷密度0.31萬(wàn)千瓦/平方公里。由表2-1可見(jiàn)，隨著負(fù)荷的不斷發(fā)展，選擇大容量變壓器、增大變電站容量是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，是提高電網(wǎng)的適應(yīng)能力、提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和靈活性的重要措施。5.2變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化東京電網(wǎng)逐步建立了各級(jí)變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如表2-2所示，500千伏主變?nèi)萘窟x擇為100萬(wàn)和150萬(wàn)千伏安，每座變電站按4組主變考慮，提高了220千伏電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行時(shí)的供電可靠性，減少了變電站主變臺(tái)數(shù)。法國(guó)電網(wǎng)推行變壓器容量選擇標(biāo)準(zhǔn)化系列，簡(jiǎn)化了變壓器電壓系列且各變電等級(jí)變壓器容量選擇遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如下表所示。表2-2東京電網(wǎng)變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)變電電壓（千伏）主變?nèi)萘浚ㄈf(wàn)千伏安）主變臺(tái)數(shù)500/275150、1004500/154754275/15445、303-4275/6630、203-4154/6620、104表2-3法國(guó)電網(wǎng)變壓器容量選擇標(biāo)準(zhǔn)化系列變電電壓（千伏）主變?nèi)萘浚ㄈf(wàn)千伏安）400/22560400/90/20400/6324、15225/90225/6317、105.3線路導(dǎo)線截面選擇標(biāo)準(zhǔn)化適當(dāng)降低經(jīng)濟(jì)電流密度。國(guó)外經(jīng)濟(jì)電流密度較小，線路傳輸能力裕度較大。日本按0.5安培/平方毫米選取，俄羅斯的選取范圍為0.5～1.0安培/平方毫米。提高導(dǎo)線溫升。導(dǎo)線溫升對(duì)于提高線路的熱穩(wěn)定極限及線路傳輸能力具有重要意義，是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備參數(shù)。國(guó)外在多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累及先進(jìn)設(shè)備制造工藝