迟福建，刘聪，张媛，李桂鑫，王哲，曹彦昆，李跃辉

（1.国网天津市电力公司，天津市 河北区 300010；2.天地电研(北京)科技有限公司，北京市 海淀区 102206）

0 引言

电网网架结构是通过输电线路、母线及开关类设备将多个变压器物理连接起来，实现电流在某一电压层级内的传输。组网模式是在各级电网网架结构基础之上，考虑可靠性、经济性等因素实现的各级电网的整体协调配合。随着人们生活水平的不断提升，对电力的依赖度越来越高，对停电的容忍度也越来越低。供电可靠性成为反应供电企业供电质量的重要考核指标，这要求构建更加坚强可靠、灵活高效的电力网络。较高的供电可靠性要求坚强的电网网架支撑，也必然带来高额的成本投入，如何实现不同电压层级电网间的经济、高效组网是供电企业面临的一大问题[1]。变电站配置包括主接线及容量选择，变电站主接线模式与电网结构有关，不同组网模式下要求的变电站主接线不同。从供电可靠性、供电质量上来看要求变电站小容量、密布点，但城市建设用地紧张、落地困难等问题困扰电网建设，变电站如何配置也是电网面临的主要问题。

本文分别选取国外发达城市巴黎、东京、新加坡及国内8座重点城市电网，分别从供电企业概况、电压等级、电网结构、变电站配置等方面分析国内外情况，并进行对比分析，总结可供借鉴的主要经验。

1 国外发达城市电网发展现状

国外发达城市电网经过多年的积累目前较为成熟，电网建设理念及思路具备一定的借鉴价值，本文选取伦敦、巴黎、东京、新加坡4座发达城市介绍电网概况及发展理念。

1.1 供电概况

从面积、人口、最大负荷、用电量、负荷密度、供电企业等方面，列出国外发达城市概况及电网基本情况[2-5]，如表1所示。

1.2 电压序列

伦敦、东京、新加坡电网标准电压等级分为5级，巴黎电网分为4级。巴黎、东京、新加坡中压配网采用 20 kV(22 kV)电压等级。国外发达城市电网电压序列如表2所示。

1.3 电网结构

伦敦、巴黎、东京电网主要以“强-简-强”模式组网，高压配网网架结构简化，中压配网通过闭环运行或双电源接入补强供电可靠性，实现N-1不损失负荷。特别是新加坡中压配网，采用花瓣接线模式，闭环运行，线路配置纵差保护，实现N-2不损失负荷。国外发达城市的电网结构情况如表3所示。

1.4 变电站配置

高压配网变电站主接线模式简化，多以线路-变压器单元接线为主，不设进线断路器，如伦敦、巴黎、东京。变电站容量配置规格各不相同，巴黎采用小容量布置，东京、新加坡采用大容量布置。国外发达城市的变电站配置如表4所示。

表1 国外发达城市供电概况表Tab. 1 The general power supply situation in abroad developed cities

表2 国外发达城市电网电压序列汇总表Tab. 2 The voltage sequence summary in abroad developed cities

表3 国外发达城市电网结构型式Tab. 3 The structure types summary in abroad developed cities

表4 国外发达城市变电站配置情况Tab. 4 The substation configuration summary in abroad developed cities

2 国内主要城市电网发展现状

国内城市电网处于发展阶段，在满足供电需求的基础上，如何兼顾经济性、最大效率提升供电可靠性是电网建设关心的重点问题。

2.1 供电概况

从面积、人口、最大负荷、用电量、负荷密度、供电企业等方面，列出国内8座主要城市概况及电网基本情况如表5所示[6-10]。

2.2 电压序列

国内主要城市电网标准电压等级以 500/220/110/10 kV为主，上海、天津高压配网主要为110、35 kV 两个电压层级。上海积极发展110 kV电网，在负荷密度低、且无110 kV电源点的地区，可考虑新建35 kV变电站；天津逐步由以35 kV为主向以110 kV为主过渡。

2.3 电网结构

500 kV电网均采用双环网结构；220 kV电网主要采用双环网、双链结构；110 kV电网主要采用链式π接、链式T接结构；10 kV电缆网主要采用双环网、单环网结构，广州、深圳采用N供一备结构，杭州采用三双、扩展型三双结构；10 kV架空网主要采用多分段适度联络结构。国内主要城市电网结构如表6所示。

2.4 变电站配置

1）500 kV变电站。

表5 国内主要城市供电概况表Tab. 5 The power supply profiles in domestic major cities

表6 国内主要城市电网结构表Tab. 6The structure situation in domestic major cities

主变台数主要采用2～4台，单台容量750～1500 MV⋅A，广州、深圳变电站终期采用大规模配置，主变台数 4～6台，容量 1000～1500 MV⋅A。

枢纽站500 kV侧采用3/2主接线，终端站采用桥型接线或线变组单元接线。国内主要城市500 kV变电站配置如表7所示。

2）220 kV变电站。

220 kV变电站终期规模以2～4台为主，主变容量主要采用180、240 MV⋅A，枢纽站220 kV侧主接线主要采用双母线分段接线，终端站主要采用单母分段、线变组、桥型接线。国内主要城市220 kV变电站配置如表8所示。

