基于多元化負(fù)荷接入的城市新區(qū)110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)研究

李菁菁

摘要：隨著城市的發(fā)展，新能源、分布式電源、充電設(shè)施、軌道交通等多元化負(fù)荷如雨后春筍迅速發(fā)展，如何使電網(wǎng)具備足夠的承載力，確保多元化負(fù)荷與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，是當(dāng)前急需解決的問題。文中通過分析國內(nèi)外主要城市電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，取長補(bǔ)短，研究分析適合多元化負(fù)荷接入的城市新區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的典型模式。

關(guān)鍵詞：多元化負(fù)荷;網(wǎng)架結(jié)構(gòu);可靠性

中圖分類號：TM715

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0007-03

0引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷呈現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性的特點，不同類型負(fù)荷對電力系統(tǒng)可靠性和供電質(zhì)量有著不同的需求，新能源、分布式電源、充電設(shè)施、軌道交通等多元化負(fù)荷的接入對電網(wǎng)網(wǎng)架提出了更高的要求。同時隨著電網(wǎng)的建設(shè)，各級電網(wǎng)上下支撐，如何在經(jīng)濟(jì)條件最優(yōu)的條件下，提高電網(wǎng)的可靠性，滿足多元化負(fù)荷的接入條件，是當(dāng)前急需解決的問題。

1國內(nèi)外發(fā)達(dá)城市110kV目標(biāo)網(wǎng)架研究

1.1國外發(fā)達(dá)城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

國外輸電網(wǎng)采用雙鏈、環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。巴黎、東京高壓配網(wǎng)采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、閉環(huán)運(yùn)行，變電站主接線多采用線變組接線;新加坡高壓配網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、閉環(huán)運(yùn)行，變電站主接線多采用雙母線接線（詳見表1）。

1.2國內(nèi)發(fā)達(dá)城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

國內(nèi)500kV電網(wǎng)均采用雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu);220kV電網(wǎng)主要采用雙環(huán)網(wǎng)、雙鏈結(jié)構(gòu);110kV電網(wǎng)主要采用鏈?zhǔn)溅薪印㈡準(zhǔn)絋接、Tπ混合三種結(jié)構(gòu)。其中上海、深圳、武漢以鏈?zhǔn)溅薪訛橹?北京、廣州、天津以鏈?zhǔn)絋接為主;杭州、福州以Tπ混合為主，浙江省推行Tπ混合結(jié)構(gòu)。鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)的變電站主接線以單母分段接線為主;鏈?zhǔn)絋接結(jié)構(gòu)的變電站主接線以線變組接線為主;Tπ混合結(jié)構(gòu)的變電站主接線以內(nèi)橋+線變組接線為主。

國內(nèi)主要發(fā)達(dá)城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要采用兩種模式，一種是鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，110kV站內(nèi)主接線采用單母線分段接線;一種是鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)，110kV站內(nèi)主接線采用內(nèi)橋+線變組接線;兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及站內(nèi)主接線形式在各自供電區(qū)域內(nèi)均作為110kV目標(biāo)網(wǎng)架廣泛應(yīng)用（詳見表2）。

2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及接線模式對比分析

從可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等方面對鏈?zhǔn)溅薪雍玩準(zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析。

2.1可靠性

鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)可確保線路“N-1”故障時的轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力，提高供電可靠性要求，同時線路故障或檢修時，僅涉及兩座變電站的倒閘操作，簡化調(diào)度、運(yùn)維人員操作。

鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)亦可確保線路“N-1”故障時的轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力，滿足供電可靠性要求。T接線路故障時，增加了操作次數(shù)，調(diào)度、運(yùn)維人員操作更加復(fù)雜。2.2靈活性

鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，變電站主接線采用單母線分段接線。變電站每一段母線均有兩回進(jìn)出線，當(dāng)其中一回線故障時，可倒換另一回線帶母線運(yùn)行，變壓器無需受累停運(yùn)，運(yùn)行方式較為靈活。鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)倒閘操作相對復(fù)雜。若線路故障或檢修時，涉及T接線路上的3座變電站及相關(guān)運(yùn)維人員的倒閘操作;220kV電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行，當(dāng)區(qū)內(nèi)110kV變電站電源取自兩個220kV片區(qū)時，站內(nèi)10kV并列倒負(fù)荷受限。

2.3經(jīng)濟(jì)性

鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)線路規(guī)模均在4回及以上，投資較大;正常方式下，2回線路處于備用狀態(tài)，線路設(shè)備利用率較低。鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)站內(nèi)主接線采用內(nèi)橋+線變組接線，站內(nèi)開關(guān)設(shè)備少，變電站造價低、維護(hù)費(fèi)用少;正常方式下，站內(nèi)3臺主變均由一條110kV線路帶負(fù)荷運(yùn)行，線路設(shè)備利用率高。

