河南110 kV 网架结构及变电站主接线的典型模式分析

刘井东，李小虎，杨 硕，李帅鹏，牛旺明，王九龙，李永军

（中建七局安装工程有限公司，郑州 450045）

0 河南地区110 kV 电网结构历史演变

在河南电网发展的初期阶段，110 kV 网架结构多以链式、辐射式结构为主［1］，其中110 kV 站内主接线采用双母线、双母线带旁母、单母线分段、单母线分段带旁母等多种主接线形式，种类繁多、标准不一［2］。

在1998 年城网改造期间，全国电力系统讨论110 kV 电网网架结构问题，提出“安全、可靠、经济”原则和T 接网架结构［3-4］。当时郑州电力公司内部对完全采用T 接方式持有不同意见，综合考虑各方意见后，确定了郑州110 kV电网采用Tπ 混合结构，即两座220 kV 变电站之间串3 座110 kV 变电站，两侧的110 kV 变电站网架结构采用T 接方式，110 kV 站内主接线采用线变组接线；中间的110 kV 变电站网架结构采用π 接方式，110 kV 站内主接线采用双母线接线，如图1 所示。

2002 年—2004 年，城网改造建设的变电站陆续投运后，电力调度部门反映，此类110 kV电网结构调度方式不太灵活，建议优化［5］。郑州电力公司通过研究，2005 年开始优化Tπ 混合结构，将两侧的110 kV 变电站网架结构调整为Tπ混合方式，站内110 kV 主接线调整为内桥+线变组接线；中间的110 kV 变电站网架结构仍沿用π 接方式，110 kV 站内主接线调整为单母线分段接线，如图2 所示。

2010 年，为实现电网标准化，逐步优化110 kV 网架结构及接线形式，河南省电力公司编制了《河南电网发展技术及装备原则》，提出各地市可根据自身网架结构，选取链式π 接或链式Tπ 混合接线（参考附图1）两种网架结构。郑州电力公司根据自身电网结构特点，决定选择建设链式Tπ 混合接线方式的电网结构，其中110 kV 站内主接线采用内桥+线变组接线（参考附图2），并延续至今［6］。

附图1 链式“Tπ”混合结构Appendix fig.1 Chained "Tπ" mixed structure

图1 110 kV 站内双母线接线形式Fig.1 Double bus wiring form in 110 kV station

附图2 内桥+线变组接线Appendix fig.2 Wiring of inner bridge + line transformer group

图2 110 kV 站内单母线分段接线形式Fig.2 Sectional wiring form of single busbar in 110 kV station

1 国内外部分城市110 kV 目标网架研究

1.1 国外部分城市网架结构

表1 位国外主要城市高压配电网电网结构和站内主接线情况，由表1 可知，国外高压配电网如巴黎、东京等地多采用链式、环网结构，变电站主接线多采用线变组接线。

表1 国外主要城市高压配网电网结构和站内主接线情况Tab.1 Grid structure of high-voltage distribution network in major foreign cities and main wiring conditions in stations

国外部分城市网架结构可借鉴之处主要有几点：

巴黎电网接线模式清晰、简化，统一、规范［7］，各电压等级均采用环网接线，变电站主接线种类较少、统一清晰，便于运行维护，但其电压序列、运行方式、容量配置均与郑州电网实际区别较大，可借鉴性不强，不过其配电自动化每条线路均有三遥终端，配置较高，值得借鉴。

东京66 kV 高压配网全部采用链式环入环出简洁的组网模式［8］，运行灵活可靠。郑州110 kV 组网模式以链式πT 混合为主（占比64%），其中部分为不完全链式、复杂链式等不规范接线（占比近约10%），带来运维量大、调度繁琐等问题，网架结构宜统一规范。

1.2 国内部分城市网架结构

国内110 kV 电网主要采用链式π 接（参考附图3）、链式T 接、Tπ 混合三种网架结构，站内主接线方式主要以单母分段接线（参考附图4）、线变组接线、内桥+线变组接线为主［9-10］。

