摘 要： 隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷完善和發(fā)展，500kV環(huán)網(wǎng)方式逐漸成為大網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，220kV系統(tǒng)以分層分區(qū)方式運行。這種方式下，分區(qū)間的功率互補是緩解功率缺額的重要手段。本文概述了220kV電網(wǎng)分層分區(qū)的格局下在發(fā)生緊急情況時各分區(qū)負荷快速轉(zhuǎn)移的手段，以及分區(qū)間備用聯(lián)絡線的構(gòu)建，確保能將負荷損失降低至最小。
　　關(guān)鍵詞：分區(qū) 負荷 轉(zhuǎn)移 備用聯(lián)絡線
　　中圖法分類號: TM71文獻標識碼 ：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，一般地說，電網(wǎng)承受單一故障的能力將越來越強，但是發(fā)生災難性大停電事故的危險性也越來越嚴重，因此應將如何防止發(fā)生系統(tǒng)崩潰作為大電網(wǎng)規(guī)劃的首要目標.。再者，隨著500kV電網(wǎng)的不斷發(fā)展和完善，當前電網(wǎng)已經(jīng)逐步形成了以500kV環(huán)網(wǎng)為主網(wǎng)架，同時也伴隨著電網(wǎng)短路容量超標的尖銳矛盾，這一問題嚴重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此不可避免的，在220kV電網(wǎng)降為地區(qū)電網(wǎng)的同時，逐步實行以500kV變電站為核心的電網(wǎng)分層分區(qū)運行。這種方式不但有效降低了短路電流，而且解決了電磁環(huán)網(wǎng)的不穩(wěn)定問題，降低了輸電損耗，極大地提高了輸電能力，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起到了極其重要的作用。電網(wǎng)分層分區(qū)運行后，當某一分區(qū)因事故產(chǎn)生緊急功率缺額時，通過分區(qū)之間備用聯(lián)絡線提供緊急功率支援和快速的負荷轉(zhuǎn)移是除拉限電之外降低功率缺額的重要措施，這對于落實優(yōu)質(zhì)供電服務承諾有著尤為重要的意義。
　　
　　1． 電網(wǎng)分區(qū)概述
　　1.1 分區(qū)定義
　　《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》提出了明確要求：“在規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時，應實現(xiàn)合理的分層分區(qū)原則，運行中的電力系統(tǒng)必須在適當?shù)攸c設置解列點并裝設自動解列裝置，當主系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞時，能夠有計劃地將系統(tǒng)迅速而合理地解列為供需盡可能平衡而各自保持同步運行的兩個或幾個部分?！?
　　電力系統(tǒng)的分區(qū)是一個電的概念，是以受端系統(tǒng)為核心，將外部電源連接到受端系統(tǒng)，形成一個供需基本平衡的區(qū)域，并經(jīng)聯(lián)絡線與相鄰區(qū)域相連。按照分區(qū)的概念，在一個受端系統(tǒng)的內(nèi)部，實際上是以最高等級線路（500kV）為骨干網(wǎng)絡組成區(qū)域系統(tǒng)，并以樞紐變電所或大型發(fā)電廠電源為中心，用次一級輸配電壓線路(220kV 等)將附近的負荷和地區(qū)電源連接在一起，成為一個獨立的供電子系統(tǒng)。如此而下，形成若干個由上而下的輻射狀的，相對獨立，又能相互支援的供電分區(qū)結(jié)構(gòu)。
