東莞地區(qū)高壓配電網(wǎng)接線發(fā)展分析及建議

曾遠(yuǎn)方

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

0 引言

東莞為珠三角主要城市，全市面積2 460 km2，城鎮(zhèn)化率高，負(fù)荷密度高。在電網(wǎng)發(fā)展的“十二五”“十三五”階段，為了快速滿足用電需求，110 kV電網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展了110 kV T接接線，110 kV變電站主要采用線變組接線，目前形成了以“T接+線變組”為主的高壓配電網(wǎng)接線。110 kV電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)推薦接線主要有鏈?zhǔn)浇泳€、T接接線等[1-4]，各類接線均有其優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)的場(chǎng)景，需結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)發(fā)展及城市特點(diǎn)進(jìn)行選擇[5]。東莞和廣州是目前以T接為主要高壓配電網(wǎng)接線的城市，周邊深圳、珠海、佛山、中山、惠州多以雙回鏈?zhǔn)交蜴準(zhǔn)?T接結(jié)合接線為主[6-8]。文獻(xiàn)[9-10]對(duì)3T接線、完全鏈?zhǔn)浇泳€、不完全鏈?zhǔn)浇泳€進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，重點(diǎn)對(duì)比了經(jīng)濟(jì)性、可靠性等指標(biāo)。文獻(xiàn)[11]綜合分析了高壓配電網(wǎng)及中壓出線在各種線路網(wǎng)架情況下的綜合經(jīng)濟(jì)性和可靠性，提出對(duì)可靠性要求相對(duì)較高的區(qū)域推薦選擇完全雙鏈?zhǔn)浇泳€。

由于東莞現(xiàn)狀高壓配電網(wǎng)以“T接+線變組”為主，繼續(xù)建設(shè)110 kV T接電網(wǎng)的延續(xù)性較好。隨著東莞產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，企業(yè)對(duì)供電質(zhì)量要求逐步提升，用戶停電時(shí)間要求逐步縮短，東莞現(xiàn)狀高壓網(wǎng)架已難以滿足用戶的供電需求。在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)道路上，新能源、儲(chǔ)能站、大用戶的接入對(duì)于110 kV間隔需求越來(lái)越大，急需對(duì)高壓配電網(wǎng)接線進(jìn)行分析，提出適應(yīng)東莞區(qū)域的高壓配電網(wǎng)接線發(fā)展建議。

本文主要對(duì)東莞地區(qū)的高壓配電網(wǎng)現(xiàn)狀特點(diǎn)及存在問題進(jìn)行分析，針對(duì)高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架接線、變電站主接線的優(yōu)化，在研究?jī)?yōu)化方法的基礎(chǔ)上給出了優(yōu)化建議；然后結(jié)合110 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及110 kV變電站主接線具體情況，綜合提出了東莞地區(qū)高壓配電網(wǎng)接線發(fā)展建議。

1 高壓配電網(wǎng)現(xiàn)狀

1.1 東莞地區(qū)高壓配電網(wǎng)概況

2022年，東莞總負(fù)荷19 197 MW，區(qū)域高壓配電網(wǎng)電壓等級(jí)為110 kV。現(xiàn)狀有110 kV變電站175座，93%變電站為3臺(tái)主變，主變過載比例為1.6%，重載比例為17.4%，不滿足N-1變電站比例為19.4%。上級(jí)電源220 kV站38座，重過載比例達(dá)40%。東莞現(xiàn)狀110 kV主要為“T接+線變組”的接線方式，網(wǎng)架方面T接接線占97%，變電站主接線方面線變組占81%，刀閘外橋接線占13%，少部分帶母線接線。110 kV聯(lián)絡(luò)線方面，一共有47條，平均每座變電站有2.5條聯(lián)絡(luò)線，部分站點(diǎn)聯(lián)絡(luò)線不足：6個(gè)站僅有1條聯(lián)絡(luò)線，檢修情況（80%負(fù)荷）下有9座變電站通過聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)移負(fù)荷后剩余負(fù)荷大于300 MW，轉(zhuǎn)供電能力較差。

