嘉興220 kV電網中期運行分區(qū)方式研究

楊曉雷，葉琳，張靜煒

（1．嘉興電力局，浙江嘉興314033；2．浙江電力調度控制中心，杭州310007）

嘉興220 kV電網中期運行分區(qū)方式研究

楊曉雷1，葉琳2，張靜煒1

（1．嘉興電力局，浙江嘉興314033；2．浙江電力調度控制中心，杭州310007）

針對嘉興220 kV電網分區(qū)現狀及存在問題，結合嘉興電網發(fā)展規(guī)劃，對嘉興220 kV電網中期運行的分區(qū)方式進行研究分析，提出了分階段逐步完善的分區(qū)運行方式，以適應實際電網安全可靠運行的需要。

500 kV；220 kV；分區(qū)方式；短路電流

0 引言

隨著浙江電網大量電源的投產和500 kV主網架的逐步擴張和完善，一方面地區(qū)220 kV電網網架結構得到了增強和改善，另一方面也使220 kV電網短路電流，尤其是500 kV變電站220 kV母線的短路電流水平提升較快。為了限制220 kV電網的短路容量，消除不利于電網安全和穩(wěn)定運行的電磁環(huán)網，實行500 kV/220 kV電網分層分區(qū)運行勢在必行[1-5]。

電網分區(qū)解環(huán)工作需要提前規(guī)劃，并分階段逐步實施。本文主要針對嘉興220 kV電網運行現狀，結合嘉興地區(qū)2~3年內將新增的電源點建設情況（主要是500 kV變電站和接入220 kV電網的發(fā)電廠）及功率輸配要求，對嘉興220 kV電網中期運行的分區(qū)方式進行研究分析，逐步理順結構，以適應實際電網安全可靠運行需要，并與遠景規(guī)劃銜接。

1 電網分區(qū)的思路及原則

1.1 電網分區(qū)的思路

隨著500 kV電網結構的加強及地區(qū)220 kV電網規(guī)模的不斷擴大，220 kV電網分區(qū)運行是電網發(fā)展的必然。通過電網分區(qū)解環(huán)運行，不但可以切實減小系統(tǒng)短路電流，有效解決局部220 kV電網短路電流超標問題，同時可以解決500 kV/ 220 kV電磁環(huán)網在線路N-1或N-2方式下潮流轉移導致的熱穩(wěn)定問題，充分發(fā)揮高一級電壓等級的輸電能力。而且可以使電網結構清晰、層次分明，便于實現分區(qū)解列，有效構筑安全穩(wěn)定的第三道防線。

目前嘉興電網仍處于不斷發(fā)展過程中，從電網中長期規(guī)劃來看，嘉興地區(qū)內500 kV變電站落點及500 kV網架還將有較大的調整和完善，因此，嘉興220 kV電網中期分區(qū)運行需要綜合考慮多種因素，比如分區(qū)時間點的確定、分區(qū)斷面及分區(qū)方式的選擇等，從而解決220 kV電網短路電流超標及局部斷面潮流控制問題，逐步適應電網的遠景規(guī)劃目標。

1.2 電網分區(qū)的基本原則

220 kV電網分區(qū)運行應依據以下基本原則：

（1）分區(qū)運行應優(yōu)先考慮消除對浙江電網500 kV主網架安全運行不利的電磁環(huán)網。

（2）選擇分區(qū)方式應盡可能避免500 kV單臺主變壓器形成的獨立供區(qū)，分區(qū)后應滿足220 kV電網N-1方式下的供電可靠性要求。

（3）分區(qū)時應滿足220 kV網絡的轉供能力，以適應主要設備檢修方式或故障情況下的電網互供能力。

（4）在滿足短路電流水平要求及電網安全穩(wěn)定運行條件時，應盡可能少開斷分區(qū)線路，以減少輻射型220 kV同桿雙線終端變電站的數量，提升電網供電可靠性。

