电力工程设计手册（标准版）

电力工程设计手册（标准版）第1章总则1.1编制依据本手册依据《电力工程设计规范》（GB50293-2011）及《国家电网公司电力工程设计技术导则》（SG/T-2018-013），结合国家能源发展战略和电力系统运行需求制定。依据《电力系统设计导则》（GB50059-2011）和《电力工程电气设计规范》（GB50034-2013），确保设计符合国家及行业标准。参考《电力工程电气设计手册》（第5版）及《电力系统继电保护设计规范》（GB50064-2014），确保设计内容全面、科学。依据《电力系统安全稳定运行导则》（GB/T24869-2009）及《电力系统调度规程》，确保设计满足安全、稳定、经济运行要求。本手册适用于新建、改建、扩建的电力工程设计，包括输电、变电、配电及电力系统自动化设计。1.2设计原则本设计遵循“安全、经济、可靠、环保、高效”的总体原则，确保电力系统运行安全与经济性。采用“统一标准、分级管理、因地制宜”的设计思路，兼顾不同地区电网特点与技术条件。严格遵循“先规划、后设计、再施工”的程序，确保设计与施工阶段衔接顺畅。注重电力系统整体协调，包括电网结构、设备选型、运行方式等，实现系统运行的稳定性和灵活性。强调电力工程的可持续发展，合理配置资源，减少对环境的影响，符合国家节能减排政策。1.3适用范围本手册适用于220kV及以上电压等级的电力工程设计，包括输电、变电、配电系统及电力自动化系统。适用于新建、改建、扩建的电力工程，涵盖电网规划、电气设计、继电保护、自动化系统设计等环节。适用于不同地理区域、气候条件下的电力工程设计，包括城市、农村、山区等不同环境下的电网建设。适用于不同规模的电力工程，从小型乡镇电网到大型区域电网，确保设计的适用性和可操作性。适用于国家电网公司及其下属单位的电力工程设计，确保设计符合国家统一标准与公司管理要求。1.4设计规范与标准的具体内容电力系统设计应遵循《电力系统继电保护设计规范》（GB50064-2014），明确继电保护配置原则与技术要求。电气设备选型应依据《电力工程电气设计规范》（GB50034-2013），结合电网负荷、电压等级、系统结构等因素进行选型。电网规划应参照《电力系统规划导则》（GB/T24869-2009），结合区域经济发展、能源结构、负荷预测等因素进行合理规划。电力工程设计需满足《电力工程电气设计手册》（第5版）中关于变压器、断路器、隔离开关等设备的选型与安装要求。本手册中涉及的电力系统运行方式、负荷计算、短路电流计算等内容，均依据《电力系统短路电流计算导则》（GB50064-2014）进行规范与计算。第2章电力系统规划与设计2.1电网结构规划电网结构规划是电力系统规划的核心内容之一，需根据区域负荷分布、地理环境、资源条件等因素，合理确定电网的拓扑结构和节点布局。根据《电力工程设计手册（标准版）》第3.1.1条，电网结构应遵循“主干-分支-终端”三级架构原则，确保电力传输的经济性与可靠性。电网结构规划需结合电网运行方式和调度要求，合理配置主干线路和配电网，避免因结构不合理导致的电压失衡或供电中断风险。例如，根据《中国电力系统规划导则》（2020年版），主干电网应采用环网结构，以提高供电可靠性。电网结构规划需考虑未来负荷增长和新能源接入带来的变化，合理预留扩展空间。根据《电力系统规划导则》第4.2.3条，应采用“分层分区”策略，确保电网结构具备适应性。电网结构规划需结合电网运行调度和故障恢复能力，合理配置继电保护和自动装置，确保电网在突发故障时能快速恢复运行。根据《继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），应采用“快速保护-快速恢复”双机制。电网结构规划需遵循“安全、经济、环保、智能”四大原则，结合GIS（地理信息系统）和智能电网技术，实现电网结构的可视化和动态优化。根据《智能电网发展纲要》（2015年版），应推动电网结构向“智能、灵活、高效”方向发展。2.2电压等级与配电系统设计电压等级设计需根据电力系统规模、负荷特性及设备容量等因素，合理选择电压等级。根据《电力系统设计规范》（GB50052-2011），电压等级通常分为高压、中压、低压三级，其中高压电网一般采用110kV及以上电压。