一个新建110kV变电站接入系统方案分析探讨

一个新建110kV变电站接入系统方案分析探讨
摘要：根据项目建设的必要性提出2套针对某工业园一个新建110kV变电站接入系统的设计方案,提出110kV变电站应从电力系统整体出发, 分别从线路规模对比、系统结构对比、从经济角度分析、远景适应性分析四方面进行分析探讨，最终确定新建110kV变电站接入系统的方案及规模。

关键词：变电站；建设；接入系统方案
Abstract: According to the necessity of the projects set for an industrial park a new 110kV substation access system design, the proposed 110kV Substation from the power system as a whole starting from the comparison of line scale, the system structure comparison, analyzed from an economic point of view,the vision of adaptive analysis of the four aspects of the discussion to finalize the program and scale of new 110kV substation access systems.
Keywords: substation; construction; access system program
1项目建设的必要性
江门市某产业园规划用地面积8800亩，包括修造基地和配套基地，其中修造基地面积1527亩，配套基地远期规划面积为7300亩（含道路面积）。

工业园内有一个修造基地，项目是典型的资本、技术密集型项目，投入大、产值高，项目生产过程中涉及钢铁、机械、电子、化工等60多个相关行业，产业链条长，具有很强的规模经济特征。

根据建设规划，修造基地初期阶段的用电负荷约10~20MW。

伴随各个项目相继建设，该区负荷将迎来一个飞速增长期，经统计，配套产业园本期用电需求约为70.4MW。

由于附近的110kV站7站无法为其提供充足的电源，因此需在该区域内建设一个新的电源点。

新建的110kV变电站电源点分别取该地区附近的220kVⅡ站和220kVⅢ站，以满足“N-1” 的供电安全准则的要求。

目前站2有2条110kV线路，分别接站3和地方电厂，但地方电厂的发电量主要供给附近的锦纶厂，因此站2主要靠220kVⅡ站通过Ⅱ站—站3线和站3—站2线供电。

站3和站2负荷均超过50MW，而其接入系统的线路均比较旧。

由于Ⅱ站—站7线、站7—站3线和Ⅱ站—站3线采用同塔双回架设，一旦其中一段线路需要停电检修，则其同塔线路也需停电。

由以上情况可看出，目前该片区电网较为薄弱，存在着线路负荷重，调度转供难等问题，网架结构也不符合“N-1”供电安全准则的要求。

若本工程新建变电站投运后，以上存在问题将会更加突出，并严重影响系统运行的安全性和可靠性。

为了增强供电可靠性，彻底改善该地区电网的布局，本工程需在220kVⅢ站新建一回线路至110kV站2，使站2的供电电源满足“N-1” 的供电安全准则的要求，缓解了该片区薄弱的网架结构和供电
负荷重的矛盾。

2项目在电力系统中的作用和供电范围
110kV新建变电站规划建于江门市新会区某产业园区内，建成投产后将为修造基地和配套基地供电。

根据电网规划，“十二五”期间该区域无新建110kV变电站。

新会南新区目前有110kV站7，然而站7离规划的产业园区距离较远，无法可靠供应产业园的负荷。

建设110kV新建变电站站不仅为产业园区快速增长的用电负荷提供可靠的电源，并且能够优化本片网的10kV配电网络结构，进一步提高供电能力。

3接入系统方案分析
3.1 接入系统方案
产业园周边现有220kVⅢ站、220kVⅡ站和110kV站7、110kV站3、110kV 站2。

随着修造基地的发展，需考虑预留远期该基地自建110kV变电站供电的可能性。

新建变电站项目所在地附近目前电网现状如图1所示：
图1 新建变电站项目所在地附近目前电网现状图
3.1.1 接入系统方案一
根据《江门市城市电力专项规划(2006-2020)》，新建变电站可采用链式方案接入系统（以下称方案一），具体方案如下：解口220kVⅡ站至110kV站3线路接入新建变电站，新建变电站至站3线路改接至220kVⅢ站，形成新建变电站至220kVⅡ站、220kVⅢ站的110kV线路各1回；新建Ⅲ站至站2线路1回。

具体如图2所示：
图2 新建变电站接入系统示意图（方案一）
按照方案一规模，需建设线路约10千米。

本工程配套需在220kVⅢ站扩建2个110kV出线间隔、110kV站2改建1个110kV出线间隔。

3.1.2 接入系统方案二
随着新会区的经济发展，全区的用电负荷急剧增长，根据《江门电网“十二
五”规划》，结合现有的110kV电网结构和电网远景规划，考虑该地区电网将采用“T”接的结构形式，由220kV变电站的一条110kV线路分别“T”接两个或者三个110kV变电站的一台变压器。

因此考虑新建变电站采用线变组接线方式接入系统（以下称方案二），具体接入系统方案如下：
1）解口原110kVⅡ站—站3线，接入新建变电站，分别形成一回110kV新建变电站至220kVⅡ站（暂称110kV A线）、一回110kV新建变电站至110kV站3（暂称110kV B线）的110kV线路；
2）220kVⅢ站新建一回线路，采用“T”接方式接入B线作为其电源；
3）另外由220kVⅢ站新建1回至110kV站2的线路。

具体接线方式如图3所示：
图3 新建变电站接入系统示意图（方案二）
本接线方式需对站3的间隔进行调整，站3至站2线路原接110kV #1出线间隔，现调整至#4出线间隔，站3“T”接Ⅲ站和新建变电站的线路本期接入110kV #1出线间隔，其它间隔保持不变，具体如图4所示。