1.2 新型電力系統(tǒng)需求

為服務(wù)新型電力系統(tǒng)，需要建設(shè)強(qiáng)健有序、靈活可靠、先進(jìn)適用的配電網(wǎng)，110 kV高壓配電網(wǎng)需要增強(qiáng)其靈活性和可靠性。在東莞地區(qū)具體的需求體現(xiàn)在：

1）增加110 kV間隔預(yù)留，適應(yīng)未來(lái)新能源、儲(chǔ)能站、大用戶等的接入，避免110 kV間隔資源不足，T接接入導(dǎo)致的用戶故障出門、保護(hù)整定困難等問題。

2）增加110 kV聯(lián)絡(luò)通道，增強(qiáng)220 kV供電片區(qū)之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力，避免220 kV變電站在檢修和高峰情況下負(fù)荷無(wú)法轉(zhuǎn)移的問題。

3）增加110 kV及220 kV變電站布點(diǎn)，確保各電壓等級(jí)容載比在合理范圍，各電壓等級(jí)間隔、容量資源合理。

1.3 現(xiàn)狀存在的問題

梳理目前高壓配電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行存在的問題，主要如下：

1）高壓配電網(wǎng)變電站重載問題突出：T接線路停電需主變同停，110 kV主變停電困難。

2）110 kV聯(lián)絡(luò)通道不足：線變組接線形式下，110 kV線路之間無(wú)聯(lián)絡(luò)通道，在110 kV聯(lián)絡(luò)線不夠充足的情況下，220 kV變電站之間轉(zhuǎn)供困難。

3）110 kV間隔資源不足：110 kV變電站主要為線變組，現(xiàn)狀較多站無(wú)110 kV預(yù)留間隔，難以適應(yīng)未來(lái)新能源、儲(chǔ)能站、大用戶等的接入。

4）同塔電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)較多：高壓配電網(wǎng)存在南方電網(wǎng)二級(jí)事件6項(xiàng)、三級(jí)事件38項(xiàng)，其中同塔故障風(fēng)險(xiǎn)40項(xiàng)。

5）輸變電工程推進(jìn)日益困難，電網(wǎng)投資縮緊，規(guī)劃站投產(chǎn)速度難以跟上規(guī)劃需求，新開辟線行困難。

1.4 解決思路

東莞市先進(jìn)制造企業(yè)數(shù)量較多，研究提出，未來(lái)解決東莞高壓配電網(wǎng)問題的思路是通過加快電網(wǎng)建設(shè)、優(yōu)化110 kV網(wǎng)架及變電站主接線，使得高壓配電網(wǎng)更具靈活性、可靠性、適應(yīng)性。具體思路如下：

1）優(yōu)化110 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)構(gòu)建110 kV聯(lián)絡(luò)線，并合理化解電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

2）全面加快全電壓等級(jí)電網(wǎng)建設(shè)，降低220 kV及110 kV重載比例。

3）優(yōu)化110 kV變電站站內(nèi)主接線，擬采用外橋接線，以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)：構(gòu)建110 kV線路之間的聯(lián)絡(luò)通道，線路檢修時(shí)主變無(wú)須長(zhǎng)時(shí)停電，預(yù)留110 kV間隔。

2 高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化分析

2.1 現(xiàn)狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)狀110 kV網(wǎng)架以3T和πT為規(guī)劃原則推薦的目標(biāo)接線各有其優(yōu)缺點(diǎn)。3T接線圖如圖1所示，πT接線圖如圖2所示。

圖1 110 kV 3T接線

圖2 110 kV πT接線

完全3T可以實(shí)現(xiàn)所有負(fù)荷通過110 kV轉(zhuǎn)供至對(duì)側(cè)220 kV站，存在的問題主要有：1）完全3T電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)較高，存在同塔故障導(dǎo)致2～3個(gè)110 kV變電站失壓的三級(jí)、二級(jí)事件風(fēng)險(xiǎn)；2）完全T接方式需求的220 kV間隔較多。πT接線則有效化解了同塔電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，存在的主要問題為無(wú)110 kV聯(lián)絡(luò)線，110 kV線路所供電負(fù)荷無(wú)法在兩個(gè)220 kV之間轉(zhuǎn)供。兩種接線的綜合比對(duì)信息如表1所示。

表1 3T和πT接線比對(duì)

