李文博 童 輝 李明源 劉 陽

（中國電建集團河南省電力勘測設(shè)計院）

1 河南地區(qū)110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)歷史演變

在河南電網(wǎng)發(fā)展的初期階段，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。

在1998年城網(wǎng)改造期間，全國電力系統(tǒng)討論110kV電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)問題，提出“安全、可靠、經(jīng)濟”原則和T接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。當(dāng)時鄭州公司內(nèi)部對完全采用T接方式持有不同意見，綜合考慮各方意見后，確定了鄭州110kV電網(wǎng)采用Tπ混合結(jié)構(gòu)，即兩座220kV變電站之間串3座110kV變電站，兩側(cè)的110kV變電站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用T接方式，110kV站內(nèi)主接線采用線變組接線；中間的110kV變電站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用π接方式，110kV站內(nèi)主接線采用雙母線接線，如圖1所示。

圖1 110kV站內(nèi)雙母線接線形式

2002～2004年，城網(wǎng)改造期間建設(shè)的變電站陸續(xù)投運后，調(diào)度部門反映，此類110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)度方式不太靈活，建議優(yōu)化。鄭州公司通過研究，2005年開始優(yōu)化Tπ混合結(jié)構(gòu)，將兩側(cè)的110kV變電站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整為Tπ混合方式，站內(nèi)110kV主接線調(diào)整為內(nèi)橋＋線變組接線；中間的110kV變電站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)仍沿用π接方式，110kV站內(nèi)主接線調(diào)整為單母線分段接線，如圖2所示。

圖2 110kV站內(nèi)單母線分段接線形式

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，河南省電力公司編制了《河南電網(wǎng)發(fā)展技術(shù)及裝備原則》。提出各地市可根據(jù)自身網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，選取鏈?zhǔn)溅薪踊蜴準(zhǔn)絋π混合接線兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，如圖3所示。鄭州公司根據(jù)自身電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點，決定選擇建設(shè)鏈?zhǔn)絋π混合方式的電網(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，如圖4所示。

圖3 鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)

圖4 內(nèi)橋＋線變組接線

2 國內(nèi)外發(fā)達城市110kV目標(biāo)網(wǎng)架研究

2.1 國外發(fā)達城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

國外高壓配電網(wǎng)如巴黎、東京多采用鏈?zhǔn)?、環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，變電站主接線多采用線變組接線。國外主要城市高壓配網(wǎng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和站內(nèi)主接線情況，見表1。

表1 國外主要城市高壓配網(wǎng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和站內(nèi)主接線情況

綜上，國外發(fā)達城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可借鑒之處主要有以下幾點：

巴黎電網(wǎng)接線模式清晰、簡化、統(tǒng)一、規(guī)范，各電壓等級均采用環(huán)網(wǎng)接線，變電站主接線種類較少、統(tǒng)一清晰，便于運行維護，但其電壓序列、運行方式、容量配置均與鄭州電網(wǎng)實際區(qū)別較大，可借鑒性不強，但配電自動化每條線路均有三遙終端，配置較高，值得借鑒。

東京66 kV高壓配網(wǎng)全部采用鏈?zhǔn)江h(huán)入環(huán)出簡潔的組網(wǎng)模式，運行靈活可靠。鄭州110 kV組網(wǎng)模式以鏈?zhǔn)溅蠺混合為主（占比64%），其中部分為不完全鏈?zhǔn)健?fù)雜鏈?zhǔn)降炔灰?guī)范接線（占比近約10%），帶來運維量大、調(diào)度繁瑣等問題，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)宜統(tǒng)一規(guī)范。

2.2 國內(nèi)發(fā)達城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

國內(nèi)110kV電網(wǎng)主要采用鏈?zhǔn)溅薪樱ㄈ鐖D5所示）、鏈?zhǔn)絋接、Tπ混合三種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線方式主要以單母分段接線（如圖6所示）、線變組接線、內(nèi)橋＋線變組接線為主。

圖5 鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)

