110kV变电站接入系统方式的优化改进

110kV变电站接入系统方式的优化改进

关键词:110kV变电站;接入方式;优化改进

随着经济的快速发展,当今社会对电力的需求量大幅上涨,因此,这就对电力供应情况和可靠性提出了更高的要求。配电网规划建设的好坏将直接影响人们的生活质量甚至整个社会的经济发展。良好的电网规划结构是电网安全、可靠运行以及社会经济快速发展的重要保证,细致来讲则是关系到我们每个人的物质文化生活。而变电站的接入系统方式是电网规划结构的重要反映,对整个电力市场的发展有着重要的现实意义。

1国内外城市变电站接线方式

1.1国内主要城市

(1)北京:北京中心城区变电站目标接线方式倾向于双回链式,长远来看,到2020年北京中心区的负荷密度将达到约20MW/km2。现有的220kV的变电站也会直接分担负荷,在两座220kV的变电站之间配置110kV的变电站,以满足负荷发展需要。

(2)上海:由上海现有的110kV变电站接线方式可知,上海市变电站目标接线方式以三T为主。上海中心城区负荷密度较大,随着城市化进程的不断深入,上海市新建变电站将受城市资源的限制,有向小型化、地下化发展的趋势。其中心城区已经无法建设新的架空线路,甚至部分已有架空线路也将实现电缆化。

(3)广州:广州市在二十世纪八十年代末就已经对110kV变电站三T接线方式进行探索,并逐步在电网规划建设及其改造过程中得以应用。目前,T接线方式已经在广州电网中得到广泛的采用,且广州中心城区的变电站基本都已采用此方式接入。

(4)深圳:深圳电网远期目标接线将以双回链式接线为主。一方面,深圳变电站建设有使用链式接入的传统。保持传统接入方式的延续性,可以很大程度上避免电网中因最终存在不同的变电接入方式而给调度运行带来一系列问题,增加运行成本;另一方面,由于三T接线的自身特点和适用情况,使得其在深圳变电站建设中的应用有很大的局限性。

1.2国外地区

欧美国家一般都采用了一下几种接线方式:

(1)辐射型,即仅由一端供电的电路,接线如图1(a)所示。

(2)环形,即可以构成一个完整的环形单电源电路。接线如图1(b)所示。

(3)网孔型,即由多个环形电路所组成的电路,大多数网孔型电路由多电源供电,接线如图1(c)所示。

(4)袋型,即由单电源供电的网络运行方式。

(5)群型,即由多个电源(至少2个)供电的网络运行方式。

图1.辐射型、环型及网状型接线图

综上,目前国内外城市变电站的接入方式呈现多样性特征。国内大城市以三T式和双回链式为主,而欧美国家的城市则以网孔、袋型和群型等为主。

2三T式和双回链式比较

目前我国大城市110kV电网以三T式和双回链式接线为主,然而放眼全国,110kV电网主要以双回链式接线为主。双回链式接线存在以下风险和不足:①变电站内所需设备较多、运行和维护较为复杂;②线路利用率低,一些线路一直处于备用状态,导致资源浪费现象较为严重;③变电站电源单一,因此将会存在全站失压风险。为遵循110kV高压配电网接线的技术原则要求,充分发挥110kV高压配电网功能,并考虑简化接线、合理布局、优化网络、减少重复投资等技术原则,优化现有双回链式接线方式对电网规划有着重要意义。

与双回链式接线方式相比,三T式连接方式则体现为站内设备需求量少,易于运行维护,接线简单,占地少,安全稳定等有点,因此,三T式连接方式越来越多的成为110kV电网主推的接线方式。本文以2个220kV变电站中间带3个110kV变电站为例,对三T式和双回链式接线方式进行了比较分析

2.1接线形式比较

典型三T式和双回链式接线方式如图1所示[3]。由图我们可以归纳出两种接线方式的相同与不同之处:

相同之处:两种接线方的10kV部分相同;