配电系统设计需考虑电压等级的匹配与转换，确保电压在各级配电设备之间平稳过渡。根据《配电系统设计规范》（GB50020-2005），配电系统应采用“分层分级”电压等级，确保电压波动在允许范围内。电压等级设计需结合负荷特性，合理选择配电变压器的变比和容量。根据《配电变压器设计规范》（GB17475.1-2016），配电变压器的变比应满足负荷需求，并考虑电压损失和功率因数要求。电压等级设计需考虑电网的经济性与运行效率，合理选择电压等级以降低输电损耗。根据《电力系统经济运行导则》（GB/T32452-2015），电压等级应根据电网规模和负荷密度进行优化选择。电压等级设计需结合电网运行调度和故障恢复要求，确保电压波动在允许范围内。根据《电力系统继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），电压等级应与继电保护装置的整定配合，确保系统稳定运行。2.3电力系统安全与稳定设计电力系统安全与稳定设计是保障电网正常运行的关键，需通过合理的继电保护、自动装置和控制策略，确保系统在正常运行和故障情况下保持稳定。根据《电力系统安全与稳定导则》（GB/T32456-2016），应采用“稳态稳定”和“暂态稳定”双重保障机制。电力系统安全与稳定设计需考虑系统运行方式、负荷变化及外部扰动等因素，合理配置自动调节装置和控制设备。根据《电力系统自动调节装置设计规范》（GB/T32457-2016），应采用“快速调节”和“缓慢调节”相结合的控制策略。电力系统安全与稳定设计需通过仿真分析和实际运行数据验证，确保系统在各种工况下保持稳定运行。根据《电力系统仿真与分析导则》（GB/T32458-2016），应采用“动态仿真”和“稳态仿真”相结合的方法进行验证。电力系统安全与稳定设计需考虑系统运行的经济性与可靠性，合理配置安全措施和控制策略。根据《电力系统安全措施设计规范》（GB/T32459-2016），应采用“分级保护”和“冗余设计”提高系统安全性。电力系统安全与稳定设计需结合电网运行经验和实际运行数据，制定合理的安全措施和控制策略。根据《电力系统运行经验总结》（2020年版），应通过历史运行数据和仿真分析，优化安全与稳定设计。2.4电力系统继电保护设计电力系统继电保护设计需根据系统结构、负荷特性及设备参数，合理选择保护装置类型和整定值。根据《继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），继电保护应采用“分级保护”和“逐级配合”原则，确保保护范围和动作选择性。继电保护设计需考虑系统运行方式、故障类型及设备状态等因素，合理配置保护装置。根据《继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），应采用“三相一次式”保护装置，以提高保护灵敏度和可靠性。继电保护设计需结合电网运行经验，合理设置保护动作时间与灵敏度。根据《继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），保护动作时间应满足“快速切除”和“选择性切除”要求，确保系统快速恢复运行。继电保护设计需考虑系统运行的稳定性与安全性，合理配置保护装置的整定值和动作逻辑。根据《继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），应采用“逐级整定”和“逐级动作”策略，确保保护装置在不同故障情况下正确动作。继电保护设计需结合电网运行数据和仿真分析，优化保护装置的配置与整定。根据《继电保护设计规范》（GB/T32455-2016），应通过“动态仿真”和“静态仿真”相结合的方法，验证保护装置的可靠性与有效性。第3章电气设备与系统设计3.1电气设备选型与配置电气设备选型需依据负载容量、电压等级、环境条件及运行可靠性等综合因素，遵循《电力工程电气设备选择导则》（GB/T31479-2015）中的标准，确保设备在额定工况下安全运行。选用变压器、断路器、隔离开关等设备时，需考虑其额定电压、短路容量、寿命及安装空间，参考《电力设备选择与配置导则》（GB/T31480-2015）中的技术参数。电气设备的选型应结合电网结构和负荷特性，如高压设备需满足电网稳定性和经济性要求，低压设备则需考虑用户侧的便捷性与安全性。