　　現(xiàn)階段分區(qū)劃分主要以一個或若干個500kV變電站作為主要供電電源，經(jīng)一個或多個220kV樞紐變，配合本地區(qū)內(nèi)部的大容量發(fā)電廠，將220kV電網(wǎng)劃分為若干個相對獨立的供電分區(qū)，如下圖1所示。
　　
　　圖1 電網(wǎng)分區(qū)構(gòu)架
　　1.2 分區(qū)間聯(lián)絡線
　　電網(wǎng)分區(qū)不能簡單地按照行政轄區(qū)分割電網(wǎng)，合理的分區(qū)應當盡量使區(qū)內(nèi)的負荷與裝機基本平衡，這樣當系統(tǒng)正常運行時可以減少分區(qū)之間的功率交換，當系統(tǒng)一旦發(fā)生穩(wěn)定破壞，分區(qū)解列后能夠保持獨立穩(wěn)定運行。其次，還應兼顧己經(jīng)建成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，最大限度地發(fā)揮其作用，盡量避免浪費。分區(qū)內(nèi)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要滿足即使在比較嚴重事故的沖擊下，同一分區(qū)內(nèi)的所有發(fā)電機組應能保持同步運行，區(qū)和區(qū)之間界面要清晰，聯(lián)絡線回路數(shù)和并列點不宜太多，一旦系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞，應保證在預定地點迅速而準確地解列。
　　
　　
　　圖2 分區(qū)聯(lián)絡圖
　　分區(qū)間聯(lián)絡線主要承擔以下功能：
　?。?）作為系統(tǒng)聯(lián)絡通道，在500kV主變檢修或其它重大檢修時，將兩個相鄰分區(qū)合環(huán)運行。
　　（2）作為分區(qū)間調(diào)整負荷的備用線路，當某一分區(qū)出現(xiàn)大機組跳閘等原因造成分區(qū)供電能力不足時，由相鄰分區(qū)通過聯(lián)絡線轉(zhuǎn)供負荷。
　　1.3 分區(qū)間聯(lián)絡的一、二次設備狀態(tài)
　　設備一次狀態(tài)：
　　原則上一般一側(cè)開關(guān)充電運行，一側(cè)開關(guān)熱備用（如圖3）；而雷雨季節(jié)對于兩側(cè)未安裝避雷器的線路應按照雷季運行方式的要求將線路改為冷備用狀態(tài)。充電端的選擇也有一定的原則，盡量避免由電廠、饋供變、樞紐變側(cè)充電；盡量安排熱備用側(cè)變電站有人值班。
　　
　　
　　圖3 備用聯(lián)絡線一次狀態(tài)
　　設備二次狀態(tài)：
　　充電側(cè)：兩套距離、方向零序保護啟用聯(lián)絡線定值，但應將其中一套距離、方向零序保護按饋供方式進行定值更改(做好聯(lián)絡線定值備用區(qū))、綜合重合閘停用、兩套快速保護投跳。
　　熱備用側(cè)：兩套距離、方向零序啟用聯(lián)絡線定值(一套距離、方向零序保護做好饋供方式定值備用區(qū)）、綜合重合閘停用、兩套快速保護投跳。
　　雷雨季節(jié)需改為冷備用時，線路兩側(cè)開關(guān)保護不做調(diào)整。
　　
　　2． 各分區(qū)負荷轉(zhuǎn)移方向
　　在電網(wǎng)某一分區(qū)進行重大計劃檢修時，因有功率缺額就需要進行適當?shù)倪\行方式調(diào)整以實現(xiàn)與該區(qū)電源、負荷的功率平衡，若不能滿足，則須進行錯峰、限電等措施。
　　因此，各分區(qū)間備用聯(lián)絡線的存在對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行、用戶的可靠供電有著重要的意義。而如何實現(xiàn)緊急事故情況下分區(qū)負荷的快速轉(zhuǎn)移、相鄰分區(qū)的緊急支援，成為解決該問題的關(guān)鍵所在。
　　目前電網(wǎng)某一分區(qū)出現(xiàn)功率缺額時主要考慮將負荷向相鄰分區(qū)轉(zhuǎn)移，一般手段是啟用備用聯(lián)絡線，由相鄰分區(qū)供變電站一臺220kV主變，該變電站220kV母線分排運行。在220kV手段用盡時也可以考慮配網(wǎng)方式的調(diào)整，盡量將功率缺額分區(qū)的負荷往充裕分區(qū)切割，當然這種手段效果不是很明顯。
