遼寧電網(wǎng)500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)進(jìn)展及策略

李正文，馮松起，高 凱

(遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

電力系統(tǒng)的電磁環(huán)網(wǎng)，是指不同電壓等級(jí)運(yùn)行的線路，通過(guò)變壓器電磁回路的聯(lián)接而構(gòu)成的環(huán)路。在220 kV電網(wǎng)向500 kV主網(wǎng)架過(guò)渡的初期，由于500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱，為加強(qiáng)電氣聯(lián)系、提高供電可靠性，普遍采取電磁環(huán)網(wǎng)的方式。隨著500 kV主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)以及接入機(jī)組容量的增大，500 kV電網(wǎng)的輸送功率越來(lái)越大，由500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)引起的電網(wǎng)振蕩、熱穩(wěn)定破壞、短路電流超標(biāo)問(wèn)題十分突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)1970～1990年共發(fā)生與高低壓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的穩(wěn)定破壞事故55起，國(guó)外與電磁環(huán)網(wǎng)有關(guān)的大停電事故也時(shí)有發(fā)生［1］，例如，1982年8月4日的比利時(shí)大停電事故與1996年7月2日的美國(guó)西部大停電事故，均由電磁環(huán)網(wǎng)的潮流轉(zhuǎn)移引起，并造成嚴(yán)重的停電影響及負(fù)荷損失。根據(jù)500 kV電網(wǎng)建設(shè)情況，適時(shí)采取電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)措施，是保證電網(wǎng)安全和穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。

1 遼寧電網(wǎng)概況

遼寧電網(wǎng)地處東北電網(wǎng)最南端，是東北電網(wǎng)與華北電網(wǎng)聯(lián)系樞紐，省間已形成2個(gè)500 kV直流輸電通道和3個(gè)500 kV交流輸電通道，即通過(guò)500 kV高嶺換流站與華北電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)背靠背聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)±500 kV伊穆直流與呼盟電網(wǎng)直流聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)4回500 kV線路與吉林電網(wǎng)交流聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)4回500 kV線路與赤峰電網(wǎng)交流聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)2回500 kV線路與通遼電網(wǎng)交流聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)負(fù)荷電源分布及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，遼寧電網(wǎng)分為遼南、遼西、遼寧中北部三大系統(tǒng)［2］。

2 500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

“十一五”前兩年，遼寧電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架建設(shè)進(jìn)展較慢，僅新建500 kV變電站3座，電網(wǎng)供電能力及抵御嚴(yán)重自然災(zāi)害能力仍然不足，2007年發(fā)生了大連電網(wǎng)“3.4”單運(yùn)事故，電網(wǎng)安全運(yùn)行及可靠供電形勢(shì)十分嚴(yán)峻。2008年以來(lái)，遼寧省電力有限公司不斷加快500 kV電網(wǎng)建設(shè)步伐，程家變、丹東北變、黃海變等中南部雙環(huán)網(wǎng)工程以及蒲河變、燕南變等省間電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)工程相繼投產(chǎn)，電網(wǎng)抵御凍雨覆冰等嚴(yán)重自然災(zāi)害的能力顯著增強(qiáng)。目前，遼寧500 kV主干網(wǎng)架基本形成，中南部500 kV雙環(huán)網(wǎng)全面形成，中北部500 kV內(nèi)層環(huán)網(wǎng)初具規(guī)模。

3 500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)進(jìn)展

“十一五”期間，隨著用電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)，遼寧電網(wǎng)最大外送電力比重由2005年的36%上升至2009年的46%，遼吉省間、赤峰外送等省間斷面經(jīng)常滿負(fù)荷運(yùn)行，電網(wǎng)潮流調(diào)整及穩(wěn)定控制措施異常復(fù)雜，由電磁環(huán)網(wǎng)引起的暫態(tài)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定問(wèn)題，成為威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要隱患。結(jié)合500 kV網(wǎng)架建設(shè)進(jìn)展，適時(shí)采取電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)措施，是電網(wǎng)發(fā)展的必經(jīng)之路。

目前，遼寧省間500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)已全部解環(huán)運(yùn)行，由500 kV線路組成的省間受電格局正式形成。

3.1 遼吉省間斷面解環(huán)

