河南110kV輸電線路網架結構典型模式分析

李文博 童 輝 李明源 劉 陽

（中國電建集團河南省電力勘測設計院）

1 河南地區110kV電網結構歷史演變

在河南電網發展的初期階段，110kV網架結構多以鏈式、輻射式結構為主，其中110kV站內主接線采用雙母線、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、標準不一。

在1998年城網改造期間，全國電力系統討論110kV電網網架結構問題，提出“安全、可靠、經濟”原則和T接網架結構。當時鄭州公司內部對完全采用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電網采用Tπ混合結構，即兩座220kV變電站之間串3座110kV變電站，兩側的110kV變電站網架結構采用T接方式，110kV站內主接線采用線變組接線；中間的110kV變電站網架結構采用π接方式，110kV站內主接線采用雙母線接線，如圖1所示。

圖1 110kV站內雙母線接線形式

2002～2004年，城網改造期間建設的變電站陸續投運后，調度部門反映，此類110kV電網結構調度方式不太靈活，建議優化。鄭州公司通過研究，2005年開始優化Tπ混合結構，將兩側的110kV變電站網架結構調整為Tπ混合方式，站內110kV主接線調整為內橋＋線變組接線；中間的110kV變電站網架結構仍沿用π接方式，110kV站內主接線調整為單母線分段接線，如圖2所示。

圖2 110kV站內單母線分段接線形式

至2010年，為實現電網標準化，逐步優化110kV網架結構及接線形式，河南省電力公司編制了《河南電網發展技術及裝備原則》。提出各地市可根據自身網架結構，選取鏈式π接或鏈式Tπ混合接線兩種網架結構，如圖3所示。鄭州公司根據自身電網結構特點，決定選擇建設鏈式Tπ混合方式的電網結構，其中110kV站內主接線采用內橋＋線變組接線，并延續至今，如圖4所示。

圖3 鏈式Tπ混合結構

圖4 內橋＋線變組接線

2 國內外發達城市110kV目標網架研究

2.1 國外發達城市網架結構

國外高壓配電網如巴黎、東京多采用鏈式、環網結構，變電站主接線多采用線變組接線。國外主要城市高壓配網電網結構和站內主接線情況，見表1。

表1 國外主要城市高壓配網電網結構和站內主接線情況

綜上，國外發達城市網架結構可借鑒之處主要有以下幾點：

巴黎電網接線模式清晰、簡化、統一、規范，各電壓等級均采用環網接線，變電站主接線種類較少、統一清晰，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實際區別較大，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高壓配網全部采用鏈式環入環出簡潔的組網模式，運行靈活可靠。鄭州110 kV組網模式以鏈式πT混合為主（占比64%），其中部分為不完全鏈式、復雜鏈式等不規范接線（占比近約10%），帶來運維量大、調度繁瑣等問題，網架結構宜統一規范。

2.2 國內發達城市網架結構

國內110kV電網主要采用鏈式π接（如圖5所示）、鏈式T接、Tπ混合三種網架結構，站內主接線方式主要以單母分段接線（如圖6所示）、線變組接線、內橋＋線變組接線為主。

圖5 鏈式π接結構

圖6 單母線分段接線

其中主要發達城市110kV電網結構主要采用兩種模式，一種是以武漢為代表的鏈式π接結構，110kV站內主接線采用單母線分段接線；一種是以杭州為代表的鏈式Tπ混合結構，110kV站內主接線采用內橋＋線變組接線?！拔錆h模式”和“杭州模式”兩種網架結構及接線形式在各自供電區域內均作為110kV目標網架廣泛應用。綜上，國內發達城市網架結構可借鑒之處主要有以下幾點：

1）采用“強－簡－強”結構，保證電網經濟可靠運行。

2）110kV電網結構采用雙鏈、三鏈π接，如北京、深圳，接線簡潔規范、供電可靠性高。

3）110kV電網結構采用雙鏈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。國內主要城市110kV電網結構和站內主接線情況，見表2。

表2 國內主要城市110kV電網結構和站內主接線情況

2.3 省內城市網架結構

省內其他主要城市110kV電網結構結合地區發展實際大多以雙鏈π接、雙環網、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。省內主要城市110kV電網結構和站內主接線情況，見表3。

表3 省內主要城市110kV電網結構和站內主接線情況

3 網架結構及接線模式對比分析

從可靠性、靈活性、經濟性三個方面對鏈式π接和鏈式Tπ混合兩種網架結構進行對比分析。

3.1 可靠性

兩種網架結構均可確保線路“N－1”故障時的轉移負荷的能力。

其中鏈式π接結構線路故障需停運檢修時，僅涉及兩座變電站的倒閘操作，簡化調度、運維人員操作的同時，縮短了停電的時間。

鏈式Tπ混合結構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，調度、運維人員操作更加復雜，延長了停電的時間。

