唐　琪，曹　萌，唐勇俊

(1. 國網(wǎng)上海市電力公司，上?！?00122；2. 上海電力設計院有限公司，上?！?00025)

互饋線提高上海電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力研究

唐琪1，曹萌2，唐勇俊2

(1. 國網(wǎng)上海市電力公司，上海200122；2. 上海電力設計院有限公司，上海200025)

摘要：近年隨著上海市城市經(jīng)濟社會的發(fā)展，對電力供應安全可靠的要求日益提高，上海市電力公司已對供電可靠性提出了新的技術標準，即要求在外環(huán)以內(nèi)中心城區(qū)、區(qū)縣政府所在地及重要地區(qū)(如迪士尼、自貿(mào)區(qū)、臨港等)，應按檢修方式“N-1”準則進行規(guī)劃設計。目前世界各地多采用雙側電源供電或者增加備用聯(lián)絡線的模式來增強配電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力，從而保障“N-1”或檢修方式“N-1”、甚至“N-2”情況下的安全可靠供電。主要針對互饋線滿足主變檢修方式“N-1”的功能，對其輸送容量、運行方式能否滿足要求進行了研究論證，提出了互饋線建設的相關建議，從而有效提升上海電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力。

關鍵詞：互饋線；檢修方式“N-1”；全站停電；運行方式

隨著上海社會經(jīng)濟和城市建設的發(fā)展，上海配電系統(tǒng)已顯示出負荷密度大、配電網(wǎng)絡密集、電纜化率高、通道站址困難和投資費用大等國際化大都市城市電網(wǎng)的特點。近年來上海電網(wǎng)用電增長呈現(xiàn)趨緩態(tài)勢，但隨著城市經(jīng)濟社會的發(fā)展，對電力供應安全可靠的要求日益提高，本文結合上海電網(wǎng)對供電可靠性的最新要求，對互饋線提升配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力作用進行了研究，主要對互饋線防止全站停電、使變電站滿足檢修方式“N-1”(不存在短時失負荷)以及使變電站滿足檢修方式“N-1”(短時失少量負荷)的作用進行了研究，探討互饋線不同運行方式的適用范圍提出互饋線建設的相關建議，指導上海電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力提升。

1防止全站停電事故

兩臺主變的變電站主變檢修時，可以利用專用互饋線或帶負荷的互饋線對母線供電，以避免主變檢修“N-1”時母線全停。為避免母線全停，主變檢修方式下，需要考慮以下兩點：

(1)正常檢修方式：互饋線容量是否可以滿足所送母線的負荷需求；

(2)運行主變再發(fā)生“N-1”事故時：下級電站低壓側自切動作，部分電站負荷轉(zhuǎn)移至互饋線后，互饋線容量是否可以滿足需求。除變電站下級電站均為雙電源的情況，運行主變再發(fā)生“N-1”事故后，由于下級電站低壓側的自切，互饋線需所帶負荷要高于正常檢修方式時互饋線所帶負荷。若下級電站的雙電源比例為A，則運行主變再發(fā)生“N-1”事故后，互饋線所帶負荷為(2-A)倍正常檢修方式下互饋線所需帶負荷。為方便描述，本文的互饋線所帶負荷為運行主變發(fā)生“N-1”事故后所帶負荷。

目前，上海兩主變的220 kV變電站35 kV側主要為單母四分段接線。其下級電站電源若均來自此變電站，則其進線一般在1段母線和3段母線或者2段母線和4段母線。對于低壓側為單母線四分段接線方式的變電站，若互饋線的輸送容量僅可以滿足一段母線的負荷需求，則為了滿足主變檢修“N-1”時，母線不全停的需求，則需要配置兩條互饋線。若互饋線的容量滿足兩段母線的負荷需求，則只需要配置一條互饋線便可以避免母線全停，如圖1所示。

