基于10kV电网结构的110kV变电站接线型式选择

胡 平， 董 昕， 贺春光， 朱俊栋， 胡诗尧， 徐庆华

1. 国家电网河北省电力公司 石家庄 050011 2. 国家电网河北省电力公司 经济技术研究院 石家庄 050011 3. 国家电网河北省电力公司 邯郸供电公司 河北邯郸 056035



基于10kV电网结构的110kV变电站接线型式选择

胡 平1， 董 昕2， 贺春光2， 朱俊栋1， 胡诗尧2， 徐庆华3

1. 国家电网河北省电力公司 石家庄 050011 2. 国家电网河北省电力公司 经济技术研究院 石家庄 050011 3. 国家电网河北省电力公司 邯郸供电公司 河北邯郸 056035

电网建设项目常受到建设环境、工程造价等因素影响。基于河北南部地区城市与农村10kV 电网结构特点，从供电可靠率、经济性、简化条件等方面对110kV变电站接线型式进行了分析与选择，给出了推荐接线型式，可为类似电网项目提供参考。

输配电； 变电站； 接线

变电站主接线的选择应符合各级电网协调发展的要求[1]。河北南部地区10kV电网结构城市和农村差距大[2]，农村地区中压电网结构相对薄弱，联络少，转供能力差，对高压网可靠性要求高；城市地区中压网架坚强，联络多，转供能力强，对高压网可靠性要求相对较低。

当某条110kV进线出现故障时，第一选择通过110kV主接线恢复供电。若110kV主接线无法恢复供电，则考虑通过10kV联络线转带负荷。因此，若10kV网架足够坚强，即可通过10kV站间联络转带故障负荷[3]。

1 10kV电网负荷转供能力分析

当110kV进线出现故障时，假设电网无法通过110kV主接线恢复供电，那么需要通过10kV联络线转带负荷[4]。此类故障首先通过10kV母线开关转带大部分负荷，其次通过10kV联络线转移至附近变电站。

1.1n-1校验

假定每台主变容量为50MVA，主变负载率为75%，经计算平均每台主变所带负荷为 35.6MW。若故障导致单台变压器退出运行，不考虑站间转移，则另两台变压器承载负荷平均约为 53.4MW，出现过载，但不超过变压器短时过载能力。

假设变电站总出线30回，存在n条站间联络线，则变电站每回出线负荷约为3.56MW[5]。由于每回联络线可转供负荷能力为4MW，笔者考虑变电站单回出线所有负荷均可通过一条联络线转带，则当至少存在两条站间联络线，即n≥2时，变压器不出现过载，且能完全转供负荷。

1.2n-2校验

假定每台主变容量为50MVA，主变负载率为75%，经计算平均每台主变所带负荷为35.6MW。若故障导致两台变压器退出运行，不考虑站间转移，则另一台变压器承载负荷约为106.8MW，出现过载，无法完全转带负荷，56.8MW负荷需通过10kV 站间联络线转供。

假设变电站总出线30回，存在n条站间联络线，则变电站每回出线负荷约为3.56MW。由于每回联络线可转供负荷能力为4MW，笔者考虑变电站单回出线所有负荷均可通过一条联络线转带，则当至少存在16条站间联络线，即n≥16时，变压器不出现过载，且能完全转供负荷。

1.3 变电站n-1校验

当故障导致三台变压器退出运行，即变电站全停，站间联络线所需转供负荷达到106.8MW。站间至少存在30条联络线，即出线负荷均能转移至对端变电站。平均每回联络线转移负荷达到3.56MW。假设最多与三个站有站间联络，对端110kV变电站每台变压器平均增加负荷11.9MW，不会出现过载情况。

2 110kV主接线定性分析

以综合供电可靠率考量整个高中压网络供电可靠性[6]，当中压供电可靠率较低时，需要较高供电可靠率的110kV主接线，以保证《配电网规划设计技术导则》对供电可靠率的要求[7]；反之，当中压供电可靠率较高时，不需要较高供电可靠率的110kV 主接线，便能达到《配电网规划设计技术导则》的要求，可采用较简单的110kV主接线方式以节约投资。主接线定性推荐见表1。

表1 考虑10kV电网的110kV主接线定性推荐

供电可靠性水平以扩大内桥接线最高，单母分段接线次之，其次是内桥加线变组接线，供电可靠性最低的是线变组接线[8]。

当0≤n<2时，若一条110kV进线故障，10kV 电网无法完全转带负荷，且供电可靠性较低，对高压网架可靠性要求高，因此此类电网建议采用供电可靠性较高的扩大内桥接线或单母分段接线。

当2≤n<16时，若一条110kV进线故障，10kV 电网可完全转带负荷；若两条110kV进线故障，10kV电网无法完全转带负荷，且供电可靠性偏低，因此此类电网仍需要高压网架的有效支撑，建议采用单母分段接线或扩大内桥接线。

当16≤n<30时，若一或两条110kV进线故障，10kV电网均能完全转带负荷，且供电可靠性较高，对高压网架可靠性要求较低，因此此类电网建议采用内桥加线变组接线或线变组接线。

