一種110千伏πT組網(wǎng)方式的探討

何昌皓

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局計(jì)劃發(fā)展部

一種110千伏πT組網(wǎng)方式的探討

何昌皓

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局計(jì)劃發(fā)展部

本文針對(duì)目前珠三角地區(qū)110千伏普遍采用的T接和鏈?zhǔn)浇M網(wǎng)方式，提出一種πT混合接線的組網(wǎng)方式，為電網(wǎng)公司規(guī)劃部門提供110千伏組網(wǎng)新思路。

一、早期高壓配電網(wǎng)情況概述

縱觀中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程，110千伏電網(wǎng)有著悠長(zhǎng)的歷史。70年代末，隨著220千伏電網(wǎng)的不斷普及，110千伏電網(wǎng)由輸電職能逐漸過(guò)渡至區(qū)域性高壓配電網(wǎng)職能。在110千伏電網(wǎng)主要用作輸電網(wǎng)時(shí)期。主要通過(guò)以下兩種方式組網(wǎng)。（符號(hào)請(qǐng)看文后附注說(shuō)明）

方式一：T接

方式二：鏈接

以上兩種方式，均體現(xiàn)了限制事故范圍保證輸電通道相對(duì)可靠的重要特性。

方式一：在T接點(diǎn)位置的兩個(gè)線路斷路器能有效防止站內(nèi)及線路故障的擴(kuò)大。在當(dāng)時(shí)110千伏輸電線路普遍較長(zhǎng)，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(qiáng)輸電網(wǎng)抵御事故的能力。這種T接形式站內(nèi)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)潔，以當(dāng)時(shí)二次設(shè)備水平并不高的條件下，降低了站內(nèi)建設(shè)的難度，有較好的推廣性。

方式二：變電站內(nèi)增加了母線結(jié)構(gòu)，通過(guò)站內(nèi)母線中間的隔離開(kāi)關(guān)（沒(méi)有滅弧能力），明確地把輸電通道分成若干段，限制故障的擴(kuò)張。這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)提供了更多的110千伏調(diào)度方式，增加每一個(gè)輸電通道實(shí)際可供的主變數(shù)目，從而減少輸電通道的數(shù)目。另外，母線往往提供多個(gè)110千伏進(jìn)出線間隔，為110千伏電源接入以及110千伏網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)提供必不可少的建設(shè)基礎(chǔ)。但出于成本和自動(dòng)化水平的制約，母線中間一般設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)（沒(méi)有滅弧能力），制約了后來(lái)110千伏備自投的推廣。這種鏈接形式站內(nèi)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，但保證一定的靈活和可靠性，又便于電源接入及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，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(wǎng)常用組網(wǎng)方式比較

90年代末，110千伏網(wǎng)架輸電職能基本被取代，配電職能不斷加強(qiáng)。110千伏網(wǎng)架發(fā)生了很多變化。最顯著的有輸電通道普遍縮短，變電站站內(nèi)主接線多元化，站內(nèi)可容納更多的設(shè)備及系統(tǒng)等。這一階段直至現(xiàn)時(shí)的110千伏組網(wǎng)方式也體現(xiàn)出其高壓配電網(wǎng)的定位。其主要通過(guò)以下兩種方式組網(wǎng)。

方式一：3T接線

方式一每回送電通道下掛若干臺(tái)主變壓器。以中山電網(wǎng)為例，110千伏通道長(zhǎng)度從超過(guò)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(duì)降低，線路上的開(kāi)關(guān)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(wǎng)，將有較佳的可靠性。這種接線方式有廣泛應(yīng)用。

這種組網(wǎng)方式每一回線的故障影響多臺(tái)主變的供電。因此，架空線特別是同塔多回路的T接網(wǎng)絡(luò)當(dāng)出現(xiàn)線路故障時(shí)，會(huì)造成較大的停電影響。

另一方面這種組網(wǎng)方式在線路停電檢修以及線路事故處理過(guò)程需要較多的人員配合。以“3T”（3個(gè)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(gè)巡維人員配合完成。這也是運(yùn)維部門一直詬病T接方式組網(wǎng)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(nèi)母線標(biāo)準(zhǔn)配置四個(gè)110千伏出線間隔，母線中間為斷路器，取消旁路母線結(jié)構(gòu)。這種組網(wǎng)方式對(duì)同塔架空線路故障有極強(qiáng)的抵御能力。另一方面，標(biāo)配的4個(gè)或以上出線間隔，可靈活提供電源接入點(diǎn)和拓展110千伏網(wǎng)架，基本不影響整體可靠性。這種接線方式也有廣泛應(yīng)用。

這種組網(wǎng)方式每個(gè)變電站的110千伏主接線比較復(fù)雜。如果鏈路無(wú)法構(gòu)成雙端供電，其線路故障引起的停電問(wèn)題甚至比T接還大。

復(fù)雜的一次二次設(shè)備配置一方面逐漸成為站內(nèi)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(lái)頻繁的檢修工作，讓系統(tǒng)經(jīng)常處于“檢修狀態(tài)”。因此大范圍的使用這種接線對(duì)系統(tǒng)整體可靠性的提高并無(wú)多大的幫助。

