4.3 供电工程规划
4.3.1 负荷预测
1)负荷分类
城市用电负荷分类按城市全社会用电分类,城市用电负荷宜分为下列八类:农、林、牧、副、渔、水利业用电,工业用电,地质普查和勘探业用电,建筑业用电,交通运输、邮电通信业用电,商业、公共饮食、物资供销和金融业用电,其他事业用电,城乡居民生活用电。
也可分为以下四类:第一产业用电,第二产业用电,第三产业用电,城乡居民生活用电。
2)预测方法
●预测方法选择:
城市电力总体规划阶段负荷预测方法,宜选用电力弹性系数法、回归分析法、增长率法、人均用电指标法、横向比较法、负荷密度法、单耗法等;
城市电力详细规划阶段的负荷预测方法宜选用:一般负荷宜选用单位建筑面积负荷指标法等;点负荷宜选用单耗法,或由有关专业部门、设计单位提供负荷、电量资料。
●电量预测的常用方法:
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方法。对工业区较适合,适用于近、中期规划。
②综合用电水平法
综合用电水平法适用于分区负荷中的一般负荷和点负荷预测,但预测期以近、中期较为合适。
③外推法
外推法有回归分析法和平均增长率法等。
④弹性系数法
电力弹力弹性系数是地区总用电量平均年增长率与工农业总产值平均年增长率的比值。即:E= Y/X
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量发展趋势加以分析后慎重确定、弹性系数法一般只用于校核中期或远期的规划预测值。
●负荷预测的方法
城网最大负荷的预测值可用年供电量的预测值除以年综合最大负荷利用小时数求得。年供电量的预测值等于年用电量与地区线路损失电量预测值之和。年综合最大负荷利用小时数平均日负荷率、月不平衡负荷率和季不平衡负荷率三者的连乘积再乘以8 760而求得,也可将每月的典型的日负荷曲线相加求出年平均日负荷率,再乘以8 760而求得。分区负荷和分电压等级负荷可以从城网最大负荷的预测值乘以负荷分散系数,再分配到各分区和各电压等级,得出全地区的负荷分布情况。也可以从各分区和各电压等级各自的电量分别除以各自的最大负荷利用小时求得。
负荷密度法适用于市区内分散的用电负荷预测,负荷密度按市区内分面积以每km2的平均负荷千瓦数表示。
3)规划用电指标
规范规定的规划用电指标包括:规划人均综合用电量指标、规划人均居民生活用电量指标、规划单位建设用地负荷指标和规划单位建筑面积负荷指标四部分。
城市总体规划阶段,当采用人均用电指标法或横向比较法预测或校核某城市的城市总用电量(不含市辖市、县)时,其规划人均综合用电量指标的选取,应根据所在城市的性质、人口规模、地理位置、社会经济发展、国内生产总值、产业结构,地区动力资源和能源消费结构、电力供应条件、居民生活水平及节能措施等因素,以该城市的人均综合用电量现状水平为基础,进行综合研究分析、比较后,因地制宜选定。
4.3.2 电源规划
1)电源种类
城市电源由城市发电厂直接提供,或由外地发电厂经高压长途输送至变电所(站),接入城市电网。变电所(站)除变换电压外,还起到集中电力和分配电力的作用,并控制电力流向和调整电压。
城市电源通常分为城市发电厂和区域变电所(站)两种基本类型。
发电厂有火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂、太阳能发电厂、地热发电厂和原子能发电厂等。目前,我国作为城市电源的发电厂以火电厂、水电厂为主,并正在发展核电厂。
2)电力平衡
根据预测的负荷水平和分布情况,应与电力系统规划中城网安排的电源容量进行电力平衡(包括有功与无功功率)。
3)电源布局
●火力发电厂选址要求:符合城市总体规划要求;应尽量利用劣地或非耕地,或安排在《城市用地分类与规划建设用地标准》规定的三类工业用地内;应尽量靠近负荷中心;经济合理,缩短距离;电厂铁路专用线选线要尽量减少对国家干线通过能力的影响;靠近水源,直流供水;燃煤发电厂应有足够的贮灰场,贮灰场的容量要能容纳电厂10年的贮灰量;满足环保要求;留有适当的出线走廊宽度;厂址应满足地质、防震、防洪等要求,标高应高于百年一遇的水位。如厂址标高低于洪水位时,其防洪堤堤顶高应超过百年一遇的洪水位0.5~1.0 m。