当n=30时，每条线路均能通过站间联络转移，即使变电站三条进线均故障，10kV电网仍能完全转带负荷，供电可靠性极高，因此此类电网建议采用线变组接线。

3 110kV主接线型式

由考虑10kV电网的110kV主接线定性分析可知，110kV主接线型式需根据当地电网的实际供电可靠率要求来决定。将表1中四种主接线型式的供电可靠率指标转化为10kV母线故障停运数据，并进行供电可靠性计算。计算得到计划故障停电时间情况下，不同110kV主接线、不同站间联络数的供电可靠率结果。

将10kV接线型式主要分为两种： 第一种为单辐射线路；第二种为单联络线路，且均为站间联络。单辐射线路与单联络线路如图1、图2所示。

图1 单辐射线路

图2 单联络线路

四种主接线型式的供电可靠率指标可转化为10kV 母线故障停运数据[9]，见表2。

表2 10kV母线故障停运数据

站间联络线0≤n≤30，存在31种10kV电网组合，通过对这31种组合进行供电可靠性计算，将四种主接线型式转化为四种10kV 母线故障停运数据。可靠性计算结果见表3。

由表3可知，尽管高压网供电可靠性存在一定的差距，但当中压网架结构足够完善，n趋于30，供电可靠率指标差距缩小，且同时趋近于99.999%。单母分段接线与扩大内桥接线供电的可靠性差距较小。笔者以高可靠性要求与低可靠性要求为典型要求，研究了供电可靠率指标与站间联络数及110kV主接线型式的配置情况。

3.1 低可靠性要求

经分析可知，若供电可靠率RS-1指标要求低于或等于99.8853%，则采用四种110kV接线型式均可满足要求。

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9062%，若采用线变组接线，则需要至少存在六条站间联络线；若采用其它三种接线型式，则对站间联络线无要求。

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9121%，若采用线变组接线，则需要至少存在八条站间联络线；若采用扩大内桥加线变组接线，则需要至少存在两条站间联络线；若采用单母分段或扩大内桥接线，则对站间联络线无要求。

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9130%，若采用线变组接线，则需要至少存在九条站间联络线；若采用扩大内桥加线变组接线，则需要至少存在两条站间联络线；若采用单母分段接线，则需要至少存在一条站间联络线；若采用扩大内桥接线，则对站间联络线无要求。

3.2 高可靠性要求

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9878%，若采用线变组接线，则需要存在30条站间联络线；若采用扩大内桥加线变组接线，则需要至少存在27条站间联络线；若采用单母分段接线，则需要至少存在26条站间联络线；若采用扩大内桥接线，则需要至少存在25条站间联络线。

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9984%，若采用线变组接线，则无法达到要求；若采用扩大内桥加线变组接线，则需要存在30条站间联络线；若采用单母分段接线，则需要至少存在29条站间联络线；若采用扩大内桥接线，则需要至少存在29条站间联络线。

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9991%，若采用线变组接线，则无法达到要求；若采用扩大内桥加线变组接线，则同样无法达到要求；若采用单母分段接线，则需要存在30条站间联络线；若采用扩大内桥接线，则需要至少存在29条站间联络线。

假设供电可靠率RS-1指标要求达到99.9991%以上，若采用线变组接线，则无法达到要求；若采用扩大内桥加线变组接线，则同样无法达到要求；若采用单母分段接线，还是无法达到要求；若采用扩大内桥接线，则需要至少存在29条站间联络线。

4 结束语

综上所述，在不同的10kV电网结构下，可采用相应的110kV变电站主接线型式，以实现电网规划目标所确定的供电可靠率指标。

[1] 巩保峰,赵艳华,徐庆华,等.某工业城市电网电压序列优化的探讨[J].上海电气技术，2016，9(3)： 9- 11.

[2] 秦梁栋,宋静,徐海东,等.河北南网高压电网网架综合评价方法探讨[J].电力系统及其自动化学报,2011,23(3)： 89-94.

[3] 马效军.变电站改造期间的10kV负荷转带[J].农村电气化,2013(12)： 7-8.

[4] 熊星星,许跃进,刘学会，等.计及负载率的农村10kV配电网最优分段研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(19)： 72-77.

[5] 葛少云,张菁,陈丽君.基于两联络接线模式的城市配网联络线优化[J].电力系统及其自动化学报,2007,19(5)： 98-104.

[6] 韩俊,刘洪,葛少云,等.面向供电能力提升的主变压器站间联络结构优化建模[J].电力系统自动化,2013,37(7)： 42-47.

表3 四种主接线可靠性计算结果

[7] 赵明欣,刘伟,陈海,等.《配电网规划设计技术导则》解读[J].供用电,2016(2)： 2-7.

[8] 付翔华,王海涛.关于内桥接线进线开关互投接线的改进[J].天津电力技术,1995(2)： 10-14.

[9] 黄清社.县级10kV配电网的供电可靠性分析[D].长沙： 长沙理工大学,2011.

[10] 供电系统用户供电可靠性评价规程： DL/T 836—2012[S].

(编辑： 丁 罡)

Power grid construction projects are often affected by the construction environment, project cost and other factors. Based on the structural characteristics of 10kV power grid in urban and rural areas of southern Hebei province, the wiring type of 110kV substation was analyzed and selected from the aspects of reliability, economy and simplification of power supply to give the recommended wiring type, which could provide a reference for similar power grid projects.

Transmission and Distribution； Transformer Substation； Wiring

2016年12月

胡平(1968— )，男，硕士，高级工程师，主要从事电网规划管理工作， E-mail： 13463007683@163.com

TM72

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1674-540X(2017)02-031-04