圖1　低壓側為單母線四分段接線的變電站

2臺主變的220 kV變壓器，主變?nèi)萘繛锳，最高負載率為B，主變檢修時負載率為最高負荷的70%，35 kV負荷占220 kV變電站總負荷比例為C，每段35 kV母線負荷為A×B×C×70%/2。目前，上海35 kV變電站雙電源比例約為60%，因此運行主變再發(fā)生“N-1”事故時，有40%的負荷會自切到互饋線所帶母線，互饋線此時所帶負荷為A×B×C×70%/2×1.4。此處對3卷變主變?nèi)萘繛?40 MVA的220 kV變電站進行討論，見表1。

35 kV互饋線分為專用互饋線和帶負荷的互饋線兩種形式。帶負荷的互饋線一般可考慮內(nèi)橋接線的35 kV變電站進線以及35 kV開關站進線兩種，分別分析這三類35 kV互饋線。

1.1專用互饋線

目前，上海市220 kV變電站之間35 kV專用互饋線一般采用雙并3×400 mm2電纜，輸送容量為43.4 MVA，在220 kV變電站重載時，基本可以滿足主變檢修“N-1”時一段母線的負荷需求，在變電站輕載時，則可以滿足主變檢修“N-1”時兩段母線的負荷需求。因此對于35 kV專用互饋線，在220 kV變電站輕載時，僅設一條專用互饋線便可以滿足主變檢修“N-1”時35 kV母線不全停的需求。在220 kV變電站負載率較高時，需要在2臺主變各設一條專用互饋線確保主變檢修“N-1”時35 kV母線不全停。

表1　3卷變220 kV變電站(主變240 MVA)

注：主變檢修對應容量為正常檢修方式每段母線負荷，主變檢修“N-1”對應容量為運行主變再發(fā)生“N-1”事故時每段母線負荷。對于以110 kV為主的高壓配電網(wǎng)，220 kV變電站110 kV負荷比例應高于35 kV負荷比例，但由于上海高壓配電網(wǎng)過去以發(fā)展35 kV為主，目前上海220 kV變電站35 kV負荷比例高于110 kV負荷比例，35 kV側負荷與110 kV側負荷比例約為2∶1，因此本節(jié)對于35 kV負荷占總負荷比例從0.3～0.6均進行了研究。

1.235 kV開關站進線

根據(jù)《上海電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則(試行)》相關規(guī)定，35 kV開關站電源進線一般架空線截面可選用240～400 mm2，電纜截面可選用雙并3×400 mm2。進線電源采用240 mm2架空線路時，兩回進線的總電流應不大于611 A；采用400 mm2架空線路或雙并3×400 mm2電纜線路時，兩回進線的總電流應不大于716 A。

以下對帶負荷的互饋線所能提供給檢修主變對應母線的容量進行分析，分析以開關站的進線為例，如圖2所示。

圖2　開關站接線示意圖

對于圖2所示的開關站，若開關站進線最大輸送容量為A，為滿足線路“N-1”，則開關站每段母線最大負荷為A/2。當變電站1主變檢修時，開關站的負載率一般也會比較低，考慮也為70%的最高負荷，即為A/2×70%。因此，在變電站1檢修前，變電站1為開關站一段母線提供A/2×70%，變電站2為開關站二段母線提供A/2×70%。當變電站1主變檢修時，則變電站2可以通過開關站進線為變電站1的負荷供電，此時所能提供的轉(zhuǎn)供容量為A-A/2×70%，即0.65×A。(開關站一段母線負荷原本即為變電站1所提供，因此不在扣除的范圍內(nèi))

由此可知，進線為240 mm2架空線路的35 kV開關站進線所能提供的容量為24.05 MVA，進線為雙并3×400 mm2的35 kV開關站所能提供的容量為28.21 MVA。

由上述分析可知，35 kV開關站進線在220 kV變電站輕載時，可以滿足主變檢修“N-1”時35 kV一段母線負荷需求，無法滿足重載的220 kV變電站35 kV一段母線的負荷需求，需要提高下級電站的雙電源比例。

1.3內(nèi)橋接線的35 kV變電站進線

對于內(nèi)橋接線的35 kV變電站，主變?nèi)萘恳话銥?×20 MVA，進線一般為3×400 mm2的電纜，最大傳輸容量為21.7 MVA，因此，內(nèi)橋接線的35 kV變電站進線可以額外承擔14.7 MVA的負荷，無法滿足220 kV變電站運行主變再發(fā)生“N-1”事故時35 kV一段母線的負荷需求，因此內(nèi)橋接線的35 kV變電站進線難以在220 kV主變檢修“N-1”時為防止35 kV母線全停而倒送一段母線。

