東莞電網網架結構優化搭建研究

潘志達

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，電力負荷增長迅速，城市電網規模越來越大，網架結構日趨復雜，任何一個電壓等級出現建設不同步、結構不合理的問題，都會造成電網“卡脖子”的發生。通過分析國內外城市各電壓等級電網網架的應用情況，提出了東莞電網網架結構優化的措施，以期能為日后電網規劃方面的工作提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：配電網；網架結構；電網搭建；接線模式

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.070

隨著我國經濟的快速發展，社會用電量持續增長，配電網在分配電能中的作用更加顯著，其關系著整個電力系統的運行效率。而電網網架結構的正確與否直接關系著電網供電性能的發揮。配電網網架結構優化的核心思想是“隨機應變”，對于配電網規劃方案，要在一段時期內根據負荷的不斷變化進行調整，同時，應以解決電網風險為原則進一步提升電網規劃深度，使電網規劃更具科學性、前瞻性和指導性。

隨著國家開展輸配電價改革，國家強化對電網企業的成本約束，電網企業如何利用有限投資和電網現狀，因地制宜地規劃、設計與城市建設相適應的電網網架結構，正確、合理地做好電網投資決策，提升電網規劃管理的實效性，提高電網投資回報率和資產利用率，使配電網在滿足供電需求和發展需求的同時實現資源的合理利用，是值得思考的問題。

1 國內外典型城市網架結構應用分析

目前，發達國家城市電網發展隨經濟的發展已經達到飽和狀態，國內先進城市電網發展也依據各自的實際情況而獨具特色，其發展過程的經驗可為電網網架結構優化提供寶貴經驗。

1.1 國外電網

1.1.1 巴黎電網

巴黎電網搭建主要形成“強—弱—強”的400 kV、225 kV和20 kV3個電壓等級電網協調配合的供電模式。巴黎市內沒有電源，在巴黎遠郊形成了堅強的400 kV雙環網，環繞市區外圍組成了較強的225 kV環網，并呈放射性向市區中心的225 kV變電站供電。巴黎20 kV中壓配電網呈現三個同心圓的環網供電形式，同環且相鄰的225 kV變電所之間雙射線或三射線電纜構成雙環網或三環網結構供電模式，分段開關和聯絡開關可遠程遙控。

1.1.2 東京電網

東京電網搭建為圍繞城市形成500 kV雙U環網，U型環上的500 kV站以275 kV架空線送入275 kV樞紐變電站，再經275 kV電纜或154 kV電纜送入市內站。275/66 kV網架結構采用三鏈接線，全部采用電纜線路，且變電站內采用單元式接線，供電可靠性比較高。東京電網上下級網架結構搭建的特點可近似概括為“強—強—強”的組合模式，其高壓送電采用環網結構，中壓配電采用高可靠性接線方式，網架結構堅強、可靠。

1.2 國內城市

1.2.1 北京電網

北京電網的電壓序列包括500 kV、220 kV、110 kV和10 kV這4個電壓等級，是典型的受端電網。目前，2/3的電力依托外網供給。北京輸電網、高壓配電網、中壓配電網網架結構搭建的特點是：城區為“強—強—強”的組合模式，其高壓電網采用環網、鏈式結構，中壓配電網多采用可靠性高的環網接線；郊區為 “強—弱—強”的組合模式，其高壓輸電網采用環網、鏈式結構，高壓配電網采用雙輻射式接線，中壓配電網多采用可靠性高的環網接線。

1.2.2 香港電網

香港電網的電壓序列為400 kV/132 kV/11 kV/380（220）V。香港電網400 kV變電站環網運行，132 kV變電站分組閉環運行，主變和線路均滿足“N-1”的要求，重要設備可以滿足“N-2”的要求。11 kV電網采用N供1備接線方式，其全電纜網絡，配網一二次均按輸電網理念全為斷路器配置，同一變電站3～4回出線閉環環網運行，不同站間設備用相關設備聯絡。香港電網上下級網架結構搭建的特點可概況為“強—強—強”的組合模式，其高壓電網采用環網結構，中壓配電采用閉環運行的環網結構，供電可靠性高。

2 東莞電網網架結構優化研究

按照國內外先進城市電網的發展趨勢，其輸電網、高壓配電網和中壓配電網形成“強—弱—強”或“強—強—強”的組合模式?！皬姟酢獜姟苯M合模式兼顧電網的安全性、經濟性，“強—強—強”組合模式兼顧電網的安全性、可靠性。本文重點研究上下級間電網網架接線模式的組合優化，為城市各級電網上下級間接線模式協調配合發展提供良好的指導方向和科學的決策依據。