按照方案二规模，需建设线路约10千米。

本工程配套需在220kVⅢ站站扩建2个110kV出线间隔、110kV站2站改建1个110kV出线间隔，站3站只需进行间隔调整。

1.3.2 接入系统方案分析
（1）线路规模对比：
由以上描述可看出，方案一和方案二的线路工程规模相同，均是从Ⅲ站出两回线路（一回建至站3附近，一回建至站2），新建变电站解口110kVⅡ站—站3线接入系统。

（2）系统结构对比：
按照方案一，则项目完成后将形成220kVⅢ站～110kV新建变电站～220kV
Ⅱ站和220kVⅢ站～110kV站2～110kV站3～110kV站7～220kVⅡ站的两条单回链式结构。

随着用电负荷急剧增长，目前110kV站3和110kV站2的负荷均超过50MW，若采用方案一接入系统，则项目完成后220kVⅢ站～110kV站2～110kV站3～110kV站7～220kVⅡ站的线路上所带的负荷将超过120M。

该区域线路大部分采用同塔双回架设，而且架空导线较为残旧，无法长期承担如此大的负荷。

因此方案一存在着较大的运行风险。

按照方案二，将会形成220kVⅢ站一回线路“T”接110kV新建变电站一台主变压器和110kV站3的一段母线；220kVⅡ站一回接110kV新建变电站的一台主变压器；Ⅲ站另一回线路接110kV站2，Ⅱ站另一回线路接110kV站7，形成220kVⅢ站～110kV站2～110kV站3～110kV站7～220kVⅡ站的链式结构。

Ⅲ站“T”接站3和新建变电站，分别站3和新建变电站的一台50MW主变，Ⅱ站再接新建变电站一台50MW主变，最大限度地满足了两站的负荷需求；另外220kVⅢ站～110kV站2～110kV站3～110kV站7～220kVⅡ站的链式结构为“T”接结构提供有力的补充，同时也保证站2、站3和站7都能从Ⅱ站或者Ⅲ站供电，满足N-1的系统运行要求。

由此看出，方案二在系统结构方面比方案一更优化，既解决了该地区电网目前存在的主要问题，又满足了该地区日益增长的供电负荷需求。

（3）从经济角度分析：
根据规划，新建变电站为110kV GIS户内变电站。

若采用方案一的链式结构，则变电站110kV主接线方式需采用单母线分段接线形式，110kV线路终期为4回，而且每段母线需配备PT间隔，每条110kV 线路和每台主变均需配置独立间隔。

若采用方案二的“T”接结构，变电站采用线变组的110kV主接线形式，110kV 线路终期为3回，一回110kV线路对应接入一台主变，线路和主变采用同一个间隔，同时还减少了110kV母线。

由此可看出，采用方案二可减少户内GIS设备，降低了投资，且符合优化电网结构、提高电网可靠性的建设要求。

（4）远景适应性分析
根据规划，该地区将在2015年新建220kV Ⅳ站。

考虑远景规划，当规划220kV Ⅳ站完成投运后，将从220kV Ⅳ站各出一回110kV线路接至站1和站3，出两回110kV线路接至站2。

由于该地区负荷增长较快，负荷较重，而区内有Ⅳ站、Ⅲ站和Ⅱ站三个220kV变电站，有足够电源点，因此根据规划考虑该区域
110kV站3、站2、站7和新建变电站采用线变组的接线方式，按“T”接形式接入电网。

远景系统接线规模将形成220kV Ⅲ站分别供电至110kV新建变电站、110kV站7、110kV站3和110kV站2的一台主变压器，220kVⅡ站分别供电至110kV新建变电站和110kV站7的一台主变压器，220kV Ⅳ站分别供电至110kV 站3、110kV站2和110kV站7的一台主变压器。

具体远景接线方式如图5所示：图5 远景系统接线示意图
由此可见，从远景系统规模考虑，方案二接入系统形式更能适应远景规划，也能减少重复投资。

4结论
综上所述，工业园110kV新建变电站宜采用方案二接入系统形式，最终规模按以下考虑：
4.1主变容量及规模
根据产业园电力平衡平衡结果，到2017年产业园用电最高负荷将达70.4MW，扣除站7的10kV线路可供电容量20 MW，变电站容载比取2.1，需要110kV新建变电站供电的变电容量91.06MV A。

因此，新建变电站初期主变容量为2×50MV A。

按照产业园终期规划，其最终用电需求可达到126MW，按工业用电同时率取0.8进行统计，考虑工业园所需负荷的实用系统为0.9，再扣除站7站的10kV 线路可供电容量20 MW，变电站容载比取2.1，该地区需要110kV新建变电站供电的变电容量为148.51MV A。

因此新建变电站最终规模按3×50MV A考虑。

4.2110kV配电装置
110kV新建变电站110kV配电装置采用户内GIS设备，110kV电气主接线：初期按2回电缆出线，2回主变进线，采用线变组接线；终期按3回电缆出线，3回主变进线，采用线变组接线。

4.310kV配电装置
110kV新建变电站初期新建24回10kV出线。

10kV接线方式为单母线分段接线，设分段联络断路器。

110kV新建变电站的10kV出线最终规模为36回，10kV接线方式为单母线双分段四段母线接线。

4.4无功补偿及消弧系统
10kV无功补偿配置最终规模为6×5010kV AR，10kV消弧系统最终为3×630kV A。

参考文献：
[1] 中国南方电网有限责任公司发布的《35kV-110kV配电网项目可行性研究内容深度规定》.
[2]《广东电网规划设计技术原则（修订）-2009》.
[3] 广东电网公司绿色电网规划设计指导原则.
[4]《35kV-110kV无人值班变电所设计规程》DL/T5103-1999.
[5]《中国南方电网公司110～500kV变电站标准设计2011年版》.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。