东莞电网网架结构优化搭建研究

潘志达

摘 要：随着我国经济的快速发展，电力负荷增长迅速，城市电网规模越来越大，网架结构日趋复杂，任何一个电压等级出现建设不同步、结构不合理的问题，都会造成电网“卡脖子”的发生。通过分析国内外城市各电压等级电网网架的应用情况，提出了东莞电网网架结构优化的措施，以期能为日后电网规划方面的工作提供有益的参考和借鉴。

关键词：配电网；网架结构；电网搭建；接线模式

中图分类号：TM732 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.070

随着我国经济的快速发展，社会用电量持续增长，配电网在分配电能中的作用更加显著，其关系着整个电力系统的运行效率。而电网网架结构的正确与否直接关系着电网供电性能的发挥。配电网网架结构优化的核心思想是“随机应变”，对于配电网规划方案，要在一段时期内根据负荷的不断变化进行调整，同时，应以解决电网风险为原则进一步提升电网规划深度，使电网规划更具科学性、前瞻性和指导性。

随着国家开展输配电价改革，国家强化对电网企业的成本约束，电网企业如何利用有限投资和电网现状，因地制宜地规划、设计与城市建设相适应的电网网架结构，正确、合理地做好电网投资决策，提升电网规划管理的实效性，提高电网投资回报率和资产利用率，使配电网在满足供电需求和发展需求的同时实现资源的合理利用，是值得思考的问题。

1 国内外典型城市网架结构应用分析

目前，发达国家城市电网发展随经济的发展已经达到饱和状态，国内先进城市电网发展也依据各自的实际情况而独具特色，其发展过程的经验可为电网网架结构优化提供宝贵经验。

1.1 国外电网

1.1.1 巴黎电网

巴黎电网搭建主要形成“强—弱—强”的400 kV、225 kV和20 kV3个电压等级电网协调配合的供电模式。巴黎市内没有电源，在巴黎远郊形成了坚强的400 kV双环网，环绕市区外围组成了较强的225 kV环网，并呈放射性向市区中心的225 kV变电站供电。巴黎20 kV中压配电网呈现三个同心圆的环网供电形式，同环且相邻的225 kV变电所之间双射线或三射线电缆构成双环网或三环网结构供电模式，分段开关和联络开关可远程遥控。

1.1.2 东京电网

东京电网搭建为围绕城市形成500 kV双U环网，U型环上的500 kV站以275 kV架空线送入275 kV枢纽变电站，再经275 kV电缆或154 kV电缆送入市内站。275/66 kV网架结构采用三链接线，全部采用电缆线路，且变电站内采用单元式接线，供电可靠性比较高。东京电网上下级网架结构搭建的特点可近似概括为“强—强—强”的组合模式，其高压送电采用环网结构，中压配电采用高可靠性接线方式，网架结构坚强、可靠。

1.2 国内城市

1.2.1 北京电网

北京电网的电压序列包括500 kV、220 kV、110 kV和10 kV这4个电压等级，是典型的受端电网。目前，2/3的电力依托外网供给。北京输电网、高压配电网、中压配电网网架结构搭建的特点是：城区为“强—强—强”的组合模式，其高压电网采用环网、链式结构，中压配电网多采用可靠性高的环网接线；郊区为 “强—弱—强”的组合模式，其高压输电网采用环网、链式结构，高压配电网采用双辐射式接线，中压配电网多采用可靠性高的环网接线。

1.2.2 香港电网

香港电网的电压序列为400 kV/132 kV/11 kV/380（220）V。香港电网400 kV变电站环网运行，132 kV变电站分组闭环运行，主变和线路均满足“N-1”的要求，重要设备可以满足“N-2”的要求。11 kV电网采用N供1备接线方式，其全电缆网络，配网一二次均按输电网理念全为断路器配置，同一变电站3～4回出线闭环环网运行，不同站间设备用相关设备联络。香港电网上下级网架结构搭建的特点可概况为“强—强—强”的组合模式，其高压电网采用环网结构，中压配电采用闭环运行的环网结构，供电可靠性高。

2 东莞电网网架结构优化研究

按照国内外先进城市电网的发展趋势，其输电网、高压配电网和中压配电网形成“强—弱—强”或“强—强—强”的组合模式。“强—弱—强”组合模式兼顾电网的安全性、经济性，“强—强—强”组合模式兼顾电网的安全性、可靠性。本文重点研究上下级间电网网架接线模式的组合优化，为城市各级电网上下级间接线模式协调配合发展提供良好的指导方向和科学的决策依据。

