一種110千伏πT組網方式的探討

何昌皓

廣東電網有限責任公司中山供電局計劃發展部

一種110千伏πT組網方式的探討

何昌皓

廣東電網有限責任公司中山供電局計劃發展部

本文針對目前珠三角地區110千伏普遍采用的T接和鏈式組網方式，提出一種πT混合接線的組網方式，為電網公司規劃部門提供110千伏組網新思路。

一、早期高壓配電網情況概述

縱觀中國電網發展過程，110千伏電網有著悠長的歷史。70年代末，隨著220千伏電網的不斷普及，110千伏電網由輸電職能逐漸過渡至區域性高壓配電網職能。在110千伏電網主要用作輸電網時期。主要通過以下兩種方式組網。（符號請看文后附注說明）

方式一：T接

方式二：鏈接

以上兩種方式，均體現了限制事故范圍保證輸電通道相對可靠的重要特性。

方式一：在T接點位置的兩個線路斷路器能有效防止站內及線路故障的擴大。在當時110千伏輸電線路普遍較長，線路受到外力破壞的幾率較高的情況下，這種方式，能有效加強輸電網抵御事故的能力。這種T接形式站內結構相對簡潔，以當時二次設備水平并不高的條件下，降低了站內建設的難度，有較好的推廣性。

方式二：變電站內增加了母線結構，通過站內母線中間的隔離開關（沒有滅弧能力），明確地把輸電通道分成若干段，限制故障的擴張。這種鏈式結構提供了更多的110千伏調度方式，增加每一個輸電通道實際可供的主變數目，從而減少輸電通道的數目。另外，母線往往提供多個110千伏進出線間隔，為110千伏電源接入以及110千伏網絡互聯提供必不可少的建設基礎。但出于成本和自動化水平的制約，母線中間一般設置隔離開關（沒有滅弧能力），制約了后來110千伏備自投的推廣。這種鏈接形式站內結構相對復雜，但保證一定的靈活和可靠性，又便于電源接入及網絡互聯，又能減少輸電通道的投資，因而有較好的推廣性。

二、高壓配電網常用組網方式比較

90年代末，110千伏網架輸電職能基本被取代，配電職能不斷加強。110千伏網架發生了很多變化。最顯著的有輸電通道普遍縮短，變電站站內主接線多元化，站內可容納更多的設備及系統等。這一階段直至現時的110千伏組網方式也體現出其高壓配電網的定位。其主要通過以下兩種方式組網。

方式一：3T接線

方式一每回送電通道下掛若干臺主變壓器。以中山電網為例，110千伏通道長度從超過20千米，大大縮短為10千米以下。線路受到外力破壞的幾率相對降低，線路上的開關反而成為送電通道故障的誘因，因而3T接線方式取消了舊版的部分線路斷路器。若配合110千伏電纜線路組網，將有較佳的可靠性。這種接線方式有廣泛應用。

這種組網方式每一回線的故障影響多臺主變的供電。因此，架空線特別是同塔多回路的T接網絡當出現線路故障時，會造成較大的停電影響。

另一方面這種組網方式在線路停電檢修以及線路事故處理過程需要較多的人員配合。以“3T”（3個110千伏變電站組成）接線為例，1回110千伏線路停電至少需要8個巡維人員配合完成。這也是運維部門一直詬病T接方式組網的主要原因之一。

方式二：雙回鏈接

圖1 πT混合接線

方式二站內母線標準配置四個110千伏出線間隔，母線中間為斷路器，取消旁路母線結構。這種組網方式對同塔架空線路故障有極強的抵御能力。另一方面，標配的4個或以上出線間隔，可靈活提供電源接入點和拓展110千伏網架，基本不影響整體可靠性。這種接線方式也有廣泛應用。

這種組網方式每個變電站的110千伏主接線比較復雜。如果鏈路無法構成雙端供電，其線路故障引起的停電問題甚至比T接還大。

復雜的一次二次設備配置一方面逐漸成為站內故障的主要誘因。另一方面，周期性的檢修制度為這些站帶來頻繁的檢修工作，讓系統經常處于“檢修狀態”。因此大范圍的使用這種接線對系統整體可靠性的提高并無多大的幫助。