遼吉省間斷面是東北電網(wǎng)北電南送的重要通道，由4回500 kV線路和4回220 kV線路組成，500 kV線路事故下的220 kV線路過(guò)載問(wèn)題是制約該斷面輸電能力的主要因素。2009年9月，遼吉省間第4回500 kV線路投產(chǎn)后，220 kV清富線、昌巨線、元中線、云水線解環(huán)，遼吉省間斷面電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行，提高遼吉省間斷面受電能力50萬(wàn)kW(見(jiàn)圖1)。

圖1 遼吉省間斷面電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)示意圖

3.2 赤峰外送斷面解環(huán)

赤峰外送斷面是蒙東赤峰電網(wǎng)向遼西電網(wǎng)輸電的重要通道，由2回500 kV線路和1回220 kV線路組成，其中220 kV寧奎線對(duì)朝陽(yáng)電網(wǎng)供電能力及安全穩(wěn)定影響較大。在500 kV燕南變、220 kV中京變投產(chǎn)后，2010年9月，寧奎線由寧城變空充電至奎德素變，赤峰外送斷面電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行(見(jiàn)圖2)。

3.3 綏中電廠外送通道解環(huán)

綏中電廠裝機(jī)容量為360萬(wàn)kW，通過(guò)3回500 kV線路和1回220 kV線路向遼寧電網(wǎng)送電。2010年11月，500 kV綏高3號(hào)線投運(yùn)后，綏中電廠220 kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)停電，綏中電廠500/220 kV送出通道電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)，提高綏中電廠送出能力40萬(wàn)kW(見(jiàn)圖3)。

4 省內(nèi)電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行情況

隨著500 kV網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聯(lián)系的日益緊密以及220 kV裝機(jī)容量的逐步增加，系統(tǒng)短路容量超標(biāo)問(wèn)題日益突出。在不削弱電網(wǎng)供電可靠性的前提下，兼顧調(diào)度運(yùn)行和遠(yuǎn)期規(guī)劃，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)打開(kāi)220 kV環(huán)網(wǎng)線路或500 kV主變聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，形成以500 kV變電站為支撐的供電分區(qū)，是解決220 kV系統(tǒng)短路容量超標(biāo)問(wèn)題的必然選擇。目前，遼寧電網(wǎng)以行政區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)的分區(qū)供電格局已具雛形，沈陽(yáng)、大連電網(wǎng)內(nèi)部分區(qū)供電格局也正在形成。

4.1 鞍山—遼陽(yáng)電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行

鞍山、遼陽(yáng)電網(wǎng)是遼寧省內(nèi)主要的受端系統(tǒng)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，在500 kV鞍山變投運(yùn)后，遼陽(yáng)變220 kV開(kāi)關(guān)短路容量超標(biāo)問(wèn)題十分突出。為協(xié)調(diào)解決供電能力及短路電流問(wèn)題，實(shí)施了遼陽(yáng)變1號(hào)主變與2、3號(hào)主變解環(huán)運(yùn)行的措施，形成了遼陽(yáng)1臺(tái)主變及王石變、鞍山變向鞍山地區(qū)供電、遼陽(yáng)2臺(tái)主變向遼陽(yáng)地區(qū)供電的分區(qū)供電格局，同時(shí)提高鞍山地區(qū)供電能力50萬(wàn)kW(見(jiàn)圖4)。

4.2 大連—營(yíng)口電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行

大連電網(wǎng)位于遼寧電網(wǎng)的最南端，供電能力不足及供電可靠性低問(wèn)題長(zhǎng)期并存。在500 kV中南部雙環(huán)網(wǎng)及瓦房店變工程投運(yùn)后，大連電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平及供電能力得到根本改善，220 kV熊寶線作為大連—營(yíng)口電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線作用得到明顯弱化。為優(yōu)化大連電網(wǎng)潮流分布，實(shí)施了熊寶線斷引措施，熊寶線解環(huán)運(yùn)行，大連—營(yíng)口電網(wǎng)正式分區(qū)運(yùn)行 (見(jiàn)圖5)。2個(gè)弱聯(lián)系的供電區(qū)域 (見(jiàn)圖7)。