圖6 單母線分段接線

其中主要發(fā)達城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要采用兩種模式，一種是以武漢為代表的鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，110kV站內(nèi)主接線采用單母線分段接線；一種是以杭州為代表的鏈?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?！拔錆h模式”和“杭州模式”兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及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。綜上，國內(nèi)發(fā)達城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可借鑒之處主要有以下幾點：

1）采用“強－簡－強”結(jié)構(gòu)，保證電網(wǎng)經(jīng)濟可靠運行。

2）110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用雙鏈、三鏈π接，如北京、深圳，接線簡潔規(guī)范、供電可靠性高。

3）110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用雙鏈π接，變電站主接線為單母分段，運行靈活、安全可靠，并能較好的滿足110 kV大用戶接入需求，緩解220 kV變電站出線壓力。國內(nèi)主要城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和站內(nèi)主接線情況，見表2。

表2 國內(nèi)主要城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和站內(nèi)主接線情況

2.3 省內(nèi)城市網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

省內(nèi)其他主要城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)結(jié)合地區(qū)發(fā)展實際大多以雙鏈π接、雙環(huán)網(wǎng)、Tπ混合為主，單鏈、雙輻射為輔。其中開封、洛陽、南陽、商丘、信陽等城市以雙鏈π接為主，許昌、安陽、周口等城市以Tπ混合為主。省內(nèi)主要城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和站內(nèi)主接線情況，見表3。

表3 省內(nèi)主要城市110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和站內(nèi)主接線情況

3 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)濟性三個方面對鏈?zhǔn)溅薪雍玩準(zhǔn)絋π混合兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行對比分析。

3.1 可靠性

兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均可確保線路“N－1”故障時的轉(zhuǎn)移負荷的能力。

其中鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)線路故障需停運檢修時，僅涉及兩座變電站的倒閘操作，簡化調(diào)度、運維人員操作的同時，縮短了停電的時間。

鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)線路故障需停電檢修時，由于T接線的存在，需涉及三座變電站的倒閘操作，增加了操作次數(shù)，調(diào)度、運維人員操作更加復(fù)雜，延長了停電的時間。

3.2 靈活性

鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線采用單母線分段接線的變電站，每一段母線上均有兩回進出線，當(dāng)其中一回線故障時，可倒換另一回線路帶母線運行，變壓器無需受累停運，運行方式較為靈活。

鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線采用內(nèi)橋＋線變組接線的變電站，當(dāng)線路故障需停運時，因T接線所帶主變?yōu)榫€變組接線，變壓器需受累停運；當(dāng)區(qū)內(nèi)110kV變電站電源取自不同220kV分區(qū)時，站內(nèi)10kV并列倒負荷受限。

3.3 經(jīng)濟性

鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線采用單母線分段接線的變電站，110kV出線規(guī)模均在4回或以上，電纜多以3×5＋1排管或電力隧道方式敷設(shè)，尤其老城區(qū)道路管線緊張的情況下，修建難度較大，投資較高；正常運行方式下，4回及以上進出線中2回處于備用狀態(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＋線變組接線的變電站，110kV線路規(guī)模僅需3回，電纜多以3×4＋1排管方式敷設(shè)。同時變電站站內(nèi)開關(guān)設(shè)備少，變電站造價低、維護費用少；正常方式下，站內(nèi)3臺主變均由一條110kV線路帶負荷運行，線路設(shè)備利用率高。

4 鄭州地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及接線模式研究及實例分析

鏈?zhǔn)溅薪雍玩準(zhǔn)絋π兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均可滿足供電可靠性要求，鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)調(diào)度、運維操作較為靈活，鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性較好。在若鄭州電網(wǎng)采用“杭州模式”，即110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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，則目前網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及站內(nèi)主接線方式不再調(diào)整；下一步需加大10kV配電網(wǎng)建設(shè)力度，滿足負荷轉(zhuǎn)供需求。若鄭州電網(wǎng)采用“武漢模式”，即110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線采用單母線分段接線，則需將現(xiàn)狀、在建、可研已批復(fù)的變電站110kV出線規(guī)模擴大，同時將110kV站內(nèi)主接線調(diào)整為單母線分段接線。以下結(jié)合實例進行分析。