附图3 链π 接结构Appendix fig.3 Link π connection structure

附图4 单母线分段接线Appendix fig.4 Single busbar segmented wiring

其中主要参考城市110 kV 电网结构主要采用两种模式，一种是以武汉为代表的链式π 接结构，110 kV站内主接线采用单母线分段接线；一种是以杭州为代表的链式Tπ 混合结构，110 kV 站内主接线采用内桥+线变组接线。“武汉模式”和“杭州模式”两种网架结构及接线形式在各自供电区域内均作为110 kV 目标网架广泛应用。表2 所示国内主要城市110 kV 电网结构和站内主接线情况。

表2 国内主要城市110 kV 电网结构和站内主接线情况Tab.2 110 kV grid structure and main wiring conditions in major cities in China

国内部分城市网架结构可借鉴之处主要有几点：

（1）采用“强-简-强”结构，保证电网经济可靠运行。

（2）110 kV 电网结构采用双链、三链π 接，如北京、深圳，接线简洁规范、供电可靠性高。

（3）110 kV 电网结构采用双链π 接，变电站主接线为单母分段，运行灵活、安全可靠，并能较好地满足110 kV 大用户接入需求，缓解220 kV 变电站出线压力。

1.3 河南省内城市网架结构

表3 所示河南省内主要城市110 kV 电网结构和站内主接线情况，由表3 可知，河南省内其他主要城市110 kV 电网结构结合地区发展实际大多以双链π 接、双环网、Tπ 混合为主，单链、双辐射为辅。其中开封、洛阳、南阳、商丘、信阳等城市以双链π 接为主，许昌、安阳、周口等城市以Tπ 混合为主。

表3 河南省内主要城市110 kV 电网结构和站内主接线情况Tab.3 110 kV grid structure and main wiring conditions in major cities in Henan

2 网架结构及接线模式对比分析

从可靠性、灵活性、经济性等三个方面对链式π 接和链式Tπ 混合两种网架结构进行对比分析。

2.1 可靠性

链式π 接和链式Tπ 混合这两种网架结构均可确保线路“N-1”故障时的转移负荷能力。

其中链式π 接结构线路故障需停运检修时，仅涉及两座变电站的倒闸操作，简化调度、运维人员操作的同时，缩短了停电的时间。

链式Tπ 混合结构线路故障需停电检修时，由于T 接线的存在，需涉及三座变电站的倒闸操作，增加了操作次数，调度、运维人员操作更加复杂，延长了停电的时间。

2.2 灵活性

链式π 接结构：站内主接线采用单母线分段接线的变电站，每一段母线上均有两回进出线，当其中一回线故障时，可倒换另一回线路带母线运行，变压器无需受累停运，运行方式较为灵活。

链式Tπ 混合结构：站内主接线采用内桥+线变组接线的变电站，当线路故障需停运时，因T 接线所带主变为线变组接线，变压器需受累停运；当区内110 kV 变电站电源取自不同220 kV 分区时，站内10 kV 并列倒负荷受限。

2.3 经济性

链式π 接结构：站内主接线采用单母线分段接线的变电站，110 kV 出线规模均在4 回或以上，电缆多以3×5+1 排管或电力隧道方式敷设，尤其老城区道路管线紧张的情况下，修建难度较大，投资较高；正常运行方式下，4 回及以上进出线中2 回处于备用状态，线路设备利用率较低。

链式Tπ 混合结构：站内主接线采用内桥+线变组接线的变电站，110 kV 线路规模仅需3 回，电缆多以3×4+1 排管方式敷设。同时变电站站内开关设备少，变电站造价低、维护费用少；正常方式下，站内3 台主变均由一条110 kV 线路带负荷运行，线路设备利用率高。

3 郑州地区网架结构及接线模式研究及实例分析

链式π 接和链式Tπ 两种网架结构均可满足供电可靠性要求，链式π 接结构调度、运维操作较为灵活，链式Tπ 混合结构经济性较好。若郑州电网采用“杭州模式”，即110 kV 网架结构采用链式Tπ 混合结构，站内主接线采用内桥+线变组模式，则目前网架结构及站内主接线方式不再调整；下一步需加大10 kV 配电网建设力度，满足负荷转供需求。若郑州电网采用“武汉模式”，即110 kV 网架结构采用链式π 接结构，站内主接线采用单母线分段接线，则需将现状、在建、可研已批复的变电站110 kV 出线规模扩大，同时将110 kV 站内主接线调整为单母线分段接线。以下结合实例进行分析。