●核电厂选址要求:靠近负荷中心;在人口密度较低的地方,以核电厂为中心,半径1 km内为隔离区,在隔离区外围,人口密度也要适当,在外围种植作物也要有所选择,不能在其周围建设化工炼油厂、水厂、医院和学校等;核电厂比同等容量的矿物燃料电厂需要更多的蓄水;选择足够的场地,留有发展余地;地形要求平坦,尽量减少土石方;厂址不能选在地质条件不良的地带;要求有良好的交通条件;应考虑防洪、防泄、环境保护等要求。
●区域变电所(站)的选址要求:变电所(站)(站)接近负荷中心或网络中心;便于各级电压线路的引人和引出;变电所(站)建设地点工程地质条件良好,地耐力较高,地质构造稳定。避开断层,滑坡、塌陷区、溶洞等地带,避开有岩石和易发生滚石的场所。如所址选在有矿藏的地区,应征得有关部门同意;所址地势高而平坦;110~500 kV变电所(站)的所址标高宜在百年一遇的高水位之上,35 kV变电所(站)的所址标高宜在50年一遇的高水位处;所址尽量不设在空气污秽地区;具有生产和生活用水的可靠水源;应考虑对邻近设施的影响。
4.3.3 电网规划
1)电压等级
电力线路电压等级有:500 kV、330 kV、220 kV、110 kV、66 kV、35 kV、10 kV、380 V/220 V等八类。通常城市一次送电电压为220 kV,二次送电电压为110 kV,中压配电电压为10 kV,低压配电电压为380/220 V。
大、中城市的城市电网电压等级宜为4~5级、四个变压层次;小城市宜为3~4级、三个变压层次。
城市电网中的最高一级电压,应根据城市电网远期的规划负荷量和城市电网与地区电力系统的连接方式确定。
2)供电可靠性
高压配电网中市区电网的年平均供电可用率应争取达到99.9%以上,即每户年平均停电小时数在9小时以下;10 kV电压城网中市区的每平均供电可用率最低应争取到99.5%,即每户年平均停电小时不超过44小时。大城市的主要市区10 kV电压城网的年平均可用率应逐步达到99.9%以上。
3)容载比
变电容载比是电网内同一电压等级的主变压器总容量(千伏安)与对应的供电总负荷(千瓦)之比,计算时应将地区发电厂的主变压器容量及其所供负荷,用户专用变电所(站)的主变压器容量及其所供负荷分别扣除。
容载比过大将使电网建设投资增大,电能成本增加;容载比过小将使电网适应性差,调度不灵,甚至发生“卡脖子”现象。
4)变电所(站)
城市变电所(站)规划选址:符合城市总体规划用地布局要求;靠近负荷中心;便于进出线;交通运输方便;应考虑对周围环境和邻近工程设施的影响和协调,如:军事设施、通讯电台、电信局、飞机场、领(导)航台、国家重点风景旅游区等,必要时,应取得有关协议或书面文件;宜避开易燃、易爆区和大气严重污秽区及严重盐雾区;应满足防洪标准要求:220~500 kV变电所(站)的所址标高,宜高于洪水频率为1%的高水位;35~110 kV变电所(站)的所址标高,宜高于洪水频率为2%的高水位;应满足抗震要求;应有良好的地质条件,避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和易发生滚石场所等不良地质构造。
城市变电所(站)的结构型式选择:
布设在市区边缘或郊区、县的变电所(站),可采用布置紧凑、占地较少的全户外式或半户外式结构;市区内规划新建的变电所(站),宜采用户内式或半户外式结构;市中心地区规划新建的变电所(站),宜采用户内式结构;在大、中城市的超高层公共建筑群区、中心商务区及繁华金融、商贸街区规划新建的变电所(站),宜采用小型户内式结构;变电所(站)可与其他建筑物混合建设,或建设地下变电所(站)。
城市变电所(站)规划用地面积控制指标
城市变电所(站)的用地面积(不含生活区用地),应按变电所(站)最终规模规划预留,具体指标见规划用地面积控制指标表。
城市变电所(站)合理供电半径见下表:
变电所(站)合理供电半径表
5)电力线路
电力线路分为架空线路和地下电缆线路两类。
