一种适用于城市中心区的110 kV电网结构

曹增功 ，孙 伟 ，张友泉 ，郑志杰 ，贾善杰 ，张晓磊 ，杜 鹏

（1.国网山东省电力公司，山东 济南 250001；2.国网山东省电力公司经济技术研究院，山东 济南 250001）

0 引言

城市电网是电力系统的重要组成部分，又是其主要负荷中心，具有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点［1］。城市中心区该特点尤其明显。为提高供电可靠性，城市中心区的110 kV变电站一般按多台主变、多条出线建设，当其中一台变压器故障或检修时，其余变压器可以接带其负荷；当一条线路故障或检修时，其余线路可以接带其负荷，满足“N－1”要求。

然而随着社会和经济的发展，城市中心区土地价格持续攀升，已是寸土寸金，变电站和线路走廊用地选择越来越困难。寻找一块可以容纳多主变、多进线110 kV变电站的地块成为摆在电网规划、前期人员的一道难题。

如何既能满足城市中心区电力负荷增长的需求，满足其高可靠性的要求，又能保证工程实施的可行性和经济性，还要减少正常运行方式下中压供电半径，满足事故或检修状态下的负荷转移，已成为城市电网规划工作中亟需解决的一项突出矛盾。

1 常用的110 kV变电站设计数据

目前，在城市中心区常用的几种全户内变电站设计数据如表 1 所示［2］。

表1中占地面积最小的是方案一，占地4.05亩，该方案远景规划2台主变，采用GIS设备，110 kV内桥接线，全户内布置，在技术上已基本无手段可以优化占地面积。

目前，在北京、上海等大城市的核心区建设了部分地下变电站，节省了地上占地面积，但仍存在两个问题。

1）造价高昂，限制了其广泛推广的可行性。目前，一座3台主变的110 kV地下变电站造价大约在1.4亿元左右（不含土地价格），是地上变电站造价的5～6倍。

2）必须结合城市广场、地下综合体等建设才可能找到具备足够大空间的地点，限制了其使用范围。

表1 110 kV变电站设计数据

2 常用的110 kV网络结构

目前，国内城市中心区常用的110 kV网络结构如图 1～6 所示［3］。

图1 单链π接

图2 单链T、π混合

图3 双链T接

图4 双链π接

图5 三链T接

图6 三链π接

图中6种电网结构体现的城市电网规划思想为通过加强110 kV网络结构从而提高电网供电可靠性。

目前关于电力系统可靠性的研究文献多数是对电力系统中某一电压等级进行分析［4-5］。然而，一个电力系统的供电可靠性问题是一个全局性、系统性、整体性的问题，应以系统的观点，从全局出发，充分发挥各电压等级网络的作用，特别是中压电网“网”的作用，提高对用户供电安全性、经济性和可靠性。

以 220 kV、110 kV、10 kV、380/220 V 电压序列为例，从上下级电网的协调性和整体经济性出发，一般可按照“强－简－强”或“简－强－强”的原则，来构建220 kV电网、110 kV电网和中压配电网。就目前来看，220 kV电网结构一般较为坚强，因此110 kV电网一般应采用较为简明的结构；而这样一个前提条件是中压电网应形成“极强”的网状结构，可选择合适的线路分列运行，并完善与周边供电区域的联络，以形成对上级电源的支撑能力。

3 一种适用于城市中心区的110kV电网结构

为满足城市中心区电力负荷增长及高可靠性的需求，同时保证工程实施的可行性和经济性，提出一种适用于城市中心区的110 kV电网结构，如图7所示，其主要实施前提和基础为：区域内具备坚强的上级电网，中压配电网具备极强的负荷转移能力。

图7 链式、辐射混合模式

将110 kV电网设计为链式、辐射混合结构，其中链式结构中的变电站为具备多台主变、多条高压进线的110 kV变电站（一般为现有110 kV变电站，占地面积大），辐射结构中变电站一般为单台主变、单条进线的110 kV变电站（占地面积小，一般1.5亩占地左右即可，因此站址选择范围较为灵活）。一条110 kV 线路可“T”接多台变压器（可以“T”接 2～3台，甚至4台变压器），但这些变压器应分别在不同的主供电区域，即当该线路故障或检修停运时，同时停运的变压器，分布在不同供电区域。

合理划分供电区域，在同一供电区域中的各变电站间加强中压电网联络（如中压配电网采用双环网结构）。当某一台变压器或某一条线路检修或停运时，可以完全通过10 kV网络将负荷转移至其它变电站。划分的供电区域内至少要保证有4台及以上的来自于上级不同电源的变压器，以实现正常状态下变压器合理的负载率，又能保证事故或检修状态下，变压器不过载。

电源I、II为110 kV变电站的上级变电站或电厂；甲、乙、丙、丁、戊、己为6座110 kV变电站，其中甲、丙、戊变电站位于供电区域A，乙、丁、己变电站位于供电区域B。甲、丙、戊间负荷可以通过10 kV线路转带，乙、丁、己之间负荷可以通过10kV线路转带。 这些变电站中，甲、乙一般为普通变电站（多进线、多台变压器），而丙、丁、戊、己可为单台变压器，可一条线“T”接不同区域的多台变压器。

丙与丁变电站电力虽然来自同一电源的同一条线路，但两站位于不同的供电区，当此线路故障或停运时，丙的负荷可以转移至甲、戊变电站（如图8所示），丁的负荷可以转移至乙、己变电站。戊与己变电站同理。

图8 供电区域A中压配电网络结构示意图

此110 kV电网结构的主要优点。

1）在不降低供电可靠性的前提下，可以采用单主变、单进线变电站。此类变电站占地面积小、造价低、站址选择灵活。

2）在城市中心区减少地下变电站、半地下变电站的使用，节约投资。

4 结语

城市变电站的站址选择应符合城市规划的要求。 随着经济的发展，城市中心区土地价格越来越昂贵，变电站和线路走廊用地选择越来越困难。

为满足城市中心区电力负荷增长及高可靠性的需求，同时保证工程实施的可行性和经济性，应从全局、系统和整体的观点出发考虑电网规划和建设问题。

本文以坚强的上级电网和中压配电网为基础，提出一种适用于城市中心区的110 kV电网结构——链式、辐射混合结构，合理划分供电区域，在同一供电区域中加强中压电网联络 （如双环网结构），当某一台主变或某一条线路检修或停运时，可以完全通过中压网络将负荷转移。 该电网结构的主要优点包括：在不降低供电可靠性的前提下，可以采用单主变、单进线变电站；减少城市中心区地下变电站、半地下变电站的使用，节约投资。

［1］陈章潮，程浩忠.城市电网规划与改造（第二版）［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［2］刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计：110（66）～500kV变电分册［M］.北京：中国电力出版社，2011.

［3］Q/GDW 738—2012 配电网规划设计技术导则［S］.

［4］赵浩波，弓建新，温锦红.城市中压配电网接线结构的探讨［J］.山西电力，2008，146（S1）：9-11.

［5］尹建兵，黄民翔，许诺.基于供电可靠性量化分析的110kV电网典型接线方式选择［J］.浙江电力，2010（2）：1-4.