1.馮書芹 2.王風(fēng)燕

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城市高壓配電網(wǎng)接線模式比較研究

1.馮書芹 2.王風(fēng)燕

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目前，高壓電網(wǎng)已從原先的輸電網(wǎng)功能轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘懈邏号潆娋W(wǎng)，成為超高壓輸電網(wǎng)到中壓配電網(wǎng)之間的高壓配電網(wǎng)。它的結(jié)構(gòu)合理與否，直接影響到高壓電網(wǎng)的使用效率、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行成本以及功能的充分發(fā)揮。此外，高壓電力線路通道越來越緊張，電網(wǎng)規(guī)劃必須要先行、密切結(jié)合實(shí)際、留有充分的發(fā)展余度。為此，有必要從多種接線方案中，選取一種高壓配電網(wǎng)的最優(yōu)接線方式，這對簡化接線、合理布局、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、減少重復(fù)投資、充分發(fā)揮高壓配電網(wǎng)功能，以及對電網(wǎng)規(guī)劃提供技術(shù)依據(jù)都十分有利。

高壓電網(wǎng)；接線模式；比較

在城市高壓配電網(wǎng)規(guī)劃中，接線模式的選擇對高壓配網(wǎng)規(guī)劃的全局起著重要的作用，在給定的一個(gè)城網(wǎng)規(guī)劃，選擇一個(gè)與規(guī)劃城市相適應(yīng)的接線模式需要考慮多方面因素，如供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及規(guī)劃區(qū)域的遠(yuǎn)景目標(biāo)、地理環(huán)境等，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在可能的條件下盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)化的接線模式具有重要意義。

1 城市高壓配電網(wǎng)接線

高壓電網(wǎng)采用環(huán)網(wǎng)接線，開環(huán)運(yùn)行的方式，從而避免與220kV電網(wǎng)形成電磁環(huán)網(wǎng)，形成每座變電站下的高壓電網(wǎng)。由于高壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接線種類比較繁多，以下主要根據(jù)變電站最終規(guī)模的不同，介紹幾種常用的電網(wǎng)接線形式，如輻射結(jié)構(gòu)、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、不完全鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)等。

城市高壓配電網(wǎng)接線方式的選擇，需結(jié)合城市遠(yuǎn)景規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。高壓配電網(wǎng)以滿足電網(wǎng)“N-1”可靠性要求為目標(biāo)，力求達(dá)到運(yùn)行靈活、經(jīng)濟(jì)，電網(wǎng)接線簡單，網(wǎng)架適應(yīng)性強(qiáng)，層次清晰。本文針對不同主變臺數(shù)和變電站主接線組合下，對不同的接線方式從可靠性和適用場合進(jìn)行定性分析比較研究，并依據(jù)網(wǎng)架接線方式的特點(diǎn)，給出網(wǎng)架過渡演變模式(如兩線一變(單電源)—→三線兩變—→四線兩變—→四線三變)。

2 接線模式比較研究思路

2.1 理想化假設(shè)

通過對電網(wǎng)現(xiàn)有供電模式(包括高壓配電網(wǎng)、變電站和中壓配電網(wǎng))的深入研究，提出了一種研究城市電網(wǎng)供電模式的理想框架。該框架首先將城市電網(wǎng)分成理想的三部分，即10kV中壓電網(wǎng)，110kV變電站和110kV高壓配電網(wǎng)。220kV變電站(其出線為110kV線路)為城網(wǎng)的電源點(diǎn)。首先對上述三部分系統(tǒng)分別進(jìn)行理想化處理，構(gòu)造理想化的供電模式。圓形區(qū)域的面積(供電區(qū)域)根據(jù)負(fù)荷密度大小而變化，城網(wǎng)電源(220kV變電站)的數(shù)目固定為4個(gè)，110kV高壓變電站固定為28個(gè)。這樣，每座110kV變電站的供電范圍理想情況應(yīng)為六角形。在本研究中，這個(gè)六角形近似為一個(gè)圓形，10kV的理想供電網(wǎng)絡(luò)就在這個(gè)圓形的范圍內(nèi)形成。這樣整個(gè)城網(wǎng)供電區(qū)域面積的大小和總負(fù)荷的多少將隨著110kV變電站變壓器的臺數(shù)和容量的變化而變化。