5 電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)及分區(qū)運(yùn)行建議

4.3 大連南—北網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行

2008年以來(lái)，隨著與主網(wǎng)聯(lián)系的不斷加強(qiáng)，大連電網(wǎng)短路容量日趨增大，在500 kV瓦房店變、雁水變以及220 kV甘井子熱電廠投產(chǎn)后，大連地區(qū)短路容量嚴(yán)重超標(biāo)。結(jié)合大連電網(wǎng)遠(yuǎn)期規(guī)劃，將吳屯變220 kV母線分列運(yùn)行，大連電網(wǎng)形成了南、北2個(gè)供電分區(qū) (見(jiàn)圖6)。

4.4 沈陽(yáng)電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行

沈陽(yáng)地區(qū)是遼寧電網(wǎng)重要的負(fù)荷中心，500 kV變電站布點(diǎn)多，220 kV系統(tǒng)裝機(jī)容量大，短路電流水平一直較高。在500 kV蒲河變投產(chǎn)后，沈陽(yáng)電網(wǎng)短路容量超標(biāo)問(wèn)題異常突出，將220 kV沙繁南、北線、祁虎線解環(huán)運(yùn)行后，沈陽(yáng)電網(wǎng)內(nèi)部形成

結(jié)合500 kV內(nèi)外層雙環(huán)網(wǎng)建設(shè)，形成地域分布合理、調(diào)度運(yùn)行靈活、供電可靠的分區(qū)供電格局是“十二五”期間電網(wǎng)規(guī)劃及調(diào)度運(yùn)行部門(mén)的重點(diǎn)課題。在總結(jié)遼寧電網(wǎng)分區(qū)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出以下幾點(diǎn)建議。

a． 全面分析電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)對(duì)提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和降低供電可靠性的雙重影響，既要考慮電磁環(huán)網(wǎng)容易引發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定破壞及短路容量超標(biāo)的不利一面，也要考慮電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行對(duì)提高供電可靠性的有利一面，不為解環(huán)而解環(huán)。

b． 充分考慮分區(qū)方式下500 kV主變檢修及事故臨檢的適應(yīng)性，結(jié)合遼寧電網(wǎng)實(shí)際，參照“鞍山—遼寧電網(wǎng)”分區(qū)運(yùn)行模式，合理配置區(qū)域內(nèi)500 kV主變臺(tái)數(shù)及容量，適當(dāng)考慮跨區(qū)互備能力，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，不為跨區(qū)拉手而專(zhuān)門(mén)建設(shè)拉手線路。

c． 合理引導(dǎo)電源布局，電源建設(shè)應(yīng)按照分區(qū)內(nèi)基本平衡的原則進(jìn)行，盡量避免因電源過(guò)于集中而導(dǎo)致電網(wǎng)被迫分區(qū)運(yùn)行。

d． 優(yōu)先解決電網(wǎng)運(yùn)行矛盾， “十二五”期間，建議加快建設(shè)500 kV利州變、燕州變、南海變、撫順變，盡早提高朝陽(yáng)、遼陽(yáng)、營(yíng)口、鞍山地區(qū)供電能力，及早消除沈陽(yáng)、撫順地區(qū)短路電流超標(biāo)隱患，徹底解決500 kV沙蒲斷面及沈陽(yáng)北部、調(diào)兵山地區(qū)電源外送能力不足的問(wèn)題。

e． 超前分析電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)和分區(qū)運(yùn)行后電網(wǎng)面臨的重點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題，完善保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定和可靠供電的各項(xiàng)措施，及時(shí)修訂相關(guān)預(yù)案，做好應(yīng)急演練，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

電磁環(huán)網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的必然產(chǎn)物，隨著500 kV網(wǎng)架的不斷完善，逐步實(shí)施電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行，是電網(wǎng)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變的必然趨勢(shì)。2008年以來(lái)，遼寧電網(wǎng)發(fā)展方式和運(yùn)行方式均發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，500 kV主干網(wǎng)架基本形成，影響電網(wǎng)供電能力及安全穩(wěn)定水平的電磁環(huán)網(wǎng)問(wèn)題得到了有效解決，為進(jìn)一步加快遼寧電網(wǎng)發(fā)展步伐提供了堅(jiān)強(qiáng)保障。

［1］ 王梅義，吳競(jìng)昌，蒙定中．大電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù) ［M］．北京:中國(guó)電力出版社，2000．

［2］ 遼寧省電力有限公司，2008－2010年度遼寧電網(wǎng)運(yùn)行方式［Z］．