3）110 kV变电站。

110 kV变电站终期规模以3台为主，主变容量主要采用50、63 MV⋅A。

深圳110 kV变电站主接线模式主要采用单母分段接线，其他城市主要采用环入环出、内桥、线变组接线方式。主要城市电网110 kV变电站配置如表9所示。

表7 国内主要城市500 kV变电站配置表Tab. 7 The 500 kV substations configuration in domestic major cities

表8 国内主要城市220 kV变电站配置表Tab. 8 The 220 kV substations configuration in domestic major cities

表9 国内主要城市110 kV变电站配置表Tab. 9 The 110 kV substations configuration in domestic major cities

3 国内外配电网组网模式及变电站配置对比分析

3.1 供电可靠性

近年来，国外发达城市电网供电可靠性普遍较高，特别是东京2 min，达到“5个9”；新加坡达到0.3 min，达到“6个9”。国内城市电网供电可靠性普遍较低[11-12]，供电可靠性普遍不超过“4个9”。国外较高供电可靠性是一套系统性工程，包括坚强的网架结构、灵活的运行方式、先进的可靠性技术及可靠性管理水平保障其供电可靠性水平，特别是国外城市普遍实施可靠性目标管理，部分企业制定了严格的奖惩措施，变被动管理为主动性预防，减少重复停电及无需检修停电，预安排停电小时数占比约小于 40%，较我国超过60%占比来看，可靠性管理对供电可靠性提升程度较大。国内供电可靠性水平有较大的提升空间，应“硬件”、“软件”两手抓，在构建坚强电网的同时，提升可靠性技术、可靠性管理水平，特别应重视无需投资的可靠性管理对供电可靠性提升效果，开展综合停电管理、停电处理定额管理、合环转供电管理等工作。

3.2 组网模式

国外输电网采用双链、环网结构；巴黎、东京高压配网采用链式结构、闭环运行，变电站主接线多采用线变组单元接线。输电网、高压配电网、中压配电网采用“强-简-强”模式组网，以坚强中压配网为支撑，适当简化高压配网，构建“强简有序、相互支援”的目标网架；中压配网N-1通过率100%，配电自动化全覆盖，配电终端实现遥信、遥测、遥控全三遥。

国内500 kV电网均采用双环网结构；220 kV电网主要采用双环网、双链结构；110 kV电网结构以链式π接、链式T接为主，其中上海、深圳、南京、武汉以链式π接为主，北京、广州、天津以链式T接为主，杭州、福州以π、T混合为主。变电站主接线以桥型、线变组单元接线为主，北京B类及以上区域、深圳、武汉采用单母分段接线。国内各级电网普遍强调“强”，输电网采用环网结构，高压配网组网模式多样，与城市的历史沿袭有较大的关系，变电站主接线模式较为复杂，中压配网标准接线较为坚强。

在保证电网安全可靠运行的同时，考虑经济性因素，各级电网间应采用“强-简-强”的组网模式，简化的高压配网，通过坚强中压配网补强供电可靠性，中压配网强有力支撑高压配网。过渡阶段要考虑各电压层级电网的协调性，加强中压配网的建设力度，在中压配网薄弱环节，适度加强高压配网(单母分段链式接线、增加电源进线等)，待中压电网完成目标网架建设后再恢复简化的高压配网。

3.3 变电站配置

国外多以采用大容量、多台数配置，如东京、新加坡，巴黎电网变电站则采用小容量、少台数配置。国内220 kV变电站终期规模以2～4台为主，单台容量18～24万kV⋅A；220 kV出线规模在6～16回以内；110 kV出线规模在10～20回以内。110 kV变电站终期规模以2～4台为主，单台容量以 5、6.3万kV⋅A为主；110 kV出线规模以2～6回为主，单台主变10 kV出线规模以10～16回为主。

随着城市建设的不断深入，变电站、廊道征地愈发困难，在负荷密度较高的城网范围内采用大容量、多台数变电站配置已经成为国内外电网发展趋势，县城及农网区域可以根据负荷需求适当小容量、多布点。

4 结论

本文选取国外4座发达城市，国内8座主要城市为例，分别从供电概况、电压序列、电网结构、变电站配置等方面分析国内外情况的差异，并给出我国可借鉴的有意经验。总结如下：

1）供电可靠性水平有较大的提升空间，应“硬件”、“软件”两手抓，在构建坚强电网的同时，提升可靠性技术、可靠性管理水平，特别应加强可靠性管理工作。

2）应采用“强-简-强”的组网模式，强化输电网及中压配网、简化的高压配网，通过坚强中压配网补强供电可靠性。过渡阶段要重点加强中压配网的建设力度，在中压配网薄弱环节，可适度加强高压配网。

3）变电站、廊道征地愈发困难，在负荷密度较高的城网范围内采用大容量、多台数变电站配置，县城及农网区域可以根据负荷需求适当小容量、多布点。