從網架結構上看，目前，東莞500 kV電網發展比較成熟，未來將發展成為堅強、可靠的雙環網結構。因此，本文側重于研究220 kV、110 kV、10 kV3個電壓等級的電網接線模式組合優化方式，不再討論500 kV電網網架結構。從經濟性、電網實際建設等方面考慮，同級電網接線模式組合優化搭建比較困難，所以，重點考慮從下級電網接線方式配合上級電網入手，研究電網網架結構優化搭建方式。在工作過程中，分別建立220 kV—110 kV、110 kV—10 kV電網網架組合模型，從供電能力、安全性、經濟性、可靠性和靈活性幾方面研究上下級電網配合最優方式，再整合第二個模型所得結果，從而得到220 kV、110 kV、10 kV電網網架組合的最佳匹配方式。

2.1 220 kV—110 kV電網網架組合優化研究

2.1.1 建立計算模型

在建模的過程中，以單座220 kV變電站為中心的供電區域為一個圓，供電區域內負荷均勻分布，其所供110 kV變電站在區域內均勻分布，每個變電站的主變容量相等；電源變電站和下級變電站的數量根據主變容量、供電容載比來匹配。

在具體進行上下級組合安全性分析時，為了使研究更具意義，在分析前，需要確定一些邊界條件。對此次研究有影響的一些計算條件是：①220 kV變電站主變容量為（4×180）MVA，110 kV變電站主變容量為（3×63）MVA；②220 kV變電站的功率因數取為0.98，110 kV變電站的功率因數取為0.97；③各種接線模式均按經濟負載率67%運行；④考慮到故障方式，剩余主變可以短時間運行負載率為130%；⑤保證同一個110 kV電網結構供電單元的電源來自于不同的220 kV供電單元；⑥假設區域內220 kV變電站供同一類110 kV電網結構模式，其可供110 kV電網供電單元組數按照單臺220 kV變電站折算。

2.1.2 電網結構模型安全性研究

結合建立的220 kV—110 kV電網結構模型，為明確比較各類接線模式在故障情況下的損失負荷情況，考慮事故風險概率一定，設定每座220 kV能供的每組110 kV電網接線模式均同時出現同類事故，則220 kV—110 kV電網結構模型在各類故障情況下損失負荷情況如表1所示。

從表1中可以看出，220 kV變電站供8類接線模式在故障情況下損失負荷由小到大的排序為：雙鏈式（四線三變）=三鏈式<衍生三T（一）<雙鏈式（四線兩變）=不完全雙鏈式（四線兩變）<不完全三T=完全三T=衍生三T（二）。

2.1.3 電網結構優化方式研究

綜合220 kV、110 kV電網接線模式的安全性、經濟性、靈活性和電網實際建設等方面的研究成果，220 kV、110 kV電網網架結構組合優化方案如表2所示。

2.2 110 kV—10 kV電網網架組合優化研究

從國內外先進城市電網發展趨勢上看，中壓配電網結構均采取堅強、可靠的接線模式為用戶提供安全、可靠、經濟、優質的供電保障。本文主要考慮依靠下級來自不同方向電源的聯絡線路消除110 kV電網結構存在的風險負荷。綜合考慮110 kV和10 kV電網各類接線方式的可靠性、經濟性、靈活性和電網實際建設等方面的研究成果，選取彌補上級電網薄弱環節的10 kV電網接線方式優選方案，具體如表3所示。

2.3 電網網架結構優化搭建方案

綜合220 kV—110 kV和110 kV—10 kV電網網架研究結果，220 kV—110 kV—10 kV電網網架結構優化搭建方案如表4和圖1所示。

從表4和圖1中可以看出，220 kV—110 kV—10 kV電網網架結構優化搭建方案均形成了堅強、可靠的電網搭建方式：圖1（a）和圖1（b）的電網搭建方式在安全性上占優，圖1（c）和圖1（d）的電網搭建方式在經濟性上占優。此外，電網網架結構優化方式還應從地域性質、負荷密度、電網建設等實際情況出發，兼顧電網安全性、經濟性、可靠性和靈活性等方面的內容，綜合考慮，選取最適合城市發展的電網網架搭建方式。

3 結束語

隨著國家輸配電價改革的開展，對于電網企業配電網規劃而言，新電改政策在給企業帶來挑戰的同時也帶來了發展機遇。電網企業應充分發揮自身的優勢，考慮企業內生產線、營銷線的需求，以主、配網聯動為原則，理性地規劃、投資和建設新建配電網項目，以保障電力的安全、可靠供應。同時，還應優化電源布局和電網網架結構，選取適合城市發展的電網網架搭建方式，做好電網規劃優化工作。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