馬 靜, 胡繼堂, 劉 凱, 王 棟, 謝 娟, 屈 鵬

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院, 安徽 合肥 230022; 2.國網(wǎng)安徽省電力公司淮南供電公司, 安徽 淮南 232007)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,電力系統(tǒng)的容量不斷擴大。一般負(fù)荷中心都遠(yuǎn)離電源,需要遠(yuǎn)距離輸送電能。針對遠(yuǎn)距離大容量輸電問題,傳統(tǒng)的解決方法是隨著系統(tǒng)容量的增加而提高系統(tǒng)電壓,即采用更高一級電壓等級來解決由于電網(wǎng)發(fā)展而出現(xiàn)的問題[1-2]。在一個新的更高的電壓等級出現(xiàn)的早期,電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上不可能做到非常堅強,而是一步步完善、加強并日臻合理[3-4]。在這個完善和強化的過程中,為了獲取大的網(wǎng)絡(luò)傳輸功率,合理利用廉價資源,滿足用戶對用電的要求,電力系統(tǒng)需要出現(xiàn)一個或多個電磁環(huán)網(wǎng)運行[5-6]。電磁環(huán)網(wǎng)的存在給現(xiàn)代電網(wǎng)的運行管理帶來麻煩,也給電網(wǎng)的發(fā)展帶來了不確定因素。

目前,淮南220 kV電網(wǎng)已經(jīng)相對成熟,500 kV主網(wǎng)架正在逐步形成和完善,500 kV和220 kV電網(wǎng)間高低壓電磁環(huán)網(wǎng)已經(jīng)形成。隨著淮南500 kV和220 kV電網(wǎng)的發(fā)展和完善,電磁環(huán)網(wǎng)運行有可能引起部分500 kV變電站及一些220 kV樞紐變電站的220 kV母線斷路容量達到或超過斷路器的額定容量,對系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行十分不利[7-9]。因此,實現(xiàn)淮南500 kV/220 kV電網(wǎng)分層分區(qū)運行是必然趨勢。本文結(jié)合淮南電網(wǎng)特點,以淮南2020年夏季高峰預(yù)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),針對220 kV電磁環(huán)網(wǎng)提出一套合理的解環(huán)方案,并在解環(huán)情況下考慮分區(qū)失去上級電源后另一分區(qū)作為備用電源這一典型場景下的供電可靠性,以期為淮南今后順利實施電磁解環(huán)提供參考。

1 解環(huán)的基本原則

電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展及其運行方式變化如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)架發(fā)展及其運行方式變化

在電網(wǎng)發(fā)展的不同階段,電磁環(huán)網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響也不相同,大致可歸納為形成→利大于弊→發(fā)展→弊大于利→消亡[8]等過程。實現(xiàn)分層分區(qū)供電是大電網(wǎng)發(fā)展的方向和目標(biāo)。大電網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵不在于是否應(yīng)解環(huán),而在于如何逐步實施解環(huán)。電網(wǎng)具有多樣性和復(fù)雜性,對不同電網(wǎng)實施解環(huán)需要具備的具體條件往往也不同[10-13]。因此,要根據(jù)不同電網(wǎng)的發(fā)展特點,對電網(wǎng)發(fā)展的不同階段進行詳細(xì)地分析和研究,在明確網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展階段的基礎(chǔ)上,討論電網(wǎng)的運行方式。對于大電網(wǎng),當(dāng)條件還不成熟時,以暫時保持電磁環(huán)網(wǎng)運行為佳;而當(dāng)電磁環(huán)網(wǎng)對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的威脅超過其所能帶來的經(jīng)濟效益時,只要條件成熟,應(yīng)盡早、盡快實施解環(huán)[14-17]。

要合理的實施電磁解環(huán),需要進行潮流、穩(wěn)定性、短路電流、網(wǎng)損等多方面的計算,綜合利弊之后才能作出決策[18-21]。

(1) 分析電磁環(huán)網(wǎng)的構(gòu)成情況,根據(jù)電網(wǎng)分層分區(qū)、方便管理的原則初步確定聯(lián)絡(luò)線后,才可判定應(yīng)斷開的線路。

(2) 開環(huán)后,電網(wǎng)能夠滿足全網(wǎng)負(fù)荷需求,且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理,能夠適應(yīng)不同運行方式下的潮流變化,具有一定的靈活性。另外,潮流分布應(yīng)更為合理,各種運行方式下不應(yīng)出現(xiàn)元件過載現(xiàn)象。

(3) 具有較大的抗干擾能力,符合 N-1(包括正常的檢修方式)要求。

(4) 通過解開電磁環(huán)網(wǎng),降低系統(tǒng)的短路電流,使短路電流達到合理的水平,保證能斷開任何故障的電流。

(5) 斷開聯(lián)絡(luò)線后,保證系統(tǒng)具有較高的安全穩(wěn)定性,對系統(tǒng)進行靜態(tài)穩(wěn)定校驗和暫態(tài)穩(wěn)定校驗,保證系統(tǒng)滿足安全穩(wěn)定要求。