1)城市架空电力线路的规划
应根据城市地形、地貌特点和城市道路网规划,沿道路、河渠、绿化带架设。
市区内单杆单回水平排列或单杆多回垂直排列的35~500 kV高压架空电力线路的规划走廊宽度,应根据所在城市的地理位置、地形、地貌、水文、地质、气象等条件及当地用地条件,合理选定,见下表:
市区35~500 kV高压架空电力线路规划走廊宽度表(单杆单回水平排列或单杆多回垂直排列)
2)电力电缆线路的规划
●市区送电线路和高、中压配电线路有下列情况的地段应采用电缆线路:
①架空线路走廊在技术上难以解决时;
②狭窄街道、繁华市区高层建筑地区及市容环境有特殊要求时;
③重点风景旅游地区的某些地段;
④对架空线严重腐蚀的特殊地段。
●低压配电线路有下情况的地段应采用电缆线路:
①负荷密度较高的市中心区;
②建筑面积较大的新建居民楼群、高层住宅区;
③不宜通过架空线的主要街道或重要地区;
④其他经技术经济比较,采用电缆线路比较合适时;
⑤对不适于低压架空线路通过,而地下障碍较多,入地又很困难的地段,可采用具有防幅射性能的架空塑料绝缘电缆。
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敷设方式。
①同一路段上的各级电压电缆线路,宜同沟敷设。
②当同一路径电缆根数不多,且不超过6根时,在城市人行道下、公园绿地、建筑物的边沿地带或城市郊区等不易经常开挖的地段,宜采用直埋敷设方式。
③在地下水位较高的地方和不宜直埋且无机动荷载的人行道等处,当同路径敷设电缆根数不多时,可采用浅槽敷设方式;当电缆根数较多或需要分期敷设而开挖不便时,宜采用电缆沟敷设方式。
④地下电缆与公路、铁路、城市道路交叉处,或地下电缆需通过小型建筑物及广场区段,当电缆根数较多,且为6~20根时,宜采用排管敷设方式。
⑤变电所(站)出线端及重要市区街道电缆条数多或多种电压等级电缆平行的地段,经技术经济比较合理时,可采用电缆隧道敷设方式。
⑥水下敷设安装方式须根据具体工程特殊设计。
4.3.4 电力设施保护
1)核电厂安全防护
核电厂非居民区周围应设置限制区,限制区的半径为(以反应堆为中心)一般不得小于5 km。
核电厂周围应设置应急计划区。应急计划区半径(以核反应堆为中心)为10 km。应急计划区内不应有10万人以上的城镇。并不宜有人口密度超过10 000人/km2的人口聚集区。
2)城市架空电力线路的安全保护
●一般地区的保护:各种架空电力线路通过一般地区的边导线外侧延伸距离不应少下表所列数值:
边导线外侧延伸距离表
●人口密集地区的保护。
架空电力线路与各种建构筑物的安全距离应遵循《电力线路防护规程》、《电力设施保护条例》的规定。在厂矿、城镇等人口密集地区,架空电力线路边导线与建筑物之间的安全距离(在导线最大计算风偏情况下)不应小于下表的规定值。
边导线与建筑物之间的最小水平距离表
架空电力线路导线与地面最小垂直距离(在最大计算导线弧垂情况下)应符合下表的规定。
架空电力线路导线与地面最小垂直距离表
架空电力线路与街道行道树(考虑自然生长高度)之间最小垂直距离应符合下表的规定。
架空电力线路与街道行道树之间最小垂直距离表
架空电力线路导线与建筑物之间垂直距离(在导线最大计算弧垂情况下)不应小于下表的规定值。
架空电力线路导线与建筑物之间垂直距离表
任何单位或个人不得在距架空电力线路杆塔、拉线基础外缘的下列范围内进行取土、打桩、钻探、开挖或倾倒酸、碱、盐及其他有害化学物品的活动:
①35 kV及以下电力线路杆塔、拉线周围5 m的区域;
②66 kV及以上电力线路杆塔、拉线周围10 m的区域。
3)电力电缆的敷设与保护
地下电力电缆保护区的宽度为地下电力电缆线路地面标桩两侧各0.75 m所形成两平行线内区域。
江河电缆保护区的宽度为:
①敷设于二级及以上航道时,为线路两侧各100 m所形成的两平行线内的水域;
②敷设于三级及以下航道时,为线路两侧各50 m所形成的两平行线内的水域。
海底电缆保护区一般为线路两侧各(2海里)3.7 km所形成的两平行线内的区域,若在港区内,则为线路两侧各100 m所形成的两平行线内的区域。