东莞地区高压配电网接线发展分析及建议

曾远方

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000）

0 引言

东莞为珠三角主要城市，全市面积2 460 km2，城镇化率高，负荷密度高。在电网发展的“十二五”“十三五”阶段，为了快速满足用电需求，110 kV电网大规模发展了110 kV T接接线，110 kV变电站主要采用线变组接线，目前形成了以“T接+线变组”为主的高压配电网接线。110 kV电网网架结构推荐接线主要有链式接线、T接接线等[1-4]，各类接线均有其优缺点及适应的场景，需结合实际电网发展及城市特点进行选择[5]。东莞和广州是目前以T接为主要高压配电网接线的城市，周边深圳、珠海、佛山、中山、惠州多以双回链式或链式+T接结合接线为主[6-8]。文献[9-10]对3T接线、完全链式接线、不完全链式接线进行了技术经济比较，重点对比了经济性、可靠性等指标。文献[11]综合分析了高压配电网及中压出线在各种线路网架情况下的综合经济性和可靠性，提出对可靠性要求相对较高的区域推荐选择完全双链式接线。

由于东莞现状高压配电网以“T接+线变组”为主，继续建设110 kV T接电网的延续性较好。随着东莞产业转型，企业对供电质量要求逐步提升，用户停电时间要求逐步缩短，东莞现状高压网架已难以满足用户的供电需求。在构建新型电力系统道路上，新能源、储能站、大用户的接入对于110 kV间隔需求越来越大，急需对高压配电网接线进行分析，提出适应东莞区域的高压配电网接线发展建议。

本文主要对东莞地区的高压配电网现状特点及存在问题进行分析，针对高压配电网网架接线、变电站主接线的优化，在研究优化方法的基础上给出了优化建议；然后结合110 kV网架结构及110 kV变电站主接线具体情况，综合提出了东莞地区高压配电网接线发展建议。

1 高压配电网现状

1.1 东莞地区高压配电网概况

2022年，东莞总负荷19 197 MW，区域高压配电网电压等级为110 kV。现状有110 kV变电站175座，93%变电站为3台主变，主变过载比例为1.6%，重载比例为17.4%，不满足N-1变电站比例为19.4%。上级电源220 kV站38座，重过载比例达40%。东莞现状110 kV主要为“T接+线变组”的接线方式，网架方面T接接线占97%，变电站主接线方面线变组占81%，刀闸外桥接线占13%，少部分带母线接线。110 kV联络线方面，一共有47条，平均每座变电站有2.5条联络线，部分站点联络线不足：6个站仅有1条联络线，检修情况（80%负荷）下有9座变电站通过联络线转移负荷后剩余负荷大于300 MW，转供电能力较差。

1.2 新型电力系统需求

为服务新型电力系统，需要建设强健有序、灵活可靠、先进适用的配电网，110 kV高压配电网需要增强其灵活性和可靠性。在东莞地区具体的需求体现在：

1）增加110 kV间隔预留，适应未来新能源、储能站、大用户等的接入，避免110 kV间隔资源不足，T接接入导致的用户故障出门、保护整定困难等问题。

2）增加110 kV联络通道，增强220 kV供电片区之间的负荷转供能力，避免220 kV变电站在检修和高峰情况下负荷无法转移的问题。

3）增加110 kV及220 kV变电站布点，确保各电压等级容载比在合理范围，各电压等级间隔、容量资源合理。

1.3 现状存在的问题

梳理目前高压配电网规划和运行存在的问题，主要如下：

1）高压配电网变电站重载问题突出：T接线路停电需主变同停，110 kV主变停电困难。

2）110 kV联络通道不足：线变组接线形式下，110 kV线路之间无联络通道，在110 kV联络线不够充足的情况下，220 kV变电站之间转供困难。

3）110 kV间隔资源不足：110 kV变电站主要为线变组，现状较多站无110 kV预留间隔，难以适应未来新能源、储能站、大用户等的接入。

4）同塔电网风险较多：高压配电网存在南方电网二级事件6项、三级事件38项，其中同塔故障风险40项。

5）输变电工程推进日益困难，电网投资缩紧，规划站投产速度难以跟上规划需求，新开辟线行困难。

1.4 解决思路

东莞市先进制造企业数量较多，研究提出，未来解决东莞高压配电网问题的思路是通过加快电网建设、优化110 kV网架及变电站主接线，使得高压配电网更具灵活性、可靠性、适应性。具体思路如下：

1）优化110 kV网架结构，加强构建110 kV联络线，并合理化解电网风险。

2）全面加快全电压等级电网建设，降低220 kV及110 kV重载比例。

3）优化110 kV变电站站内主接线，拟采用外桥接线，以最经济的方式实现：构建110 kV线路之间的联络通道，线路检修时主变无须长时停电，预留110 kV间隔。

2 高压配电网网架优化分析

2.1 现状网架结构分析

现状110 kV网架以3T和πT为规划原则推荐的目标接线各有其优缺点。3T接线图如图1所示，πT接线图如图2所示。

图1 110 kV 3T接线

图2 110 kV πT接线

完全3T可以实现所有负荷通过110 kV转供至对侧220 kV站，存在的问题主要有：1）完全3T电网风险较高，存在同塔故障导致2～3个110 kV变电站失压的三级、二级事件风险；2）完全T接方式需求的220 kV间隔较多。πT接线则有效化解了同塔电网风险，存在的主要问题为无110 kV联络线，110 kV线路所供电负荷无法在两个220 kV之间转供。两种接线的综合比对信息如表1所示。