3.2 靈活性

鏈式π接結構，站內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。

鏈式Tπ混合結構，站內主接線采用內橋＋線變組接線的變電站，當線路故障需停運時，因T接線所帶主變為線變組接線，變壓器需受累停運；當區內110kV變電站電源取自不同220kV分區時，站內10kV并列倒負荷受限。

3.3 經濟性

鏈式π接結構，站內主接線采用單母線分段接線的變電站，110kV出線規模均在4回或以上，電纜多以3×5＋1排管或電力隧道方式敷設，尤其老城區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，線路設備利用率較低。

鏈式Tπ混合結構，站內主接線采用內橋＋線變組接線的變電站，110kV線路規模僅需3回，電纜多以3×4＋1排管方式敷設。同時變電站站內開關設備少，變電站造價低、維護費用少；正常方式下，站內3臺主變均由一條110kV線路帶負荷運行，線路設備利用率高。

4 鄭州地區網架結構及接線模式研究及實例分析

鏈式π接和鏈式Tπ兩種網架結構均可滿足供電可靠性要求，鏈式π接結構調度、運維操作較為靈活，鏈式Tπ混合結構經濟性較好。在若鄭州電網采用“杭州模式”，即110kV網架結構采用鏈式Tπ混合結構，站內主接線采用內橋＋線變組模式，則目前網架結構及站內主接線方式不再調整；下一步需加大10kV配電網建設力度，滿足負荷轉供需求。若鄭州電網采用“武漢模式”，即110kV網架結構采用鏈式π接結構，站內主接線采用單母線分段接線，則需將現狀、在建、可研已批復的變電站110kV出線規模擴大，同時將110kV站內主接線調整為單母線分段接線。以下結合實例進行分析。

4.1 a變—b變—c變—d變—e變鏈式結構

網架結構方面，原規劃為三鏈Tπ混合結構，如優化則調整為三鏈π接結構，取消T接方式。a變—b變—c變—d變—e變鏈式結構優化前后接線圖，如圖7所示。站、d變電站110kV出線規模均為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，如優化則將上述3座110kV變電站出線規模調整為4回，將排管規模改為3×5＋1位。

變電站方面，原規劃110kV b變電站、c變電站、d變電站均為內橋＋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變電站為內橋＋線變組接線，經核查具備改單母線分段接線的條件。c變電站變為單母線分段接線。

4.2 A變—B變—C變—D變鏈式結構

網架結構方面，原規劃為雙鏈Tπ混合結構，如優化則調整為雙鏈π接結構，取消T接方式。a變—b變—c變—d變鏈式結構優化前后接線圖，見圖8。

圖8 A變—B變—C變—D變鏈式結構接線圖

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

線路規模方面，原規劃110kV b變電站、c變電

變電站方面，B變電站目前為內橋接線，經核查站內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計。

由于Tπ混合結構倒閘操作復雜、停電時間長，且站內無法擴建110kV間隔，對110kV電網整體發展的適應性較差，且鄭州10kV配電網形成較為完善的10kV網絡結構需較長時間。隨著鄭州電網規模不斷擴大，對供電可靠性和運行靈活性要求不斷提高，汲取上海、深圳、武漢等國內發達城市110kV電網的發展經驗，建議將鄭州110kV電網提升調整為鏈式π接結構。

4.3 優化結果分析

一是已全部建成Tπ混合接線的110kV網架結構，將繼續維持Tπ混合網架結構，市區中該類網架結構共計11串。二是已部分建設Tπ混合接線，相關變電站無法改造成單母分段接線的110kV網架結構，新建變電站仍按Tπ混合接線網架結構建設，市區中該類網架結構共計34串。三是已部分建設Tπ混合接線，相關變電站具備改造成單母分段主接線條件的110kV網絡結構，新建變電站按鏈式π接結構建設，相關已建成的變電站有序改造，市區中該類網架結構共計16串。四是規劃整條鏈路尚未實施的110kV網架結構，按照鏈式π接結構規劃實施，市區中該類網架結構共計33串。

調整后，鄭州市區110kV電網鏈式π接結構共計60串，Tπ混合結構共計45串，雙輻射或三輻射結構7串。

5 結束語

1）國外高壓配電網多采用鏈式、環網結構，變電站主接線多采用線變組接線。

2）國內110kV電網主要采用鏈式π接、鏈式T接、Tπ混合三種網架結構，站內主接線方式主要以單母分段接線、線變組接線、內橋＋線變組接線為主。

3）鏈式π接和鏈式Tπ兩種網架結構均可滿足供電可靠性要求，鏈式π接結構調度、運維操作較為靈活，鏈式Tπ混合結構經濟性較好。