2.2 變電站規(guī)模

變電站規(guī)模主要為3臺主變時(shí)110kV變電站主要為3臺主變時(shí)，網(wǎng)架過渡方式主要有三種，分別為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)網(wǎng)架過渡、“三T”結(jié)構(gòu)網(wǎng)架過渡和四線兩變向四線三變過渡。(1)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)網(wǎng)架過渡。鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)網(wǎng)架過渡有兩種情況分別是：情況一、完全(不完全)雙鏈網(wǎng)架的過渡；情況二、三鏈網(wǎng)架的過渡。(2)“三T”結(jié)構(gòu)網(wǎng)架過渡?！叭齌”結(jié)構(gòu)網(wǎng)架過渡有兩種情況：情況一、六線兩變向六線三變過渡；情況二、四線兩變向四線三變過渡。(3)四線兩變向四線三變過渡。四線兩變向四線三變過渡時(shí)，有兩種情況分別兩2主變。

2.3 模式識別

接線模式模型的建立詳細(xì)描述了接線模式出線分區(qū)內(nèi)元素的特征。為了達(dá)到接線模式識別的目的，需要選擇的特征能足夠代表此接線模式，同時(shí)要求其數(shù)量盡量少，從而能有效地進(jìn)行分類和描述。接線模式特征的提取是用模式識別理論進(jìn)行接線模式識別的關(guān)鍵。通過對典型高壓配電網(wǎng)接線模式的分析，本文提出了從電源特征、電源母線特征、網(wǎng)架出線特征、負(fù)荷站接入特征、負(fù)荷站站內(nèi)接線方式特征作為高壓配電網(wǎng)的接線模式典型特征來考察。

(1)電源特征。電源的特征包括電源數(shù)、是否有發(fā)電機(jī)做電源、電源母線數(shù)、是否有附加增強(qiáng)電源。電源數(shù)、電源母線數(shù)及是否有附加增強(qiáng)電源可以從側(cè)面反映出待識別接線模式組的可靠性，是電源的典型特征。是否有發(fā)電機(jī)做電源作為特征是考慮了城市高壓配電網(wǎng)有許多發(fā)電機(jī)供電的情況，負(fù)荷有2個(gè)及以上的主通路。因此發(fā)電機(jī)作為一個(gè)特殊的電源特征。(2)網(wǎng)架出線特征。網(wǎng)架出線的典型特征包括出線屬性、接入負(fù)荷站方式、出線是否有聯(lián)絡(luò)。(3)負(fù)荷站特征。負(fù)荷站的典型特征包括負(fù)荷站接入方式、負(fù)荷站內(nèi)是否有站內(nèi)聯(lián)絡(luò)線。

(2)模式識別

提取了接線模式組的典型特征之后，需要根據(jù)配電網(wǎng)典型接線模式結(jié)構(gòu)特征比較明確且易于確定的特點(diǎn)建立特征庫。采用特征匹配的原則來識別典型城市高壓配電網(wǎng)的接線模式。

2.4 配電網(wǎng)的可靠性分析

配電網(wǎng)的可靠性分析所包含的內(nèi)容極為豐富可靠性指標(biāo)也很多。本研究旨在分析高壓配電網(wǎng)絡(luò)在負(fù)對110kV變電站進(jìn)線所能提供的供電可靠性。這一項(xiàng)目中主要研究網(wǎng)絡(luò)接線模式與負(fù)荷密度荷點(diǎn)(110kV變電站)變壓器臺數(shù)、變壓器容量之間的內(nèi)在關(guān)系以及它們對整個(gè)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的影響。表達(dá)系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)有很多，如平均故障率、平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間和平均年停運(yùn)時(shí)間等。但是它們不是總能完全表示系統(tǒng)的特性和響應(yīng)。為了反映系統(tǒng)停運(yùn)的嚴(yán)重程度和重要性，在實(shí)際應(yīng)用中，一般用平均用電有效度(ASAI)評估。

綜上所述，按照具體城市用地規(guī)劃，在預(yù)期負(fù)荷密度較低的地區(qū)，110kV變電站應(yīng)考慮設(shè)置2臺變壓器，供電模式建議優(yōu)先采用模式3(單側(cè)電源不同母線雙T接線)和單側(cè)電源不同母線輻射接線。供電可靠性要求較高時(shí)采用模式雙側(cè)電源雙T接線或模式《雙側(cè)電源雙二接線)。b.按照具體城市用地規(guī)劃，在預(yù)期負(fù)荷密度較高的地區(qū)，110kV變電站最終規(guī)模應(yīng)考慮設(shè)置3臺變壓器，供電模式建議優(yōu)先采用單側(cè)電源不同母線三T接線。

[1]袁北勇.對110kV城市高壓配電網(wǎng)接線方案的比較[J].供用電，2007，03：14-16.