2滿足檢修方式“N-1”(不存在短時失負荷)

滿足變電站檢修方式“N-1”完全不失負荷，聯(lián)絡線或互饋線的運行方式與防止全站失電的運行方式相同，均是在變電站檢修時，互饋線直接倒送到檢修主變對應母線。對于35 kV側為單母線四分段的220 kV變電站，互饋線則需要滿足兩段母線的負荷需求(包括運行主變再發(fā)生“N-1”事故時下級電站自切過來的負荷)。

在220 kV變電站輕載時，一條35 kV專用互饋線可以滿足主變檢修“N-1”時兩段母線的負荷需求。但當220 kV變電站重載時，專用互饋線無法滿足主變檢修“N-1”時兩段母線的負荷需求，因此需要提高下級電站的雙電源比例。

35 kV帶負荷的互饋線基本無法滿足220 kV變電站35 kV兩段母線的負荷需求，因此采用35 kV帶負荷的互饋線的方法以滿足檢修方式“N-1”時完全不失負荷的需求基本不可行。

3滿足檢修方式“N-1”(短時失少量負荷)

若使2主變變電站滿足檢修方式“N-1”(不存在短時失負荷)，主變檢修時互饋線均需先倒送至母線供電，對線路輸送容量的要求相對較高，達到的效果即可實現(xiàn)所有下級變電站及用戶均雙電源供電，完全不會造成負荷停電。若允許少量負荷短時停電，則檢修方式下可安排聯(lián)絡線或互饋線備用，主變發(fā)生故障后，下級雙電源變電站可通過自切轉(zhuǎn)移負荷，而單電源變電站經(jīng)歷短時停電，通過自愈系統(tǒng)或人工操作由聯(lián)絡線或互饋線倒送至母線恢復供電。

對于2臺主變的220 kV變壓器，主變?nèi)萘繛锳，最高負載率為B，主變檢修時負載率為最高負荷的70%，此時，當一臺主變檢修，一臺主變失電時，兩臺主變共需轉(zhuǎn)移2×A×B×0.7的負荷，35 kV負荷占220 kV變電站總負荷比例為E，則共需轉(zhuǎn)移的110 kV負荷為1.4×A×B×E。此處對主變?nèi)萘?40 MVA的3卷變220 kV變電站進行討論。

目前，上海市220 kV變電站之間35 kV專用互饋線一般采用雙并3×400 mm2電纜，輸送容量為43.4 MVA，如表2所示。

表2　3卷變220 kV變電站(主變240 MVA)檢修下

注：可轉(zhuǎn)移容量以43.4 MVA計，本表僅考慮35 kV專用互饋線所轉(zhuǎn)移的35 kV負荷率。

目前，上海35 kV變電站雙電源比例約為60%，根據(jù)表2中分析結果，在下級雙電源35 kV可以滿足負荷需求。因此對于這兩類變電站即使已設置專用互饋線，仍需要提高雙電源比例滿足主變檢修“N-1”時的負荷需求。

35 kV開關站的進線根據(jù)前文分析可以提供的容量為28.2 MVA，以下對帶負荷的互饋線轉(zhuǎn)移220 kV變電站35 kV側負荷情況進行分析(見表3)。

表3　3卷變220 kV變電站(主變240 MVA)

注：上表可轉(zhuǎn)移容量以28.2 MVA計，本表僅考慮35 kV帶負荷的互饋線所轉(zhuǎn)移的35 kV負荷率。

目前，上海35 kV變電站雙電源比例約為60%，根據(jù)上表中分析結果，僅在220 kV變電站輕載的條件下，一條帶負荷的互饋線可以滿足主變檢修“N-1”的負荷需求。但是220 kV變電站若存在2條分布在不同母線上的帶負荷的互饋線，便可以在雙電源35 kV變電站自切后，帶負荷的互饋線便可以滿足其他單電源的35 kV站的負荷需求。