(6) 解環(huán)后,各分區(qū)要有合理的電源分布,分區(qū)的有功平衡得到滿足。對外聯(lián)絡(luò)通道充足合理,分區(qū)間互為備用,防止解環(huán)后分區(qū)大面積停電事故的發(fā)生。

(7) 分區(qū)內(nèi)要有充足的無功補償容量和有效的無功調(diào)節(jié)手段,滿足電壓調(diào)整的要求,保持電壓的穩(wěn)定性。

神經(jīng)纖維瘤病2型新突變位點分析（附1例報告）… ……………………… 俞立強，蔣覺安，蔣建華，等 288

通過上述各指標(biāo)的分析或原則的把握,根據(jù)電磁環(huán)網(wǎng)的實際構(gòu)成情況,以及計算得到的電網(wǎng)運行指標(biāo),即可對電網(wǎng)進行解環(huán)操作。

2 淮南電網(wǎng)概況

2.1 500 kV電網(wǎng)概況

2020年淮南500 kV電網(wǎng)接線如圖2所示。淮南500 kV電網(wǎng)是安徽500 kV電網(wǎng)骨干網(wǎng)架的重要組成部分?；茨?00 kV變電站共有3座,分別為湯莊站、洛廠站和孔店站。

圖2 淮南500 kV電網(wǎng)接線示意

500 kV洛廠站是淮南500 kV電網(wǎng)的重要電源點。洛廠電廠機組示意如圖3所示。圖3中,3#,4#,5#,6#機組直接通過升壓變壓器與500 kV母線相連,1#和2#機組直接通過升壓變壓器與220 kV母線相連,因此500 kV洛廠站并不與淮南220 kV電網(wǎng)直接相連,而是相當(dāng)于500 kV湯莊站和500 kV孔店站之間的過渡點和電源支撐點。

圖3 洛廠電廠機組示意

2.2 220 kV電網(wǎng)概況

2020年淮南220 kV電網(wǎng)接線如圖4所示。

圖4 淮南220 kV電網(wǎng)接線示意

淮南220 kV電網(wǎng)由220 kV華塑站、壽州站、泉大站、金家?guī)X站、八公山站、古溝站等站點及相關(guān)220 kV線路構(gòu)成,主要由500 kV湯莊站、孔店站、顧橋電廠、錢甸電廠、新莊孜電廠、洛廠電廠、華塑電廠、田廠電廠供電?；旧闲纬梢?00 kV湯莊站、孔店站及區(qū)內(nèi)電廠為供電中心的電網(wǎng),結(jié)構(gòu)以環(huán)網(wǎng)為主。

3 淮南電網(wǎng)的解環(huán)

220 kV電網(wǎng)解環(huán)后應(yīng)盡量避免出現(xiàn)放射型網(wǎng)絡(luò)并維持小環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),解環(huán)后對整個系統(tǒng)的潮流分布影響不大,應(yīng)保證解環(huán)后城市電網(wǎng)的供電可靠性和供電安全性無明顯降低。據(jù)此原則,淮南220 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方案如下。

(1) 淮南電網(wǎng)內(nèi)部的解環(huán)方案 斷開220 kV鳳城、南關(guān)線,鳳城側(cè)開關(guān)熱備用;斷開220 kV金家?guī)X、辛東雙回線路,金家?guī)X側(cè)開關(guān)熱備用;斷開220 kV園區(qū)、古溝雙回線路,園區(qū)側(cè)開關(guān)熱備用;新建220 kV洛廠、金家?guī)X雙回線路;新建220 kV壽州、萬崗雙回線路。

(2) 淮南電網(wǎng)與外部電網(wǎng)解環(huán)方案 斷開220 kV樂土、蒙城雙回線路,蒙城側(cè)開關(guān)熱備用;斷開220 kV洛廠、韭山線,洛廠側(cè)開關(guān)熱備用;斷開220 kV洛廠、四里河線,洛廠側(cè)開關(guān)熱備用;斷開220 kV泉大、田廠線,田廠側(cè)開關(guān)熱備用。

解環(huán)后淮南220 kV電網(wǎng)劃分為兩個分區(qū),分別為湯莊分區(qū)和孔店分區(qū),其中田廠、洛河站劃出淮南電網(wǎng)。分區(qū)后的電網(wǎng)接線如圖5所示。

圖5 220 kV電網(wǎng)解環(huán)后接線示意

解環(huán)前后主要線路有功潮流對比如表1所示。主要站點電壓對比如圖6所示。對比結(jié)果顯示,解環(huán)前后湯莊分區(qū)線路潮流以及各變電站母線電壓均沒有發(fā)生大的變化;孔店分區(qū)線路潮流變化較大,變電站母線電壓略微下降,但潮流和電壓都保持在正常范圍內(nèi),且潮流分布更為合理。