3某地區(qū)110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)歷史演變

電網(wǎng)發(fā)展初期階段，110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多以鏈?zhǔn)?、輻射式結(jié)構(gòu)為主，其中110kV站內(nèi)主接線采用雙母線、雙母線帶旁母、單母線分段、單母線分段帶旁母等多種主接線形式，種類繁多、標(biāo)準(zhǔn)不一。

1998年城網(wǎng)改造期間，全國電力系統(tǒng)討論電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)問題，提出“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)”原則和T接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。綜合考慮各方意見后，確定了該地區(qū)電網(wǎng)采用Tπ混合結(jié)構(gòu)，即兩個220kV變電站之間帶3個110kV變電站，兩邊的110kV變電站采用T接，中間的110kV變電站采用π接;兩邊的110kV變電站站內(nèi)主接線采用線變組接線，中間變電站采用雙母線接線，如下圖1所示。

2002-2004年，城網(wǎng)改造期間建設(shè)的變電站陸續(xù)投運(yùn)后，調(diào)度部門反映，此類電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)度方式不太靈活，建議優(yōu)化。2005年開始優(yōu)化Tπ混合結(jié)構(gòu)，即兩個220kV變電站之間帶三個110kV變電站，兩邊的110kV變電站采用Tπ混合接線，中間的110kV變電站采用π接;兩邊的110kV變電站站內(nèi)主接線采用內(nèi)橋+線變組接線，中間變電站采用單母線分段接線，如下圖2所示。

至2010年，為實現(xiàn)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化，逐步優(yōu)化110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及接線形式，該地區(qū)選擇建設(shè)Tπ混合接線的鏈?zhǔn)诫娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，其中110kV站內(nèi)主接線采用內(nèi)橋+線變組接線，并延續(xù)至今。

值得提出的是，Tπ混合接線110kV采用內(nèi)橋加線變組接線，不具備擴(kuò)建間隔的能力，軌道交通等用戶的電源僅能從220kV變電站考慮，由于此類用戶要求較高的可靠性，但實際負(fù)荷并不重，直接從220kV變電站出線占用大量系統(tǒng)資源。同時，由于該地區(qū)10kV網(wǎng)架相對薄弱，T接線路故障故障時，變壓器需受累停運(yùn)，直接影響10kV電網(wǎng)的可靠性，從而影響新能源、充電設(shè)施等多元化負(fù)荷的接入。

4某地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及接線模式案例

鏈?zhǔn)溅薪雍玩準(zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)均可滿足可靠性要求，鏈?zhǔn)溅薪舆\(yùn)維操作較靈活，鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性較好。若采用鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線采用內(nèi)橋+線變組模式，目前網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及站內(nèi)主接線模式不再調(diào)整;下一步需加大10kV配電網(wǎng)建設(shè)力度，滿足多元化負(fù)荷的接入。若采用鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線采用單母線分段模式，可以滿軌道交通等110kV用戶的接入。

以下結(jié)合“衡山—興隆—海河—新港—少室鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)”進(jìn)行實例分析（見圖3）。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面，原規(guī)劃為三鏈Tπ混合結(jié)構(gòu)，如優(yōu)化則調(diào)整為三鏈π接結(jié)構(gòu)，取消T接方式。

線路方面，原規(guī)劃110kV興隆、海河、新港變110kV出線規(guī)模均為3回，變電站出口到主干線剖接點線路均采用3×4+1位排管敷設(shè)，如優(yōu)化則將上述3座110kV變電站出線規(guī)模調(diào)整為4回，將排管規(guī)模改為

3×5+1位。優(yōu)化后的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式靈活，變電站每一段母線均有兩回進(jìn)出線，當(dāng)其中一回線故障時，可倒換另一回線帶母線運(yùn)行，變壓器無需受累停運(yùn)，運(yùn)行方式較為靈活。當(dāng)220kV電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行且區(qū)內(nèi)110kV變電站電源取自兩個220kV片區(qū)時，不存在站內(nèi)10kV并列倒負(fù)荷的問題，提高了10kV網(wǎng)架的供電可靠性，滿足新能源、充電設(shè)施等多元化負(fù)荷的接入。采用鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)網(wǎng)架，110kV變電站具備擴(kuò)建間隔能力，可為周邊負(fù)荷提供電源支撐，為220kV變電站節(jié)省寶貴的站內(nèi)資源。

5結(jié)束語

通過對國內(nèi)外主要城市電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀研究，找出電網(wǎng)與國內(nèi)外發(fā)達(dá)城市電網(wǎng)存在的差距，規(guī)范110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高供電可靠性和運(yùn)行靈活性，較好的滿足多元化負(fù)荷的接入條件，為電網(wǎng)發(fā)展指明方向。

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