设备选型需考虑环境温度、湿度、灰尘等外部因素，如在高湿地区选用防潮型设备，避免因环境影响导致设备损坏或故障。选型过程中应结合历史运行数据和负荷预测，确保设备容量与实际需求匹配，减少因设备过载或不足带来的运行风险。3.2电缆线路设计与敷设电缆线路设计需根据电缆类型（如交联聚乙烯电缆、矿物绝缘电缆等）选择合适的截面积，依据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2018）进行载流量计算。电缆敷设应考虑路径、转弯半径、支撑间距及保护措施，如直埋电缆需满足《电力电缆线路施工及验收规范》（GB50168-2018）中的最小弯曲半径要求。电缆应按照电压等级、敷设方式（明敷、暗敷、穿管等）选择合适的保护层，如铠装电缆需满足《电力电缆线路设计规范》（GB50217-2018）中的防护要求。电缆线路应设置标识标牌，标明电缆编号、用途及运行状态，确保运行维护的可追溯性。电缆敷设应结合电网拓扑结构，合理规划路径，减少迂回和交叉，提高线路的运行效率和安全性。3.3变压器设计与选型变压器选型需根据系统电压等级、负载功率、功率因数及调压需求进行设计，参考《电力变压器设计规范》（GB/T1094.1-2013）中的标准。变压器的容量应满足系统最大负荷需求，并留有适当裕量，避免因过载导致设备损坏或电网波动。变压器的接线方式（如Y/Δ/Δ、Y/Δ/1）需与系统接线方式匹配，确保电压匹配和功率传输效率。变压器的冷却方式（如自然空气冷却、强迫油循环风冷等）应根据环境温度和负载情况选择，确保其长期稳定运行。变压器的绝缘等级需符合《电力变压器绝缘水平》（GB/T1094.3-2013）的要求，确保其在额定电压下安全运行。3.4电容器与电抗器设计的具体内容电容器选型需考虑其额定电压、容抗值、串联或并联方式及安装位置，依据《电力系统电容器配置技术导则》（DL/T664-2016）进行设计。电容器的安装应考虑其与母线、避雷器等设备的间距，避免因电场分布不均导致局部放电或绝缘损坏。电抗器的选型需根据系统谐波含量、短路容量及调压需求进行设计，参考《电力系统电抗器设计规范》（GB/T15112-2011）。电抗器的安装应考虑其与变压器、电容器等设备的连接方式，确保系统的电压稳定性和功率因数。电容器与电抗器的组合设计需满足系统无功功率平衡，避免因无功功率不平衡导致电压波动或系统失谐。第4章通信与自动化系统设计4.1通信系统设计通信系统设计需遵循国家电力行业标准《电力通信网设计规范》（DL/T5861-2016），确保通信网络具备足够的带宽、稳定性与安全性，满足电力系统实时监控、调度与控制需求。通信网络应采用分层结构，包括传输层、网络层与应用层，其中传输层通常采用光纤通信技术，以实现高速、低延迟的数据传输。通信系统需考虑多源数据融合，如SCADA系统、继电保护系统与调度自动化系统，通过统一的数据接口实现信息共享与协同工作。通信设备应具备冗余设计，如主备通道、双电源供电与多路径传输，确保在单点故障时系统仍能正常运行。通信协议需符合IEC60870-5-101、IEC60870-5-104等国际标准，确保不同厂商设备间的数据交互兼容性与互操作性。4.2自动化控制系统设计自动化控制系统设计需依据《电力系统自动化设计规范》（GB/T28815-2012），确保系统具备实时性、可靠性与可扩展性，满足电力系统运行与调控需求。系统应采用分布式控制架构，如基于PLC（可编程逻辑控制器）与DCS（分布式控制系统）的混合架构，实现设备集中管理与局部控制的有机结合。控制系统需集成多种控制策略，如PID控制、模糊控制与自适应控制，以应对不同工况下的动态变化。系统应具备远程监控与诊断功能，通过SCADA系统实现设备状态监测、故障预警与参数调节。控制系统需与通信系统无缝对接，确保数据实时传输与信息同步，提升整体运行效率与安全性。4.3电力监控与数据采集系统设计电力监控与数据采集系统设计需遵循《电力监控系统设计规范》（GB/T28814-2012），确保系统具备高精度、高可靠性和数据采集的实时性。系统应采用多点数据采集技术，通过智能电表、传感器与采集器实现对电压、电流、功率等参数的实时监测与采集。