2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議

梳理東莞實(shí)際接線和未來(lái)發(fā)展需求，為平衡電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)及負(fù)荷轉(zhuǎn)供需求，建議采用帶聯(lián)絡(luò)線的πT接線。供電能力方面，每回線路最多可以T接3臺(tái)主變，每個(gè)變電站都有來(lái)自兩個(gè)不同220 kV變電站的雙電源；風(fēng)險(xiǎn)方面，πT接線可以化解同塔風(fēng)險(xiǎn)，最多存在一座變電站失壓的風(fēng)險(xiǎn)；轉(zhuǎn)供能力方面，構(gòu)建了至少一回110 kV聯(lián)絡(luò)線，一個(gè)220 kV變電站目標(biāo)有3～4回聯(lián)絡(luò)線，具有較好的轉(zhuǎn)供能力；聯(lián)絡(luò)線建設(shè)方面，虛線聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)視實(shí)際情況而定，若為電纜或不同塔的線路，則不存在一個(gè)站失壓的高風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)合理。優(yōu)化后的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 帶聯(lián)絡(luò)線的πT接線

2.3 110 kV T接網(wǎng)架關(guān)鍵點(diǎn)

110 kV T接網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建在實(shí)際接線中應(yīng)重點(diǎn)考慮供電能力、電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)、利用效率等要素，滿足以下情況則為較優(yōu)的110 kV網(wǎng)架：

1）每回110 kV線路T接3回及以下主變（確保供電能力沒問題）。

2）一回110 kV線路不T接同一變電站兩臺(tái)及以上主變。

3）每個(gè)110 kV變電站有雙電源。

4）具有合理的110 kV聯(lián)絡(luò)線數(shù)量，220 kV站之間具有較好的轉(zhuǎn)負(fù)荷能力。

實(shí)踐中構(gòu)網(wǎng)靈活，110 kV組網(wǎng)不必生搬硬套接線模式。

3 變電站主接線優(yōu)化分析

3.1 現(xiàn)狀變電站主接線分析

現(xiàn)狀變電站主接線以線變組為主，線變組占81%，刀閘外橋接線占13%左右，少部分帶母線接線。東莞現(xiàn)狀110 kV變電站母線接線情況如圖4所示。

圖4 現(xiàn)狀110 kV變電站主接線

線變組接線優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰；2）由于無(wú)母線、出線開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)等設(shè)備，投資及設(shè)備運(yùn)維量小，占地較少。

線變組接線存在的問題：1）110 kV線變組變電站無(wú)預(yù)留的110 kV間隔，110 kV間隔資源較為緊張；2）方式靈活性較差，線變組結(jié)構(gòu)110 kV各臺(tái)主變無(wú)法通過110 kV側(cè)轉(zhuǎn)供電，110 kV線路停電時(shí)主變需同停。

3.2 變電站主接線優(yōu)化建議

對(duì)于變電站主接線優(yōu)化，從線變組預(yù)留T接間隔和優(yōu)化發(fā)展擴(kuò)大外橋接線的形式兩方面開展，兩種方式的主接線如圖5所示。

圖5 優(yōu)化110 kV變電站主接線

1）線變組預(yù)留T接間隔。優(yōu)化110 kV線變組接線，在線變組接線出線方向預(yù)留兩個(gè)110 kV T接間隔，未來(lái)可以建設(shè)T接開關(guān)。

2）發(fā)展擴(kuò)大外橋接線。外橋式接線優(yōu)點(diǎn)：橋式接線為一種典型接線，在南網(wǎng)及廣東電網(wǎng)導(dǎo)則里可以使用。帶開關(guān)的外橋接線正常運(yùn)行時(shí)以線變組的方式運(yùn)行，在需要110 kV轉(zhuǎn)供時(shí)合上橋路開關(guān)，構(gòu)建新的110 kV聯(lián)絡(luò)通道，相當(dāng)于增加聯(lián)絡(luò)線，且110 kV線路停電時(shí)，對(duì)應(yīng)主變可由橋路供電，實(shí)現(xiàn)主變不停電。外橋式接線可以預(yù)留兩個(gè)110 kV出線轉(zhuǎn)線間隔，有較好的適應(yīng)性。外橋式也具有較好的經(jīng)濟(jì)性，相對(duì)于線變組多了兩個(gè)橋路開關(guān)及PT設(shè)備，變電站終期3臺(tái)主變情況下預(yù)計(jì)比線變組造價(jià)多約300萬(wàn)元。