T接和鏈?zhǔn)疆a(chǎn)生這些優(yōu)缺點(diǎn)的主要原因是站內(nèi)母線是否存在，如果沒(méi)有站內(nèi)母線，線路和主變是一對(duì)一供電關(guān)系的。單純線路故障必然連帶主變較長(zhǎng)時(shí)間非故障停電，使可供電容量降低。如果站內(nèi)有母線，線路和主變是多對(duì)多供電關(guān)系。單純線路故障不會(huì)連帶主變較長(zhǎng)時(shí)間非故障停電?？晒╇娙萘繘](méi)有降低。站內(nèi)母線的增加對(duì)停復(fù)電提供便利的同時(shí)也帶來(lái)了建設(shè)和維護(hù)成本的提高。

綜上所述，無(wú)論是T接還是鏈?zhǔn)?，他們均有自己的?yōu)缺點(diǎn)。無(wú)論選取哪一種接線方式組網(wǎng)甚至混合方式組網(wǎng)，都需因地制宜，結(jié)合區(qū)域負(fù)荷發(fā)展情況，上下級(jí)以及該區(qū)已有的110千伏網(wǎng)絡(luò)情況綜合考慮。

110千伏πT組網(wǎng)方式：

通過(guò)前面的分析可知，同塔多回架空線路T接變電站的組網(wǎng)方式引起較大停電事故。解決這個(gè)問(wèn)題主要還是從線路和站內(nèi)結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面解決。

線路方面考慮盡可能減少同塔多回路建設(shè)，盡量采取電纜的方式建設(shè)線路。隨著城市的不斷發(fā)展，電力架空線行資源越來(lái)越緊缺，同塔多回路線路建設(shè)基本無(wú)法避免，另一方面，目前110千伏電纜敷設(shè)的成本對(duì)比架空線路建設(shè)成本仍高出許多，大范圍采用電纜敷設(shè)的方式組網(wǎng)仍然不太現(xiàn)實(shí)。因此，從線路方面解決這個(gè)問(wèn)題顯得較為乏力。

站內(nèi)結(jié)構(gòu)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(nèi)母線著手。由于土地資源相對(duì)緊張，目前大部分110千伏變大站均采用緊湊型的GIS結(jié)構(gòu)，需要增加母線基本上需要全站重建。顯然對(duì)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(gè)站?？煽紤]新增的這個(gè)站采用帶110千伏母線的結(jié)構(gòu)，這樣則可大幅降低同塔多回架空線路T接變電站的組網(wǎng)方式引起較大停電事故的風(fēng)險(xiǎn)及范圍。而且這個(gè)變電站接于鏈路上兩個(gè)T接站之間為最佳。

這種πT組網(wǎng)方式分析如下。（如圖1所示）

從圖1可見(jiàn)，這種πT組網(wǎng)方式的主要特點(diǎn)是處于中間位置的T接站改為有母線的鏈接站。這種組網(wǎng)方式兼有了T接和鏈?zhǔn)降拇蟛糠謨?yōu)點(diǎn)。其中它具有與鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)牡钟嗷芈返木€路故障的能力。這種組網(wǎng)方式在日常運(yùn)維方面最多需要6個(gè)人員進(jìn)行停送電操作，比采用3T接線至少減少2人?，F(xiàn)有部分帶母線的變電站可被充分利用形成這樣的組網(wǎng)方式。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，帶母線的站還能提供110千伏接入點(diǎn)以備將來(lái)分布式能源就近接入提供基礎(chǔ)。因此，這種組網(wǎng)方式較為符合110網(wǎng)架處于新老交替的區(qū)域應(yīng)用。在部分負(fù)荷密度不高，局部鏈路上已有兩個(gè)T接站或鏈路上有一個(gè)T接站和一個(gè)帶母線的站的區(qū)域，可考慮采用這種組網(wǎng)方式。

這種πT組網(wǎng)方式也有其不足之處，當(dāng)鏈路上T接站需要擴(kuò)建第三臺(tái)主變時(shí)，往往需要從鄰近的220千伏變電站單獨(dú)架設(shè)線路配套接入。因此，這種πT組網(wǎng)方式需要鄰近220千伏變電站合共提供6個(gè)110千伏間隔。而標(biāo)準(zhǔn)的雙回鏈?zhǔn)剑ㄈ齻€(gè)站）以及標(biāo)準(zhǔn)的3T接線只需要4個(gè)110千伏間隔。根據(jù)中山電網(wǎng)飽和網(wǎng)架規(guī)模，按照平均每個(gè)220千伏變電站提供13個(gè)110千伏出線間隔核算，以某市飽和網(wǎng)架為例（31個(gè)220千伏變電站，177個(gè)110千伏變電站）。上級(jí)電網(wǎng)（31個(gè)220千伏變電站）最多可提供403個(gè)110千伏間隔。按平均3個(gè)110千伏變電站需要6個(gè)110千伏間隔組網(wǎng)考慮（177個(gè)110千伏變電站，未計(jì)及預(yù)控站），則至少需要354個(gè)110千伏間隔，間隔占用率87.8%。從總量上看，上級(jí)電網(wǎng)可提供足夠的間隔。然而從間隔利用率看，電網(wǎng)發(fā)展過(guò)渡時(shí)期相當(dāng)一部分220千伏變電站110千伏無(wú)間隔可接。

因此這種πT組網(wǎng)方式也不能過(guò)多使用，需結(jié)合雙回鏈?zhǔn)剑?T等組網(wǎng)方式靈活運(yùn)用。事實(shí)上，這種組網(wǎng)方式隱含了向3T轉(zhuǎn)變的能力，特別是帶母線的舊變電站處于兩個(gè)T接新站中間的情況。如下圖所示：

πT接線