从网架结构上看，目前，东莞500 kV电网发展比较成熟，未来将发展成为坚强、可靠的双环网结构。因此，本文侧重于研究220 kV、110 kV、10 kV3个电压等级的电网接线模式组合优化方式，不再讨论500 kV电网网架结构。从经济性、电网实际建设等方面考虑，同级电网接线模式组合优化搭建比较困难，所以，重点考虑从下级电网接线方式配合上级电网入手，研究电网网架结构优化搭建方式。在工作过程中，分别建立220 kV—110 kV、110 kV—10 kV电网网架组合模型，从供电能力、安全性、经济性、可靠性和灵活性几方面研究上下级电网配合最优方式，再整合第二个模型所得结果，从而得到220 kV、110 kV、10 kV电网网架组合的最佳匹配方式。

2.1 220 kV—110 kV电网网架组合优化研究

2.1.1 建立计算模型

在建模的过程中，以单座220 kV变电站为中心的供电区域为一个圆，供电区域内负荷均匀分布，其所供110 kV变电站在区域内均匀分布，每个变电站的主变容量相等；电源变电站和下级变电站的数量根据主变容量、供电容载比来匹配。

在具体进行上下级组合安全性分析时，为了使研究更具意义，在分析前，需要确定一些边界条件。对此次研究有影响的一些计算条件是：①220 kV变电站主变容量为（4×180）MVA，110 kV变电站主变容量为（3×63）MVA；②220 kV变电站的功率因数取为0.98，110 kV变电站的功率因数取为0.97；③各种接线模式均按经济负载率67%运行；④考虑到故障方式，剩余主变可以短时间运行负载率为130%；⑤保证同一个110 kV电网结构供电单元的电源来自于不同的220 kV供电单元；⑥假设区域内220 kV变电站供同一类110 kV电网结构模式，其可供110 kV电网供电单元组数按照单台220 kV变电站折算。

2.1.2 电网结构模型安全性研究

结合建立的220 kV—110 kV电网结构模型，为明确比较各类接线模式在故障情况下的损失负荷情况，考虑事故风险概率一定，设定每座220 kV能供的每组110 kV电网接线模式均同时出现同类事故，则220 kV—110 kV电网结构模型在各类故障情况下损失负荷情况如表1所示。

从表1中可以看出，220 kV变电站供8类接线模式在故障情况下损失负荷由小到大的排序为：双链式（四线三变）=三链式<衍生三T（一）<双链式（四线两变）=不完全双链式（四线两变）<不完全三T=完全三T=衍生三T（二）。

2.1.3 电网结构优化方式研究

综合220 kV、110 kV电网接线模式的安全性、经济性、灵活性和电网实际建设等方面的研究成果，220 kV、110 kV电网网架结构组合优化方案如表2所示。

2.2 110 kV—10 kV电网网架组合优化研究

从国内外先进城市电网发展趋势上看，中压配电网结构均采取坚强、可靠的接线模式为用户提供安全、可靠、经济、优质的供电保障。本文主要考虑依靠下级来自不同方向电源的联络线路消除110 kV电网结构存在的风险负荷。综合考虑110 kV和10 kV电网各类接线方式的可靠性、经济性、灵活性和电网实际建设等方面的研究成果，选取弥补上级电网薄弱环节的10 kV电网接线方式优选方案，具体如表3所示。

2.3 电网网架结构优化搭建方案

综合220 kV—110 kV和110 kV—10 kV电网网架研究结果，220 kV—110 kV—10 kV电网网架结构优化搭建方案如表4和图1所示。

从表4和图1中可以看出，220 kV—110 kV—10 kV电网网架结构优化搭建方案均形成了坚强、可靠的电网搭建方式：图1（a）和图1（b）的电网搭建方式在安全性上占优，图1（c）和图1（d）的电网搭建方式在经济性上占优。此外，电网网架结构优化方式还应从地域性质、负荷密度、电网建设等实际情况出发，兼顾电网安全性、经济性、可靠性和灵活性等方面的内容，综合考虑，选取最适合城市发展的电网网架搭建方式。

3 结束语

随着国家输配电价改革的开展，对于电网企业配电网规划而言，新电改政策在给企业带来挑战的同时也带来了发展机遇。电网企业应充分发挥自身的优势，考虑企业内生产线、营销线的需求，以主、配网联动为原则，理性地规划、投资和建设新建配电网项目，以保障电力的安全、可靠供应。同时，还应优化电源布局和电网网架结构，选取适合城市发展的电网网架搭建方式，做好电网规划优化工作。

参考文献

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[2]马彬，姜明月，王天华.220 kV分区电网与互联电网供电能力研究[J].电网技术，2008（S1）.

[3]谭伟球.基于110 kV电网网架结构优化研究[J].中国新技术新产品，2011（7）.

〔编辑：白洁〕