3.1 a 变—b 变—c 变—d 变—e 变 结 构 的 设 计 优 化

网架结构方面，原规划为三链Tπ 混合结构，如优化则调整为三链π 接结构，取消T 接方式，如图3所示。

图3 a 变—b 变—c 变—d 变—e 变链式结构接线图Fig.3 A change-b change-c change-d change-e change chain structure wiring diagram

线路规模方面，原规划110 kV b 变电站、c 变电站、d 变电站110 kV 出线规模均为3 回，变电站出口到主干线剖接点线路均采用3×4+1 位排管敷设，如优化则将上述3 座110 kV 变电站出线规模调整为4 回，将排管规模改为3×5+1 位。

变电站方面，原规划110 kV b 变电站、c 变电站、d 变电站均为内桥+线变组接线方式，则需将上述3 座变电站主接线改为单母分段接线。其中b 变电站、d 变电站为内桥+线变组接线，经核查具备改单母线分段接线的条件。c 变电站变为单母线分段接线。

3.2 A 变—B 变—C 变—D 变 结 构 的 设 计 优 化

网架结构方面，原规划为双链Tπ 混合结构，如优化则调整为双链π 接结构，取消T 接方式，如图4所示。

图4 A 变—B 变—C 变—D 变链式结构接线图Fig.4 A change-B change-C change-D change chain structure wiring diagram

线路规模方面，原规划110 kV B 变电站出线规模均为3 回，目前现状2 回出线均为架空线，在架空入地改造时可以按4回规模建设；110 kV C变电站处于规划阶段，可在可研设计阶段按4回或以上出线规模设计。

变电站方面，B 变电站目前为内桥接线，经核查站内具备改单母线分段接线的条件，可在变电站扩建第三台主变时适时改造。C 变电站可在可研阶段按照单母线分段接线进行设计。

由于Tπ 混合结构倒闸操作复杂、停电时间长，且站内无法扩建110 kV 间隔，对110 kV 电网整体发展的适应性较差，且郑州10 kV 配电网形成较为完善的10 kV 网络结构需较长时间。随着郑州电网规模不断扩大，对供电可靠性和运行灵活性要求不断提高，汲取上海、深圳、武汉等国内发达城市110 kV 电网的发展经验，建议将郑州110 kV 电网提升调整为链式π 接结构。

3.3 优化结果分析

郑州市区110 kV 电网，一是已全部建成Tπ 混合接线的110 kV 网架结构，将继续维持Tπ 混合网架结构，市区中该类网架结构共计11 串。二是已部分建设Tπ 混合接线，相关变电站无法改造成单母分段接线的110 kV 网架结构，新建变电站仍按Tπ 混合接线网架结构建设，市区中该类网架结构共计34 串。三是已部分建设Tπ 混合接线，相关变电站具备改造成单母分段主接线条件的110 kV 网络结构，新建变电站按链式π接结构建设，相关已建成的变电站有序改造，市区中该类网架结构共计16 串。四是规划整条链路尚未实施的110 kV 网架结构，按照链式π 接结构规划实施，市区中该类网架结构共计33 串。

调整后，郑州市区110 kV 电网链式π 接结构共计60 串，Tπ 混合结构共计45 串，双辐射或三辐射结构7 串。

4 结论

（1）国外高压配电网多采用链式、环网结构，变电站主接线多采用线变组接线。

（2）国内110 kV 电网主要采用链式π 接、链式T 接、Tπ 混合三种网架结构，站内主接线方式主要以单母分段接线、线变组接线、内桥+线变组接线为主。

（3）链式π 接和链式Tπ 混合两种网架结构均可满足郑州市供电可靠性要求，链式π 接结构调度、运维操作较为灵活，链式Tπ 混合结构经济性较好。

附件：110 kV 典型网架结构及主接线模式示意图