不同之处:①接入系统不同。三T式为T接,而双回链式为链接;②主接线不同。三T式采用的是线路变压器单元接线组,而双回链式则采用单母线分段。

图1.典型的三T式和双回链式接线接入系统方式

2.2技术比较

(1)三T式接线。三T式接线具有如下几个特点:①每个变电站设三台主变,并且这三台主变应以T接的形式,分别接在三条不同的110kV线路上,并且每条110kV线路应当来自不同的220kV变电站或同一220kV变电站的不同母线,三T式接线采用线路变压器单元组,高压侧不设定母线;②由于电源来自不同的220kV变电站或同一站的不同母线,所以110kV变电站失压的风险率很低;③采用三T式接线时,三条110kV线路将全部进行投入运行,线路利用率达100%;④T接的主线需要较大导线截面,而对支线截面的要求相对较少,因此采用T接方式可以节约资源;⑤电网结构、保护设置简单,调度运行方式方便,安全、可靠性高;⑥建设所需电气设备少,高压侧没有母线,开关和刀闸较少,并且变电站占地面积小;⑦然而T接头的建设有一定的难度,尤其是电缆T接头,其技术要求高、工艺较为复杂,但是可靠性比较差、故障率高;⑧T接头的位置比较不易选择:若站外T接,则需建立专门的T接房,将会影响城市容貌;若站内T接,则需要的支线将会很长,因此会增加建设费用;⑨只能满足N—1安全运行准则;⑩建议最多只能设定3台主变,若设定4台主变,将会导致110kV侧接线过于复杂;?当发生故障时,110kV侧转负荷较为麻烦,需要制定专门的停电计划,停电操作比较复杂,且同步性难以协调。

(2)双回链式接线。双回链式接线具有如下几个特点:①110kV侧采用单母分段方式接入,每条110kV线路根据不同的运行方式而所带的主变台数不同,其极限是1条110kV线路带3台主变;②2条110kV线来自同一220kV变电站,若220kV变电站出现问题,则将会直接导致供电的110kV变电站受影响,严重时甚至有全站失压的风险;③双回链式接线要开环运行,因此总会存在备用线路,线路利用率不可能达到100%;④整条线路都应采用较大界面的导线,因此资源投入比较大;⑤接线方式和运行方式的复杂多样,因此形成较为复杂的电网结构;⑥建设运行所需设备元件多,有母线、刀闸和开关等,变电站运行维护复杂,且不易操作;⑦保护设置复杂;⑧但是其调度运行较为灵活;⑨先线路可靠性高,能满足N—2安全运行准则;⑩变电站占地面积大,资金投入较大。

3双回链式接线的优化

目前,大部分双回链式接线采用双电源间接两座110kV变电站。这种接线方式可采用图2的方式改进为3T接线形式。

图2.改进后的接入形式

(1)变电站改造。对双回链式接线方式接入的110kV变电站进行改造,理论上应当先拆母线、刀闸和开关,并采用简单的线路变压器单元接线。但这样做将会导致许多原有设备报废,造成资源大量浪费。而采用改进的三T式接线方式,原来的单母线分段形式在母联断开的情况下可认为是1条线路带1台变压器运行;当新增1台主变时,仅需要增加1条线路的线变组合接线即可,110kV一侧则不需做任何改动。改造后的变电站接线简单,且设备需求量少。

(2)线路改造。要将双回链式接线改成典型的三T式接线,应增加1条线路,然而这种改造方式资源浪费,不现实。可采用图2所示的接线形式,仅需在线路T接点附近位置做较少的改动,可行性比较强。

4结语

本文分析了国内外现有的110kV变电站接入系统方式,并跟据我国的实际情况,对三T式接线方式与双回链式接线方式进行了分析比较。最后根据实例对双回链式接线方式进行了优化改进。该改进方式变动较小,设备更换率低,具体优化改进过程简单,可行性较强。

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