T接和鏈式產生這些優缺點的主要原因是站內母線是否存在，如果沒有站內母線，線路和主變是一對一供電關系的。單純線路故障必然連帶主變較長時間非故障停電，使可供電容量降低。如果站內有母線，線路和主變是多對多供電關系。單純線路故障不會連帶主變較長時間非故障停電。可供電容量沒有降低。站內母線的增加對停復電提供便利的同時也帶來了建設和維護成本的提高。

綜上所述，無論是T接還是鏈式，他們均有自己的優缺點。無論選取哪一種接線方式組網甚至混合方式組網，都需因地制宜，結合區域負荷發展情況，上下級以及該區已有的110千伏網絡情況綜合考慮。

110千伏πT組網方式：

通過前面的分析可知，同塔多回架空線路T接變電站的組網方式引起較大停電事故。解決這個問題主要還是從線路和站內結構兩個方面解決。

線路方面考慮盡可能減少同塔多回路建設，盡量采取電纜的方式建設線路。隨著城市的不斷發展，電力架空線行資源越來越緊缺，同塔多回路線路建設基本無法避免，另一方面，目前110千伏電纜敷設的成本對比架空線路建設成本仍高出許多，大范圍采用電纜敷設的方式組網仍然不太現實。因此，從線路方面解決這個問題顯得較為乏力。

站內結構方面考慮減少線路故障引起的主變連帶停電則需要從增加站內母線著手。由于土地資源相對緊張，目前大部分110千伏變大站均采用緊湊型的GIS結構，需要增加母線基本上需要全站重建。顯然對已有的T接站增加母線是不可行的。由于這些T接站接入的鏈路上大多并未飽和，在鏈路上還能增加一個站。可考慮新增的這個站采用帶110千伏母線的結構，這樣則可大幅降低同塔多回架空線路T接變電站的組網方式引起較大停電事故的風險及范圍。而且這個變電站接于鏈路上兩個T接站之間為最佳。

這種πT組網方式分析如下。（如圖1所示）

從圖1可見，這種πT組網方式的主要特點是處于中間位置的T接站改為有母線的鏈接站。這種組網方式兼有了T接和鏈式的大部分優點。其中它具有與鏈式結構相當的抵御同塔多回路的線路故障的能力。這種組網方式在日常運維方面最多需要6個人員進行停送電操作，比采用3T接線至少減少2人。現有部分帶母線的變電站可被充分利用形成這樣的組網方式。從長遠看，帶母線的站還能提供110千伏接入點以備將來分布式能源就近接入提供基礎。因此，這種組網方式較為符合110網架處于新老交替的區域應用。在部分負荷密度不高，局部鏈路上已有兩個T接站或鏈路上有一個T接站和一個帶母線的站的區域，可考慮采用這種組網方式。

這種πT組網方式也有其不足之處，當鏈路上T接站需要擴建第三臺主變時，往往需要從鄰近的220千伏變電站單獨架設線路配套接入。因此，這種πT組網方式需要鄰近220千伏變電站合共提供6個110千伏間隔。而標準的雙回鏈式（三個站）以及標準的3T接線只需要4個110千伏間隔。根據中山電網飽和網架規模，按照平均每個220千伏變電站提供13個110千伏出線間隔核算，以某市飽和網架為例（31個220千伏變電站，177個110千伏變電站）。上級電網（31個220千伏變電站）最多可提供403個110千伏間隔。按平均3個110千伏變電站需要6個110千伏間隔組網考慮（177個110千伏變電站，未計及預控站），則至少需要354個110千伏間隔，間隔占用率87.8%。從總量上看，上級電網可提供足夠的間隔。然而從間隔利用率看，電網發展過渡時期相當一部分220千伏變電站110千伏無間隔可接。

因此這種πT組網方式也不能過多使用，需結合雙回鏈式，3T等組網方式靈活運用。事實上，這種組網方式隱含了向3T轉變的能力，特別是帶母線的舊變電站處于兩個T接新站中間的情況。如下圖所示：

πT接線