表1 解環(huán)前后主要線路有功潮流對比 MW

圖6 解環(huán)前后220 kV變電站母線電壓對比

4 典型場景下淮南電網(wǎng)運行措施

解環(huán)后,淮南220 kV電網(wǎng)被劃分為湯莊、孔店兩個分區(qū)。本文考慮一個分區(qū)500 kV變電站完全故障退出運行,另一分區(qū)為備用電源通過聯(lián)絡(luò)通道供電,并對運行措施及運行結(jié)果進行分析。

4.1 孔店分區(qū)500 kV變電站完全故障退出運行情況分析

淮南220 kV電網(wǎng)孔店分區(qū)500 kV變電站完全故障退出運行后,220 kV湯莊分區(qū)作為備用電源,通過聯(lián)絡(luò)通道供電。聯(lián)絡(luò)通道選擇淮南220 kV電網(wǎng)內(nèi)部解環(huán)線路,即鳳城—南關(guān)單回線路、金家?guī)X—辛東雙回線路、園區(qū)—古溝雙回線路。

湯莊分區(qū)作為孔店分區(qū)備用電源后,淮南220 kV電網(wǎng)線路潮流變化較大,但都在合理范圍內(nèi),未發(fā)生元件過載現(xiàn)象。各220 kV變電站母線電壓下降較大,絕大多數(shù)站點電壓都不在合理范圍內(nèi)。因此,只有湯莊分區(qū)作為備用電源不足以滿足整個淮南220 kV網(wǎng)絡(luò)的正常運行。湯莊分區(qū)作為備用電源時變電站母線電壓與故障前電壓對比如圖7所示。

圖7 湯莊分區(qū)作為備用電源時變電站母線電壓與故障前電壓對比

通過分析發(fā)現(xiàn),孔店分區(qū)華塑站無功負(fù)荷較大,只靠華塑熱機電廠的無功出力遠(yuǎn)不能滿足該站的無功負(fù)荷需求,因此需要在華塑站就地補償無功以減小整個220 kV網(wǎng)絡(luò)對該站的無功輸送,從而提高網(wǎng)絡(luò)電壓。在就地補償無功后,各220 kV變電站母線電壓明顯回升,且母線電壓都在合理范圍內(nèi)。華塑站就地?zé)o功補償情況下,湯莊分區(qū)作為備用電源時變電站母線電壓與故障前電壓對比如圖8所示。

圖8 華塑站就地?zé)o功補償情況下湯莊分區(qū)作為備用電源時變電站母線電壓與故障前電壓對比

因此,當(dāng)淮南220 kV電網(wǎng)孔店分區(qū)500 kV變電站完全故障退出運行時,在華塑站就地?zé)o功補償?shù)那闆r下,湯莊分區(qū)作為備用電源可以滿足整個淮南220 kV網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

4.2 湯莊分區(qū)500 kV變電站完全故障退出運行情況分析

淮南220 kV電網(wǎng)湯莊分區(qū)500 kV變電站完全故障退出運行后,220 kV孔店分區(qū)作為備用電源通過聯(lián)絡(luò)通道供電。聯(lián)絡(luò)通道選擇淮南220 kV網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部解環(huán)線路,即鳳城—南關(guān)單回線路、金家?guī)X—辛東雙回線路、園區(qū)—古溝雙回線路。

孔店分區(qū)作為湯莊分區(qū)備用電源時,220 kV網(wǎng)絡(luò)潮流變化較大,但潮流都在合理范圍內(nèi),未發(fā)生元件過載現(xiàn)象。與故障前相比,湯莊分區(qū)220 kV變電站母線電壓下降較大,但是電壓都在合理范圍內(nèi)。因此,只有孔店分區(qū)作為湯莊分區(qū)備用電源時,才可以滿足整個淮南220 kV網(wǎng)絡(luò)的正常運行?？椎攴謪^(qū)作為備用電源時變電站母線電壓與故障前電壓對比如圖9所示。

圖9 孔店分區(qū)作為備用電源時變電站母線電壓與故障前電壓對比

5 結(jié) 論

(1) 通過對淮南電網(wǎng)電磁環(huán)網(wǎng)的分析,根據(jù)文中所提解環(huán)原則,分步分階段解環(huán),實現(xiàn)了電網(wǎng)的分層分區(qū)運行。仿真結(jié)果表明,解環(huán)分區(qū)后電網(wǎng)220 kV母線短路電流減小,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加合理,典型場景下兩個分區(qū)可以互為備用,保障了供電的可靠性。

(2) 根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展特點,在電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)條件發(fā)展成熟后,電網(wǎng)宜盡早、盡快實施電磁解環(huán),以降低電網(wǎng)短路電流,提高電網(wǎng)的供電能力,保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

(3) 220 kV電網(wǎng)電磁解環(huán)需要根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展情況分步分階段實施,各個發(fā)展階段的解環(huán)方案應(yīng)保持一定的前后延續(xù)性。