一種110千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的分析與應(yīng)用實踐

薛恒宇 王宏

摘要：分析對比了三類典型的110千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方式，并重點對鏈式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中單鏈結(jié)構(gòu)的優(yōu)點進行分析。在此基礎(chǔ)上，以廊坊電網(wǎng)為例，提出了以單鏈作為110千伏電網(wǎng)網(wǎng)架的規(guī)劃目標，并對廊坊電網(wǎng)實踐中的三種規(guī)劃方案進行了分析，說明了在市建成區(qū)或負荷集中地區(qū)單鏈結(jié)構(gòu)是一種值得選取的目標電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；分析；應(yīng)用

作者簡介：薛恒宇（1992-），男，河北廊坊人，同濟大學電子與信息工程學院本科生。（上海 200092）王宏（1974-），男，內(nèi)蒙古杭錦后旗人，河北廊坊供電公司，高級工程師，注冊安全工程師。（河北 廊坊 065000）

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0247-02

國家電網(wǎng)公司2013年6月發(fā)布了《配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導則》（以下簡稱《導則》）的企業(yè)標準，其中明確了110千伏電壓等級為配電網(wǎng)。《導則》中將110千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為三大類共7種，三大類是指輻射、環(huán)網(wǎng)、鏈式結(jié)構(gòu)。輻射和環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)110千伏變電站上級是同一個220千伏變電站。鏈式結(jié)構(gòu)包括單鏈、雙鏈和三鏈，為110千伏變電站供電的是不同220千伏變電站。依據(jù)《導則》對雙電源的定義：分別來自兩個不同變電站，或來自不同電源進線的同一變電站內(nèi)兩段母線。可以看出，鏈式結(jié)構(gòu)110千伏變電站是雙電源，而輻射和環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的110千伏變電站不是雙電源。鏈式結(jié)構(gòu)變電站由于是雙電源，供電可靠性最高。因此，在供電可靠性相對要求較高的市中心區(qū)域及負荷密集地區(qū)一般采用鏈式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

一、單鏈式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

圖1列出了鏈式結(jié)構(gòu)的四種典型接線方式。單鏈是為負荷提供雙電源供電電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中最簡單、投資最少、占用資源最省的接線方式。主要表現(xiàn)在三個方面：一是減少了線路走廊資源的占用。單鏈變電站一般2路進線，而雙鏈和三鏈分別為4路和6路進線，前者占用的通道資源較少、投資最省。二是節(jié)省了變電站的用地。兩回進線的高壓側(cè)母線一般采用內(nèi)橋接線方式，該種接線方式使用4臺斷路器（按3臺主變考慮，下同），結(jié)構(gòu)簡單。四回進線的母線一般采用單母線分段。該種接線方式使用8臺斷路器，即有8個110千伏間隔。六回進線的母線一般采用雙母線接線方式。該種接線方式使用10臺斷路器，即有10個110千伏間隔。相比之下，單鏈占用的變電站用地最少，同樣，投資最少。三是作為地區(qū)推薦的目標電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，供電區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)可根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)階段、供電安全水平要求和實際情況，發(fā)展初期及過渡期可采用過渡電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過建設(shè)與改造逐步實現(xiàn)推薦的目標電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如發(fā)展初期，220千伏變電站布點少，電網(wǎng)采用輻射結(jié)構(gòu)。220千伏變電站布點增加，輻射結(jié)構(gòu)也便于向單鏈結(jié)構(gòu)過渡。

單鏈電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的110千伏變電站與輻射和環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)變電站相比，110千伏變電站實現(xiàn)了雙電源供電，滿足供電可靠性要求高的區(qū)域需求；與雙鏈和三鏈相比，在投資和自然資源節(jié)省等方面具有優(yōu)勢。因此，在編制市建成區(qū)或城鎮(zhèn)中心區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃時，考慮規(guī)劃區(qū)域商業(yè)、住宅相對集中且對用電可靠性要求較高，而同時電力建設(shè)用地資源和線路走廊又相對緊張的實際，適宜選取單鏈結(jié)構(gòu)作為110千伏電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)目標。