4變電站主接線對轉(zhuǎn)供的限制

2臺主變的220 kV變電站35 kV側采用單母四分段環(huán)形接線，如圖3所示。

圖3　2臺主變的220 kV變電站110/35 kV側主接線示意圖

對于2臺主變的220 kV變電站，當主變檢修“N-1”時，紅色標注的斷路器均已斷開，35 kV互饋線僅可以轉(zhuǎn)移其所在母線及與其所在母線通過聯(lián)絡開關相連的母線上的負荷。因此，對于電源均來自此220 kV變電站的35 kV變電站，其進線應盡量來自35 kV一段母線和三段母線或者二段母線和四段母線。

5結語

借鑒國外先進城市的發(fā)展經(jīng)驗，電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力的提升需結合不同可靠性要求的地區(qū)和用戶而采用不同的方案，并且分階段逐步推進。

對于上海地區(qū)，應優(yōu)先考慮在外環(huán)以內(nèi)中心城區(qū)、區(qū)縣政府所在地及重要地區(qū)(如迪士尼、自貿(mào)區(qū)、臨港等)滿足檢修方式“N-1”。同時，應分階段逐步滿足檢修方式“N-1”不失負荷。第一階段應滿足超過《城市電網(wǎng)供電安全標準》(DL/T 256-2012)要求的標準(即檢修方式“N-1”的事故恢復時間及允許損失的負荷量比上述標準小)，保證220 kV電網(wǎng)檢修方式“N-1”少量損失負荷，第二階段應滿足220 kV電網(wǎng)檢修方式“N-1”不失負荷，最終階段應滿足35～220 kV電網(wǎng)檢修方式“N-1”均不失負荷。

中心城區(qū)地區(qū)35 kV互饋線的使用，建議采取以下策略：為防止全站停電和滿足檢修方式下“N-1”不失負荷，建議采用專用互饋線轉(zhuǎn)供負荷，原則上考慮1回雙拼400 mm2電纜。在變電站負載率較高，且未安排主變擴建工程時，根據(jù)實際負荷校核，確有需要的可設置2回專用互饋線。

中心城區(qū)以外地區(qū)無需滿足檢修方式下“N-1”不失負荷，因此建議可考慮帶負荷的互饋線轉(zhuǎn)供負荷，包括開關站接線、內(nèi)橋接線、架空線支接線等形式，以保障重要用戶安全可靠供電，減少全站停電所影響的范圍為原則，進行相應的配置。

為充分利用互饋線保障單電源變電站供電，2主變變電站低壓側單母線四分段接線時，其下級2回電源進線均來自本站時，其進線應分別接入一、三段母線或二、四段母線。

(本文編輯：嚴加)

Research of Mutual Feeder in Enhancing Shanghai Power Grid Supply Capacity

TANG Qi1, CAO Meng2, TANG Yong-jun2

(1. Shanghai Municipal Electric Power Company, Shanghai 200122, China;2. Shanghai Electric Power Design Institute Co., Ltd., Shanghai 200025, China)

Abstract:The urban and economic development of Shanghai demands safe and reliable power supply; therefore, the new technical standard for power supply reliability established by Shanghai Municipal Electric Power Company requires that maintenance mode "N-1" be applied in planning and designing the city center within the outer ring, the county government seat and important areas (such as Shanghai Disneyland, free trade zone and port, etc.). At present, two-side power supply or additional spare link line are usually applied all over the world to enhance the distribution network supply capacity, and to ensure safe and reliable power supply in maintenance mode "N-1", even "N-2". Considering that the mutual feeder can satisfy the function of "N-1", the main transformer maintenance mode, this paper studies its transmission capacity and operation mode, and puts forward some suggestions on the feeder construction in order to effectively promote the power supply capacity of Shanghai grid.

Key words:mutual feeder; maintenance mode “N-1”; total station blackout; operation mode

DOI：10.11973/dlyny201601006

作者簡介：唐琪(1970)，女，工程師，從事電網(wǎng)企業(yè)配電網(wǎng)規(guī)劃工作。

中圖分類號：TM727

文獻標志碼：B

文章編號：2095-1256(2016)01-0028-04

收稿日期：2015-10-24