4.1 a變—b變—c變—d變—e變鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

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。a變—b變—c變—d變—e變鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化前后接線圖，如圖7所示。站、d變電站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。

變電站方面，原規(guī)劃110kV b變電站、c變電站、d變電站均為內(nèi)橋＋線變組接線方式，則需將上述3座變電站主接線改為單母分段接線。其中b變電站、d變電站為內(nèi)橋＋線變組接線，經(jīng)核查具備改單母線分段接線的條件。c變電站變?yōu)閱文妇€分段接線。

4.2 A變—B變—C變—D變鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面，原規(guī)劃為雙鏈Tπ混合結(jié)構(gòu)，如優(yōu)化則調(diào)整為雙鏈π接結(jié)構(gòu)，取消T接方式。a變—b變—c變—d變鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)優(yōu)化前后接線圖，見圖8。

圖8 A變—B變—C變—D變鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)接線圖

線路規(guī)模方面，原規(guī)劃110kV B變電站出線規(guī)模均為3回，目前現(xiàn)狀2回出線均為架空線，在架空入地改造時可以按4回規(guī)模建設(shè)；110kV C變電站處于規(guī)劃階段，可在可研設(shè)計階段按4回或以上出線規(guī)模設(shè)計。

線路規(guī)模方面，原規(guī)劃110kV b變電站、c變電

變電站方面，B變電站目前為內(nèi)橋接線，經(jīng)核查站內(nèi)具備改單母線分段接線的條件，可在變電站擴建第三臺主變時適時改造。C變電站可在可研階段按照單母線分段接線進行設(shè)計。

由于Tπ混合結(jié)構(gòu)倒閘操作復(fù)雜、停電時間長，且站內(nèi)無法擴建110kV間隔，對110kV電網(wǎng)整體發(fā)展的適應(yīng)性較差，且鄭州10kV配電網(wǎng)形成較為完善的10kV網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需較長時間。隨著鄭州電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，對供電可靠性和運行靈活性要求不斷提高，汲取上海、深圳、武漢等國內(nèi)發(fā)達城市110kV電網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)驗，建議將鄭州110kV電網(wǎng)提升調(diào)整為鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)。

4.3 優(yōu)化結(jié)果分析

一是已全部建成Tπ混合接線的110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，將繼續(xù)維持Tπ混合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，市區(qū)中該類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共計11串。二是已部分建設(shè)Tπ混合接線，相關(guān)變電站無法改造成單母分段接線的110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，新建變電站仍按Tπ混合接線網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)，市區(qū)中該類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共計34串。三是已部分建設(shè)Tπ混合接線，相關(guān)變電站具備改造成單母分段主接線條件的110kV網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，新建變電站按鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)建設(shè)，相關(guān)已建成的變電站有序改造，市區(qū)中該類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共計16串。四是規(guī)劃整條鏈路尚未實施的110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，按照鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)規(guī)劃實施，市區(qū)中該類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共計33串。

調(diào)整后，鄭州市區(qū)110kV電網(wǎng)鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)共計60串，Tπ混合結(jié)構(gòu)共計45串，雙輻射或三輻射結(jié)構(gòu)7串。

5 結(jié)束語

1）國外高壓配電網(wǎng)多采用鏈?zhǔn)?、環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，變電站主接線多采用線變組接線。

2）國內(nèi)110kV電網(wǎng)主要采用鏈?zhǔn)溅薪印㈡準(zhǔn)絋接、Tπ混合三種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，站內(nèi)主接線方式主要以單母分段接線、線變組接線、內(nèi)橋＋線變組接線為主。

3）鏈?zhǔn)溅薪雍玩準(zhǔn)絋π兩種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均可滿足供電可靠性要求，鏈?zhǔn)溅薪咏Y(jié)構(gòu)調(diào)度、運維操作較為靈活，鏈?zhǔn)絋π混合結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性較好。