晉中電力設(shè)計(jì)院 王存玉

1.電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定，我們通常情況下以三級(jí)來(lái)表示電力系統(tǒng)承受擾動(dòng)能力，即：保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電；第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷；第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失?？陀^上來(lái)說(shuō)，在我們電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃伊始，通常情況下都是按照第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要目標(biāo)在于最大限度的保證系統(tǒng)的在多種擾動(dòng)情況出現(xiàn)的情況下，核心元件不會(huì)受到影響，保證電網(wǎng)的正常供電能力。在本文中所提及的擾動(dòng)情況，主要有如下幾種較為典型：

a)任何線路單相瞬時(shí)接地故障重合成功；

b)同級(jí)電壓的雙回線或環(huán)網(wǎng)，任一回線單相永久故障重合不成功及無(wú)故障三相斷開(kāi)不重合；

c)同級(jí)電壓的雙回線或環(huán)網(wǎng)，任一回線三相永久故障斷開(kāi)不重合；

d)任一發(fā)電機(jī)跳閘或失磁；

e)受端系統(tǒng)任一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行；

f)任一大負(fù)荷突然變化；

g)任一交流聯(lián)絡(luò)線路故障或無(wú)故障斷開(kāi)不重合[1]；

h)直流輸電線路單極故障。

同桿架設(shè)的現(xiàn)象在當(dāng)前用電日益緊張的供電環(huán)境下應(yīng)用日益頻繁，但是客觀上來(lái)說(shuō)，如果在這種假設(shè)方式的線路上出現(xiàn)問(wèn)題，尤其是同桿異名相故障的出現(xiàn)，在一定程度上將會(huì)導(dǎo)致雙回線路同時(shí)起跳的情況，這對(duì)于用電安全是非常有害的。這就在客觀上要求我們必須在設(shè)計(jì)的過(guò)程中滿足第二級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，具體的擾動(dòng)包括：

a)單回線單相永久性故障重合不成功即無(wú)故障三相斷開(kāi)不重合；

b)任一段母線故障；

c)同桿并架雙回線的異名兩相同時(shí)發(fā)生單相接地故障重合不成功，雙回線三相同時(shí)跳開(kāi)[2]；

d)直流輸電線路雙極故障。

從上述情況中我們可以得知，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，不同標(biāo)準(zhǔn)是非常常見(jiàn)的情況，因此在實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，為了最大限度的保證運(yùn)行的有效性和安全性，必須是設(shè)計(jì)規(guī)劃的過(guò)程中就對(duì)日后可能發(fā)生的生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行中考慮的問(wèn)題。

2.送端電網(wǎng)電源接入電網(wǎng)方

2.1 發(fā)電機(jī)—變壓器—線路的單元接線方式

送端電網(wǎng)存在著大量的發(fā)電機(jī)組，一方面為了滿足本地區(qū)的用電需求，另一方面則是大規(guī)模輸送電量。大容量機(jī)組的接入電網(wǎng)方式對(duì)送端電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響較大。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的阻抗遠(yuǎn)大于升壓變的阻抗和線路的阻抗，基于這一情況，在客觀上必然對(duì)電網(wǎng)的暫態(tài)功能的整體穩(wěn)定性造成非常嚴(yán)重的負(fù)面影響。為了進(jìn)一步加強(qiáng)發(fā)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，通常情況下都是通過(guò)雙母線連接的方式，來(lái)為故障檢修過(guò)程中的順利生產(chǎn)提供支持。但是必須要認(rèn)識(shí)到，這種接線方式雖然能夠有效的提升發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組的可靠性，同樣也會(huì)對(duì)電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性造成一定的負(fù)面問(wèn)題。而如本文索亞就的，采用發(fā)電機(jī)—變壓器—線路的單元接線方式直接接入系統(tǒng)的樞紐變電所，則能夠?qū)ι鲜鰡?wèn)題的解決提供一個(gè)較好的途徑，不僅僅能夠有效的保證輸電容量，同樣也不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，即使線路發(fā)生故障，也能夠保證較好的暫態(tài)穩(wěn)定性。