数据采集系统需具备数据存储与分析功能，支持历史数据的存储、查询与可视化分析，便于运行分析与故障诊断。系统应采用统一的数据接口标准，如IEC60870-6-101，确保与调度自动化系统、继电保护系统等的互联互通。系统需配置完善的网络安全防护措施，如防火墙、入侵检测与数据加密，保障数据安全与系统稳定运行。第5章环保与节能设计5.1环保措施设计根据《电力工程设计手册（标准版）》要求，环保措施设计需遵循“预防为主、防治结合”的原则，采用先进的污染防治技术，如湿法脱硫、干法脱硫、除尘器等，确保废气、废水、固废的达标排放。环保措施设计应结合项目所在地的环境特点，如区域大气污染源、水体污染源等，制定针对性的环保方案，确保符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）和《水污染物排放标准》（GB3838-2002）的要求。设计中应考虑环保设施的经济性与可行性，如采用高效脱硫脱硝装置、废水处理系统、噪声控制措施等，确保环保设施运行成本可控，同时达到环保要求。环保措施设计需与主体工程同步规划、同步实施，确保环保设施与主体工程在设计、施工、运行阶段无缝衔接，避免因环保设施滞后导致的环境问题。项目设计阶段应进行环境影响预测与评估，结合环境影响评价报告，提出切实可行的环保对策，确保项目在建设、运营过程中对生态环境的影响最小化。5.2节能技术应用电力工程设计中应优先采用高效节能设备，如高效电机、变频调速装置、高效变压器等，以降低单位容量的电能消耗，提高能源利用效率。根据《电力工程设计手册（标准版）》要求，应合理配置配电系统，采用节能型配电设备，减少线路损耗，提升供电系统的能效水平。设计中应结合建筑节能、设备节能、管理节能等多方面因素，采用综合节能策略，如采用太阳能发电、风能利用、余热回收等可再生能源技术，实现能源的高效利用。电力工程设计应注重节能技术的可实施性与经济性，结合项目规模、地理位置、能源供应情况，选择最优的节能方案，确保节能效果与投资回报率的平衡。通过优化设计、合理布局、合理选型等方式，实现电力工程在运行阶段的节能目标，如采用智能监控系统、节能照明系统等，提升整体能源利用效率。5.3环境影响评估与治理的具体内容环境影响评估应涵盖项目全生命周期，包括建设期、运营期和退役期，评估其对大气、水、土壤、噪声、生态等环境要素的影响。项目在建设期应采取措施减少施工扬尘、噪声、废水排放等，如设置封闭式施工场地、使用低噪声设备、配置污水处理系统等。运营期应通过安装污染物监测装置、定期维护环保设施、优化运行参数等方式，确保污染物排放符合国家标准，如烟尘、SO₂、NOx等指标。项目退役期应制定环保恢复方案，如土壤修复、植被恢复、水体治理等，确保项目对环境的影响在退役后得到有效控制。环境影响评估应结合实际运行数据进行动态分析，根据评估结果调整环保措施，确保环保治理方案的科学性与有效性。第6章电力工程施工与验收6.1施工组织与管理施工组织应遵循“统一指挥、分级管理、全面协调”的原则，采用项目管理法（PMO）进行组织，确保各专业、各环节高效衔接。施工组织设计需结合工程规模、技术复杂度及施工条件，制定详细的施工计划与资源分配方案，确保工期与质量目标实现。施工单位应设立项目经理部，配备专业管理人员，落实安全、质量、进度、成本等管理职责，确保施工全过程可控。施工组织应依据《建设工程施工合同（示范文本）》及《电力工程建设项目管理规范》（GB/T50902-2014）执行，明确各方责任与义务。施工组织应结合工程实际，采用BIM技术进行三维建模与施工模拟，提升施工组织的科学性和可视化水平。6.2施工工艺与质量控制施工工艺应遵循《电力工程基础施工技术规程》（DL/T5161.1-2018）等标准，确保各工序符合设计要求与规范。高压线路施工应采用“三措一案”（组织措施、技术措施、安全措施、应急预案），确保施工安全与技术可行性。电缆敷设应采用“三步法”（放线、接头处理、敷设），确保电缆绝缘性能与机械强度达标。装置安装应遵循“先安装、后调试、再投运”的原则，确保设备运行稳定性与可靠性。质量控制应采用“自检、互检、专检”三检制度，结合红外热成像、超声波检测等手段，确保施工质量符合标准。