二、在廊坊地區(qū)電網(wǎng)中的應(yīng)用實踐

單鏈電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是廊坊電網(wǎng)110千伏規(guī)劃目標網(wǎng)架，網(wǎng)絡(luò)之間形成較為完善的互相支援結(jié)構(gòu)，110千伏變電站實現(xiàn)了雙電源供電。

1.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)由輻射式提升為單鏈式

電網(wǎng)建設(shè)初期，供電范圍內(nèi)負荷相對較小，用戶的可靠性相對較低，此時電網(wǎng)電源布點較少，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為簡單，一般采用輻射式供電，即電源（220千伏變電站）——110千伏變電站的結(jié)構(gòu)。隨著城鎮(zhèn)用電的持續(xù)增加和電氣化鐵路的不斷建設(shè)，對供電可靠性的要求越來越高，需要雙電源110千伏變電站為負荷供電，此時220千伏變電站布點也不斷增加，110千伏電網(wǎng)此時具備了由輻射結(jié)構(gòu)提升為供電可靠性更高的單鏈結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，2013年霸州中西部主要由康仙220千伏站（主變?nèi)萘?×180兆瓦，由霸州500千伏站供電）供電，所帶的110千伏變電站為許莊、辛店和何莊，110千伏電網(wǎng)都為輻射結(jié)構(gòu)。由于僅有康仙220千伏站一個電源，許莊、辛店供電的可靠性不高，康仙站故障時存在全站停電的危險或檢修時存在限電的情況。

近幾年隨著霸州城區(qū)居民、溫泉商務(wù)和旅游用電需求的不斷增加，原有變電站不能滿足負荷需求。新建了趙家務(wù)220千伏變電站（主變?nèi)萘?×240兆瓦，由固安500千伏變電站供電）和沙城110千伏變電站為該區(qū)域供電，2014年趙家務(wù)投運，2015年沙城站投運。趙家務(wù)220千伏站為原有3個110千伏變電站提供了第二個電源接入點，即通過新建趙家務(wù)到許莊兩回、到何莊兩回，同時辛店站兩回雙T線路改為∏入；新建的沙城站∏入趙家務(wù)和康仙站之間的聯(lián)絡(luò)線，如圖3所示。2015年電網(wǎng)結(jié)構(gòu)成為單鏈結(jié)構(gòu)，每個110千伏變電站都有2個220千伏站供電，且2個220千伏變電站由不同的500千伏變電站供電，供電的可靠性大為提高。尤其是辛店和許莊站，運行方式相比以前更加靈活，檢修時停電范圍大為縮小，減少了倒閘操作工作量，降低了變電運行人員的安全風險。

對比2013年與2015年霸州中西部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以看出，隨著220千伏變電站的布點增加，110千伏網(wǎng)架由初期的輻射發(fā)展到單鏈的目標網(wǎng)架，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到有效改善，該地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加堅強。

2.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)由雙鏈過渡為單鏈

雙鏈結(jié)構(gòu)中T接方式，建設(shè)初期由于供電負荷相對較小，接線簡單，同時也節(jié)省了從變電站直接出線占用的大量線路通道，比較適應(yīng)當時的情況。但在運行過程中，線路發(fā)生外力破壞，尤其是搭接點同塔并架受外力破壞后易發(fā)生大面積停電事故。該種接線防范事故風險的能力較低。近年來110千伏下級10千伏配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷建設(shè)和完善，T接的變電站主變停電后，負荷由聯(lián)絡(luò)的其他變電站的10千伏配網(wǎng)帶出，T接的變電站具備了全站停電的條件。此時，在T接點對線路進行切改，T接變電站的雙回線路由T接改造為∏接，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)由雙鏈過渡為單鏈式，供電的可靠性進一步提高。廊坊市區(qū)南部110千伏網(wǎng)架建設(shè)發(fā)展過程是一個典型的例子。