2 嘉興220 kV電網分區(qū)現狀及存在問題

2.1 嘉興220 kV電網分區(qū)現狀

嘉興電網位于浙江電網北部，是浙江電網與上海電網間區(qū)域聯絡的重要通道，區(qū)域內有秦山核電站及嘉興發(fā)電廠等華東電網及浙江電網的重要電源基地。截至2010年底，嘉興電網現有500 kV變電站3座，分別為王店變電站（3×750 MVA）、汾湖變電站（2×750 MVA）、由拳變電站（2×1 000 MVA）；220 kV變電站共24座；220 kV并網電廠2座，分別為嘉興發(fā)電廠一期（2×300 MW）、秦山核電站一期（1×320 MW）。

由于嘉興電網區(qū)域內的220 kV電源較少，主要依靠500 kV變電站作為功率來源。隨著500 kV由拳變電站于2009年順利投產及其220 kV送出線路的逐步完善，王店變電站與由拳變電站、王店變電站與汾湖變電站之間分別形成了“日”字形的220 kV雙環(huán)網結構。2010年嘉興地區(qū)220 kV電網結構如圖1所示。

在網架結構逐步增強的同時，220 kV短路電流的問題更加突出，為電網的初步分區(qū)運行創(chuàng)造了條件。在由拳變電站投產后，為了抑制220 kV短路電流超標問題，綜合考慮電網潮流分布情況后，采取了開斷部分220 kV線路（圖1中虛線所示）的方式，對嘉興220 kV電網進行了初步分區(qū)運行。表1為嘉興220 kV電網2010年分區(qū)前后相關站點的短路電流水平。

圖1 2010年嘉興220 kV電網結構

表1 2010年分區(qū)前后相關站點的短路電流水平

2.2 現有分區(qū)方式存在的問題

（1）分區(qū)后，隨著220 kV電網供電結構的改變，秦山二、三期核電送出功率將無法通過王店變電站就地消納，加之汾湖變電站與上海間聯絡通道潮流方向改為受入，使秦山二、三期經由王店變電站、由拳變電站、喬司變電站通向浙南地區(qū)的500 kV輸電通道的穩(wěn)定問題更為突出。

（2）分區(qū)后，在由拳變電站獨立供區(qū)主變壓器檢修情況下，需要重新與王店變電站220 kV雙回聯絡通道合環(huán)運行，同時為抑制王店變電站短路電流，需陪停王店變電站1臺主變壓器，方式調整較為復雜。

（3）分區(qū)后，嘉興電網220 kV同桿雙回線路供電終端變電站數量增至13座，供電可靠性受到較大影響。

（4）分區(qū)后，部分地區(qū)內220 kV變電站分屬多個供區(qū)（最多情況下分屬3個不同供區(qū)），使下級電網方式安排及調整較為復雜。

（5）分區(qū)后，因由拳變電站缺乏有效的電源支撐，使供區(qū)內220 kV電壓在負荷峰谷時段電壓變化較大，出現負荷高峰時段220 kV末端電網電壓偏低和低谷時段電壓偏高的情況。

3 電網規(guī)劃及中期運行分區(qū)方式研究

3.1 電網規(guī)劃

根據規(guī)劃，十二五期間嘉興500 kV電網將新增2個落點，分別為500 kV桐鄉(xiāng)變電站、洪明變電站。同時隨著500 kV方家山核電機組及輸電工程的逐步建成投產，將進一步理順秦山核電機組送出通道，也將使嘉興電網500 kV網架初步形成“口”字形環(huán)網運行，電網結構更加堅強合理。圖2為2015年的嘉興電網500 kV網架結構。

圖2 2015年嘉興電網500 kV網架結構

2015年，嘉興220 kV電網將規(guī)劃31座220 kV變電站，網架結構進一步完善。隨著500 kV落點的逐步投產，嘉興220 kV電網短路電流水平進一步提升，也更有必要對嘉興220 kV電網進行分區(qū)方式調整。

3.2 電網中期運行分區(qū)方式

3.2.1 2013年分區(qū)方式

2013年底前，隨著方家山核電輸電線路工程的建成投產，秦山核電機組送出通道并網點由王店變電站逐步調整至由拳變電站，現有分區(qū)方式下500 kV通道熱穩(wěn)定受限問題將得到解決，同時也將改善由拳變電站供區(qū)內的電壓狀況。盡管嘉興電網500 kV網架結構調整較大，但由于500 kV無新增落點，僅汾湖變電站于2012年新增500 kV主變壓器1臺（1×1 000 MVA），嘉興220 kV電網總體無較大調整，各站點短路電流變化不大，仍將維持原有分區(qū)方式運行。