2.2 分層原則

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們對(duì)于送端電網(wǎng)，必須根據(jù)500kV和220kV電壓等級(jí)的輸送能力，針對(duì)不同電廠在容量上的不同，將其接入不同的電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)上，從而保證用電平衡和用電穩(wěn)定。在滿足送電段區(qū)域用電的前提下，我們應(yīng)將將大容量機(jī)組接入500kV的電網(wǎng)，這樣做的優(yōu)勢(shì)主要是以下幾點(diǎn)：

(1)如果將大容量機(jī)組接入220kV等級(jí)電網(wǎng)，那么在實(shí)際的操作和應(yīng)用過(guò)程中，整體輸電線路的增加是一種必然情況，這將直接增加后期維護(hù)和管理的難度。而直接接入500kV高壓網(wǎng)絡(luò)則能夠最大限度的降低線路數(shù)量。

(2)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性下降，由于輸電出線的增加，對(duì)于靠近電源側(cè)的故障期間，機(jī)組在故障期間獲得的加速功率增大，不利于系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。

(3)在一定程度上將會(huì)限制短路電流，而如果將其直接接入500kV高壓網(wǎng)絡(luò)，則能夠有效的提升電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性和可靠性。一般情況下，在發(fā)電廠內(nèi)最好不設(shè)向地區(qū)供電的出現(xiàn)和聯(lián)絡(luò)變，最好是通過(guò)數(shù)量相對(duì)較少的輸送線直接接入最近樞紐點(diǎn)[3]。

3.送端電網(wǎng)與受端電網(wǎng)的互聯(lián)

3.1 暫態(tài)功角穩(wěn)定問(wèn)題

如果送端電網(wǎng)通過(guò)500kV輸電線路將發(fā)電機(jī)組的電力輸送至受端系統(tǒng)，加速功率是客觀存在的，必然對(duì)輸電電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成破壞。

3.2 熱穩(wěn)定問(wèn)題

當(dāng)電網(wǎng)中存在電磁環(huán)網(wǎng)時(shí)，高一電壓等級(jí)元件某單一元件故障切除后對(duì)低一級(jí)電壓等級(jí)電網(wǎng)造成的熱穩(wěn)定問(wèn)題較對(duì)本級(jí)電網(wǎng)元件帶來(lái)的熱穩(wěn)定問(wèn)題要嚴(yán)重的多。對(duì)于送端電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，送端電網(wǎng)向受端電網(wǎng)輸送功率時(shí)，是通過(guò)電網(wǎng)最高等級(jí)的電壓輸送；但與此同時(shí)，送端電網(wǎng)滿足自身電網(wǎng)的用電需求是通過(guò)低一級(jí)的電網(wǎng)供電，當(dāng)二級(jí)電網(wǎng)通過(guò)變壓器相聯(lián)時(shí)，將形成電磁環(huán)網(wǎng)。

除此之外，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，電磁環(huán)網(wǎng)是客觀存在的，尤其是輸電走廊不斷縮小的過(guò)程中，同雙回500kV線路的廣泛應(yīng)用，更是直接對(duì)220kV電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性能造成了非常嚴(yán)重的負(fù)面影響。

4.結(jié)語(yǔ)

在本文中重點(diǎn)對(duì)送端電網(wǎng)電源的接入、送端電網(wǎng)內(nèi)部電網(wǎng)的連接等輸電網(wǎng)中的核心問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)的研究和探索，并對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中送電段和受端電網(wǎng)的連接問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)這一過(guò)程中必須給予重視的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。筆者認(rèn)為，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，只有充分的考慮到電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性性能，才能夠真正意義上的保證電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。

[1]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京:水利電力出版社,1995.

[2]王正風(fēng),陳實(shí),葛斐等.500kV淮宿變電站投運(yùn)對(duì)安徽電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響[J].中國(guó)電力,2008,41(8):8-11.

[3]王錫凡.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析[M].北京:科學(xué)出版社,2003.