　　負荷轉(zhuǎn)移方向的選擇應充分考慮可靠性、快速性等因素：
　　可靠性是指盡量避免一線帶兩變、線路兩級饋供等薄弱方式的出現(xiàn)；
　　快速性是指能用最少的操作實現(xiàn)一次方式的調(diào)整和二次方式的配合，使轉(zhuǎn)移的負荷立即能滿足功率缺額要求。
　　
　　3． 負荷的快速轉(zhuǎn)移
　　在電網(wǎng)發(fā)生緊急事故的情況下，為了滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定的要求，必須在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)負荷轉(zhuǎn)移，否則可能導致對用戶拉限電這樣極端措施的發(fā)生。分區(qū)負荷的快速轉(zhuǎn)移主要分為兩個層面，一是220kV主網(wǎng)層面的負荷轉(zhuǎn)移，二是110kV及以下配網(wǎng)層面的負荷轉(zhuǎn)移。
　　3.1220kV負荷快速轉(zhuǎn)移
　　220kV負荷轉(zhuǎn)移就是利用分區(qū)間220kV備用聯(lián)絡線實現(xiàn)出現(xiàn)功率缺額的A分區(qū)一條220kV母線或主變由B分區(qū)供電，操作上與220kV聯(lián)絡線和變電站正常一、二次方式有直接的關(guān)系。
　　下面以A分區(qū)由于事故引起一臺主力機組跳機時，造成該分區(qū)功率嚴重缺額，必須將可轉(zhuǎn)移的負荷相應劃至相鄰B分區(qū)供，以避免大規(guī)模的拉限電。以處于分界點的220kV變電站方式變化為例，正常方式如圖4所示，該站T1、T2均由A分區(qū)供電，備用聯(lián)絡線1（連接B分區(qū)）熱備用。正常方式下將環(huán)網(wǎng)線1熱倒至副母后，合上備用聯(lián)絡線1開關(guān)（合環(huán)），拉開母聯(lián)2510開關(guān)（解環(huán)），即可將T1快速劃至相鄰B分區(qū)供，緩解了A分區(qū)一臺220kV主變負荷的缺額，調(diào)整后的方式如圖5所示。
　　
　　圖4 分界變電站正常方式 圖5 分界變電站調(diào)整后方式
　　
　　3.2 110kV及以下負荷快速轉(zhuǎn)移
　　110kV及以下負荷是分區(qū)負荷快速轉(zhuǎn)移的延伸與再調(diào)整，其意圖是，如當A分區(qū)某一220kV主變（#1主變）由B分區(qū)通過兩分區(qū)之間備用聯(lián)絡線供電（即一個變電站內(nèi)兩主變分別由兩分區(qū)供電）時，在不致該主變過載及盡量滿足供電可靠性的前提下，A分區(qū)內(nèi)與該主變相鄰的負荷（例如Y站負荷或#2主變中低壓側(cè)負荷）盡量轉(zhuǎn)由該主變供電，以緩解A分區(qū)的功率缺額，最大限度的降低A分區(qū)可能的拉限電負荷數(shù)量，如圖6所示。在500kV系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)方式下，其中#2主變中低壓側(cè)負荷可以由倒排實現(xiàn)負荷切割，必要時可以通過啟用解列保護實現(xiàn)合解環(huán)操作；而相鄰變電站的負荷一般可以通過110kV及一下聯(lián)絡線切換。
　　
　　
　　圖6 110kV及以下負荷快速轉(zhuǎn)移
　　4 對策與建議
　　4.1備用聯(lián)絡線的建設
　　在構(gòu)建220kV分區(qū)時，首先需要平衡各分區(qū)的電源，一般以1至2個500kV變電站為核心展開，從而考慮220kV備用聯(lián)絡線的建設與選擇，使得電網(wǎng)突發(fā)事故時能有多條路徑選擇。而備用聯(lián)絡線的最佳狀態(tài)即為一側(cè)充電另一側(cè)熱備用，從而合上熱備用側(cè)開關(guān)即可帶上負荷，因此該備用聯(lián)絡線兩側(cè)應安裝線路避雷器，防止雷季方式的調(diào)整影響設備操作時間；線路本身應考慮大功率導線，防止由于限額的原因限制負荷轉(zhuǎn)移。