6.3工程验收与移交的具体内容工程验收应依据《电力工程验收规范》（GB50375-2017）及《电力工程质量监督检查规程》（DL/T1223-2016）进行，涵盖设计、施工、调试等全过程。验收内容包括但不限于：设备安装、线路敷设、接地系统、电气试验、系统调试等，确保符合设计参数与规范要求。工程移交应形成完整的竣工资料，包括施工日志、试验报告、竣工图纸、设备清单等，确保移交内容完整、可追溯。验收过程中应进行隐蔽工程验收，如电缆沟、地基、接地网等，确保隐蔽部分符合设计与规范要求。工程验收后，应组织运行单位进行试运行，确保系统稳定运行，并形成验收报告，完成工程移交。第7章电力工程安全与消防设计7.1安全措施与防护设计电力工程中，安全措施主要包括防触电、防雷击、防高空坠落等，需遵循《电力安全工作规程》（GB26164.1-2010）要求。例如，电气设备应采用双重绝缘结构，以防止直接接触带电体造成触电事故。在高风险区域，如变电站、电缆沟等，应设置安全警示标识、防护栏杆及紧急停电装置。根据《建筑防火规范》（GB50016-2014），需确保操作人员在作业时能及时切断电源并撤离危险区域。电力工程中，防坠落措施包括脚手架、安全网及防滑垫等，应符合《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-2016）要求，确保作业人员在高处作业时的安全。电气设备的安装与维护需符合《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2016），确保设备运行过程中不会因短路、过载或接地不良引发事故。在电力系统中，应定期进行设备巡检与维护，及时发现并处理隐患，防止因设备老化或故障导致的停电或火灾事故。7.2消防系统设计电力工程中，消防系统主要包括灭火器、自动喷淋系统、消防栓及报警系统。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014），重要场所应配置自动喷淋系统，其响应时间不应超过5分钟。电缆沟、电缆隧道等地下设施应设置防爆型灭火装置，如干粉灭火器或气体灭火系统，以应对电缆火灾的特殊性。根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2018），应确保灭火系统与电力系统同步设计。电力工程中，消防通道应保持畅通，宽度不小于1.5米，且在易燃易爆区域应设置隔离带。根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014），消防通道需符合《建筑设计防火规范》相关要求。电气火灾的预防需结合电气设备的防火等级，如采用阻燃电缆、防火涂料等，根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2018）规定，电缆应选用阻燃型或耐火型材料。消防设施的维护需定期检查，确保其处于良好状态，根据《建筑消防设施检查维护规范》（GB50981-2014），消防设施应每季度进行一次全面检查。7.3电气防火与防爆设计的具体内容电气防火设计需考虑电气线路的敷设方式，如明敷、暗敷、穿管敷设等，根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2018）规定，应采用阻燃型电缆或耐火型电缆，防止火灾蔓延。防爆设计主要针对存在爆炸危险的场所，如油库、化工厂、变电站等，需采用防爆型电气设备，如隔爆型、增安型等，根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50035-2011）要求，设备应符合防爆等级标准。电气设备的防爆设计需考虑爆炸性气体的浓度、温度、压力等因素，根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50035-2011）规定，应设置防爆隔爆外壳和防爆门。在电气系统中，应设置防爆型配电箱、防爆型开关及防爆型灯具，根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50035-2011）要求，防爆设备应符合防爆等级要求。电气防火与防爆设计需结合电气系统运行条件，如电压等级、电流大小、环境温度等，根据《电力工程电气设