廊坊市區(qū)南部集中了廊坊的龍河工業(yè)園、安次工業(yè)園等3個工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)。圖4為2013年該區(qū)域110千伏電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為雙鏈T接，即由兩個220千伏變電站作為電源，通過兩條110千伏線路聯(lián)結(jié)，110千伏變電站分別T（搭）接在兩條聯(lián)絡(luò)線路上。該種結(jié)構(gòu)的最大弱點是110千伏變電站可靠性相對較低，一條線路故障時所有連接線路全部跳閘，電網(wǎng)防范事故能力相對較差；且線路檢修時停電范圍較大，一條線路檢修時涉及到所有變電站的倒閘操作，變電運行人員的安全風險較大。

編制電網(wǎng)規(guī)劃時，將王常甫110千伏變電站的雙T改造為∏接，新建的南孟、相士屯110千伏變電站∏接入電網(wǎng)，如圖5所示。可以看出，2015年電網(wǎng)結(jié)構(gòu)成為單鏈式，運行較為靈活，任何一條線路檢修或故障不影響其余線路的正常運行，可靠性明顯提高。遠期根據(jù)園區(qū)負荷需求發(fā)展，可在單鏈中接入新的110千伏變電站，每條單鏈中最多接入3個110千伏變電站。

對比2013年與2015年廊坊市區(qū)南部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以看出，110千伏網(wǎng)架由初期的雙鏈發(fā)展到單鏈的目標網(wǎng)架，110千伏新建輸變電工程直接破入原有的110千伏線路，投資大為減少。2015年廊坊市區(qū)南部110千伏網(wǎng)架形成單鏈式，110千伏變電站運行方式更加靈活，任一條線路故障時僅故障線路停電，停電范圍比以前明顯減少，對網(wǎng)絡(luò)的沖擊和影響減到最小。

3.建立電源間的聯(lián)絡(luò)

220千伏電源點或220千伏變電站布點少，220千伏網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為薄弱的地區(qū)，220千伏電源點（220千伏變電站）的聯(lián)絡(luò)和支撐可以通過下一級電壓等級即110千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完善來實現(xiàn)。這種通過110千伏通道傳輸?shù)碾娏θ萘侩m然有限，但在220千伏變電站發(fā)生事故時，可以通過110千伏通道為220千伏事故變電站的110千伏母線供電，能滿足相當一部分負荷的供出，最大限度減小停電范圍。廊坊三河燕郊地區(qū)110千伏電網(wǎng)規(guī)劃即是典型一例。

三河市燕郊鎮(zhèn)西臨通州區(qū)，交通便利，明顯的區(qū)位優(yōu)勢使該區(qū)域商業(yè)、居民地產(chǎn)的用電增速一直保持高位增長，也是廊坊地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)投入的重點區(qū)域。邵府220千伏變電站是目前為燕郊南部提供電源的唯一220千伏變電站，其所帶一街110千伏變電站為輻射結(jié)構(gòu)。邵府站由三河電廠甲母線供電，如圖7所示。

規(guī)劃建設(shè)的中趙甫220千伏變電站位于燕郊中部，其電源為三河電廠的乙母線。三河電廠的甲乙兩段母線無電氣連接。中趙甫110千伏線路一回連接一街110千伏站，另一回成為與邵府站110千伏之間的聯(lián)絡(luò)線。三河電廠一段母線停電時，通過110千伏聯(lián)絡(luò)線及中趙甫到一街到邵府的單鏈，建立中趙甫與邵府互相支援的結(jié)構(gòu)，減少電源故障時的停電風險。

三、結(jié)論

220千伏變電站的不斷建設(shè)為110千伏網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的完善提供了有利條件。110千伏電網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用單鏈作為目標網(wǎng)架，由不同的220千伏變電站供電，110千伏變電站具備了為用戶提供雙電源的供電條件。同時，考慮了線路走廊和變電站占地等自然資源的最少消耗，極大壓縮了110千伏輸變電工程的投資。因此，在市建成區(qū)或負荷集中地區(qū)，單鏈式是一種值得選取的目標電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（責任編輯：王祝萍）