　　從110kV角度來所，110kV及以下聯(lián)絡線的建設也是至關(guān)重要，由于110kV線路占地小，走線經(jīng)濟，并且聯(lián)絡方便，若能權(quán)衡經(jīng)濟性和可靠性，適當在兩分區(qū)間建設聯(lián)絡線，并且盡量切割多于一臺的主變至該聯(lián)絡線，以作為重大檢修方式下負荷轉(zhuǎn)移的手段。而本身線路的選擇也應參照220kV聯(lián)絡線，盡量選擇大功率導線以及兩側(cè)按照線路避雷器。
　　4.2方式安排
　　從正常運行方式安排來說，為實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移，將備用聯(lián)絡線一次狀態(tài)放在充電狀態(tài)是不二選擇。而二次方面，由于多數(shù)情況是由備用線路饋供主變，應盡量安排一套線路保護放在饋供線定值。對于分區(qū)交接點的220kV主變，在保證可靠性和平衡性前提下，盡可能多將負荷劃至與備用聯(lián)絡線同一母線的主變。
　　從設備二次狀態(tài)來說，隨著設備保護配置越來越完善，220kV線路一般運用光纖保護較為普遍，由于光纖保護原理簡單，不受單側(cè)電源運行方式的影響，對于備用線路發(fā)生故障時，都能正確動作，因此在啟用備用聯(lián)絡線后只需將該線重合閘停用即可（而充電線路重合閘本身停用）。這樣可大大節(jié)省操作時間，達到負荷快速轉(zhuǎn)移的目的。
　　4.3操作
　　操作方面，若能在上述方式安排條件下，由于有相關(guān)保護配合，可以盡可能安排監(jiān)控遙控操作，先進行一次方式的調(diào)整，以實現(xiàn)負荷快速轉(zhuǎn)移，后進行二次配合調(diào)整；或者在分界點變電站安排操作隊等，能夠快速實現(xiàn)設備的操作和檢查。
　　針對上文中如圖4所示分界變電站的方式下安排的操作，由于需要經(jīng)過倒排這個較慢且需要值班員現(xiàn)場操作的過程，大大影響負荷轉(zhuǎn)移時間，在緊急情況且網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及潮流允許條件下，可通過短時拉開該母線上其它出線開關(guān)的方式來實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)供負荷，待與母聯(lián)開關(guān)合解環(huán)結(jié)束后將短時拉開的開關(guān)冷倒至另一條母線后改為合環(huán)運行。即：合上備用聯(lián)絡線1開關(guān)（合環(huán)），拉開環(huán)網(wǎng)線1開關(guān)（解環(huán)），拉開母聯(lián)2510開關(guān)（解環(huán)），這些操作均可由監(jiān)控遙控操作，此操作過后已實現(xiàn)將T1主變負荷快速轉(zhuǎn)至相鄰分區(qū)的目的。而待值班員至現(xiàn)場后可將環(huán)網(wǎng)線1開關(guān)冷倒至另一母線改為運行后與系統(tǒng)合環(huán)，實現(xiàn)如圖5所示方式。
　　
　　5 結(jié)束語
　　由于電網(wǎng)是在不斷發(fā)展的，往往近期的需要與遠期目標存在一定矛盾，應當在解決電網(wǎng)近期存在問題，加強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的同時，結(jié)合中、遠期目標網(wǎng)架，做到統(tǒng)籌安排，合理布局。本文淺述了電網(wǎng)分區(qū)的基本情況及分區(qū)間的負荷轉(zhuǎn)移，希望能夠起到拋磚引玉的作用，與各位同行進行粗淺的探討、交流。
　　
　　參考文獻
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