3.3 其他接線在東莞地區(qū)適應(yīng)性分析

下面對(duì)110 kV變電站其他主接線，包括內(nèi)橋接線、單母線雙分段接線、單母線三分段接線在東莞電網(wǎng)的適應(yīng)性進(jìn)行分析。三種主接線示意圖如圖6所示。

圖6 變電站其他主接線

1）內(nèi)橋接線：優(yōu)點(diǎn)是線路停電時(shí)主變無(wú)須停電。存在的問題是#2主變差動(dòng)保護(hù)無(wú)法配置，因?yàn)樽兊?個(gè)開關(guān)，橋式2個(gè)開關(guān)，高壓出線1個(gè)開關(guān)，預(yù)留1個(gè)間隔開關(guān)，一共有6個(gè)開關(guān)，主變差動(dòng)保護(hù)配置困難。

2）單母線雙分段接線：?jiǎn)文妇€雙分段在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中使用較為適宜，可以預(yù)留110 kV間隔，也可以較好地構(gòu)建110 kV轉(zhuǎn)供電通道，具有較好的靈活性。但是，在T接接線方式下，若T接+單母線雙分段，存在一條線路供1段母線和2臺(tái)主變的情況，母線停電時(shí)2臺(tái)主變停電，不滿足N-1，故可以使用，但不推薦。

3）單母線三分段接線：優(yōu)點(diǎn)是供電方式靈活，線路停電主變可以不停電。缺點(diǎn)是設(shè)備較多，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，設(shè)備保護(hù)配置更為復(fù)雜；需要進(jìn)一步研究，目前無(wú)典型設(shè)計(jì)，推進(jìn)較為困難；造價(jià)方面，單母線三分段接線造價(jià)較高，比外橋接線造價(jià)高出100萬(wàn)元；相對(duì)于橋式接線，多了3段母線和3個(gè)出線開關(guān)，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)量太大。

4 高壓配電網(wǎng)發(fā)展綜合建議

基于建設(shè)新型電力系統(tǒng)的需求，由于近年電力用戶對(duì)供電可靠性要求提升、運(yùn)行方式對(duì)靈活性要求提升，綜合考慮建議：東莞110 kV T接采用帶聯(lián)絡(luò)線的πT接線，未來(lái)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)要重點(diǎn)提升聯(lián)絡(luò)線數(shù)量，提升220 kV站之間的轉(zhuǎn)供電能力；220 kV變電站目標(biāo)有3～4回聯(lián)絡(luò)線，具有較好的轉(zhuǎn)供能力。東莞110 kV變電站主接線新建站采用帶開關(guān)的外橋接線，使得110 kV電網(wǎng)更靈活，并能預(yù)留間隔。對(duì)于無(wú)法建設(shè)外橋接線的變電站，線變組需要預(yù)留2個(gè)110 kV間隔用于新能源、儲(chǔ)能站、大用戶等的接入。

綜合考慮110 kV網(wǎng)架接線和變電站主接線，推薦東莞地區(qū)高壓配電網(wǎng)接線如圖7所示。

圖7 推薦110 kV接線

5 結(jié)束語(yǔ)

為服務(wù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)，構(gòu)建強(qiáng)健有序、靈活可靠、先進(jìn)適用的配電網(wǎng)，本文對(duì)東莞地區(qū)高壓配電網(wǎng)的現(xiàn)狀特點(diǎn)及存在問題進(jìn)行了分析，針對(duì)高壓配電網(wǎng)網(wǎng)架接線、變電站主接線的優(yōu)化，在研究?jī)?yōu)化方法的基礎(chǔ)上給出了優(yōu)化建議。綜合建議未來(lái)東莞110 kV T接采用帶聯(lián)絡(luò)線的πT接線，110 kV變電站主接線采用外橋接線并優(yōu)化線變組接線，從而綜合提高110 kV網(wǎng)絡(luò)靈活性和轉(zhuǎn)供負(fù)荷能力，同時(shí)預(yù)留110 kV間隔，以適應(yīng)新能源等接入需求。