表1 3T和πT接线比对

2.2 网架结构优化建议

梳理东莞实际接线和未来发展需求，为平衡电网风险及负荷转供需求，建议采用带联络线的πT接线。供电能力方面，每回线路最多可以T接3台主变，每个变电站都有来自两个不同220 kV变电站的双电源；风险方面，πT接线可以化解同塔风险，最多存在一座变电站失压的风险；转供能力方面，构建了至少一回110 kV联络线，一个220 kV变电站目标有3～4回联络线，具有较好的转供能力；联络线建设方面，虚线联络线的建设视实际情况而定，若为电缆或不同塔的线路，则不存在一个站失压的高风险，结构合理。优化后的网架结构如图3所示。

图3 带联络线的πT接线

2.3 110 kV T接网架关键点

110 kV T接网络的构建在实际接线中应重点考虑供电能力、电网风险、利用效率等要素，满足以下情况则为较优的110 kV网架：

1）每回110 kV线路T接3回及以下主变（确保供电能力没问题）。

2）一回110 kV线路不T接同一变电站两台及以上主变。

3）每个110 kV变电站有双电源。

4）具有合理的110 kV联络线数量，220 kV站之间具有较好的转负荷能力。

实践中构网灵活，110 kV组网不必生搬硬套接线模式。

3 变电站主接线优化分析

3.1 现状变电站主接线分析

现状变电站主接线以线变组为主，线变组占81%，刀闸外桥接线占13%左右，少部分带母线接线。东莞现状110 kV变电站母线接线情况如图4所示。

图4 现状110 kV变电站主接线

线变组接线优点：1）结构简单清晰；2）由于无母线、出线开关及母联开关等设备，投资及设备运维量小，占地较少。

线变组接线存在的问题：1）110 kV线变组变电站无预留的110 kV间隔，110 kV间隔资源较为紧张；2）方式灵活性较差，线变组结构110 kV各台主变无法通过110 kV侧转供电，110 kV线路停电时主变需同停。

3.2 变电站主接线优化建议

对于变电站主接线优化，从线变组预留T接间隔和优化发展扩大外桥接线的形式两方面开展，两种方式的主接线如图5所示。

图5 优化110 kV变电站主接线

1）线变组预留T接间隔。优化110 kV线变组接线，在线变组接线出线方向预留两个110 kV T接间隔，未来可以建设T接开关。

2）发展扩大外桥接线。外桥式接线优点：桥式接线为一种典型接线，在南网及广东电网导则里可以使用。带开关的外桥接线正常运行时以线变组的方式运行，在需要110 kV转供时合上桥路开关，构建新的110 kV联络通道，相当于增加联络线，且110 kV线路停电时，对应主变可由桥路供电，实现主变不停电。外桥式接线可以预留两个110 kV出线转线间隔，有较好的适应性。外桥式也具有较好的经济性，相对于线变组多了两个桥路开关及PT设备，变电站终期3台主变情况下预计比线变组造价多约300万元。

3.3 其他接线在东莞地区适应性分析

下面对110 kV变电站其他主接线，包括内桥接线、单母线双分段接线、单母线三分段接线在东莞电网的适应性进行分析。三种主接线示意图如图6所示。

图6 变电站其他主接线

1）内桥接线：优点是线路停电时主变无须停电。存在的问题是#2主变差动保护无法配置，因为变低2个开关，桥式2个开关，高压出线1个开关，预留1个间隔开关，一共有6个开关，主变差动保护配置困难。

2）单母线双分段接线：单母线双分段在链式结构中使用较为适宜，可以预留110 kV间隔，也可以较好地构建110 kV转供电通道，具有较好的灵活性。但是，在T接接线方式下，若T接+单母线双分段，存在一条线路供1段母线和2台主变的情况，母线停电时2台主变停电，不满足N-1，故可以使用，但不推荐。

3）单母线三分段接线：优点是供电方式灵活，线路停电主变可以不停电。缺点是设备较多，运行维护复杂，设备保护配置更为复杂；需要进一步研究，目前无典型设计，推进较为困难；造价方面，单母线三分段接线造价较高，比外桥接线造价高出100万元；相对于桥式接线，多了3段母线和3个出线开关，设备运行维护量太大。

4 高压配电网发展综合建议

基于建设新型电力系统的需求，由于近年电力用户对供电可靠性要求提升、运行方式对灵活性要求提升，综合考虑建议：东莞110 kV T接采用带联络线的πT接线，未来电网规划建设要重点提升联络线数量，提升220 kV站之间的转供电能力；220 kV变电站目标有3～4回联络线，具有较好的转供能力。东莞110 kV变电站主接线新建站采用带开关的外桥接线，使得110 kV电网更灵活，并能预留间隔。对于无法建设外桥接线的变电站，线变组需要预留2个110 kV间隔用于新能源、储能站、大用户等的接入。

综合考虑110 kV网架接线和变电站主接线，推荐东莞地区高压配电网接线如图7所示。

图7 推荐110 kV接线

5 结束语

为服务新型电力系统建设，构建强健有序、灵活可靠、先进适用的配电网，本文对东莞地区高压配电网的现状特点及存在问题进行了分析，针对高压配电网网架接线、变电站主接线的优化，在研究优化方法的基础上给出了优化建议。综合建议未来东莞110 kV T接采用带联络线的πT接线，110 kV变电站主接线采用外桥接线并优化线变组接线，从而综合提高110 kV网络灵活性和转供负荷能力，同时预留110 kV间隔，以适应新能源等接入需求。