3.2.2 2014年分區(qū)方式

2014年，500 kV桐鄉(xiāng)變電站（2×1 000 MVA）將建成投產，隨著其220 kV配套線路的逐步投產，將對嘉興220 kV電網分區(qū)方式產生較大影響。結合桐鄉(xiāng)變電站投產初期220 kV配套線路（主要為桐鄉(xiāng)-梧桐、桐鄉(xiāng)-安興）情況，需考慮與相鄰供區(qū)互聯運行，以增強網架結構，充分利用其主變壓器容量，均衡各500 kV主變壓器負載水平。根據電網實際規(guī)劃，在桐鄉(xiāng)變電站、由拳變電站、王店變電站供區(qū)及王店變電站與汾湖變電站供區(qū)間，將形成多種分區(qū)調整方案。

（1）桐鄉(xiāng)變電站、王店變電站、由拳變電站聯合供區(qū)。

結合桐鄉(xiāng)變電站220 kV配套線路投產情況，可以形成以下2種分區(qū)方式：

方案a：在2010年分區(qū)方式基礎上，開斷由拳-鳳鳴雙回線路，合上鳳鳴-百桃雙回線路，形成桐鄉(xiāng)變電站與王店變電站220 kV間“口”字形（桐鄉(xiāng)-安興-鳳鳴-百桃-王店-梧桐-桐鄉(xiāng)）雙環(huán)網結構運行，同時維持由拳變電站獨立供區(qū)運行。

方案b：在2010年分區(qū)方式基礎上，開斷王店-梧桐雙回線路，將梧桐變電站納入桐鄉(xiāng)變電站供區(qū)；同時在桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站220 kV網架間形成“一”字形（桐鄉(xiāng)-安興-鳳鳴-由拳）互聯分區(qū)結構運行。

以上2種分區(qū)方式下，相關站點的短路電流水平如表2所示。

表2 不同分區(qū)方式下相關站點的短路電流水平

隨著桐鄉(xiāng)變電站的投產及秦山二、三期與方家山核電機組500 kV并網線路的逐步調整，其與王店變電站500 kV間電氣聯系大大減弱，使王店變電站500 kV及220 kV母線短路電流水平明顯下降。但表2的短路電流計算結果表明，方案a環(huán)網結構下，增強了王店變電站220 kV母線與秦山各電廠間的電氣聯系，桐鄉(xiāng)變電站仍將對王店變電站220 kV母線提供較大的短路電流，使王店變電站220 kV母線短路電流嚴重越限。因此，王店變電站與桐鄉(xiāng)變電站220 kV不宜合環(huán)運行，方案a實際實施條件較差。

同時，由于桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站供區(qū)內均無220 kV并網機組，在方案b分區(qū)方式下，桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站形成互聯供區(qū)后，增強了供區(qū)間的互供聯系，提高了供電可靠性；同時，潮流計算表明，相比各自獨立供區(qū)情況，由拳變電站主變壓器負載率由90%下降為70%，桐鄉(xiāng)變電站則由24%提升至45%，桐鄉(xiāng)變電站對由拳變電站起到較大的負荷支撐作用，減輕了由拳變電站獨立供區(qū)情況下主變壓器的負載壓力，提升了桐鄉(xiāng)變電站主變壓器的負載利用率。隨著桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站間聯絡通道的逐步完善，桐鄉(xiāng)變電站尤其是由拳變電站主變壓器檢修方式下方式調整復雜的問題得到緩解。

（2）王店變電站、汾湖變電站聯合供區(qū)。

隨著嘉興電網500 kV網架的調整及桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站間聯合供區(qū)分區(qū)方式的確定，王店變電站主變壓器的負載水平將進一步降低，其與汾湖變電站主變壓器負載不均衡情況更加突出。同時，因王店變電站220 kV母線短路電流水平進一步下降，為新增王店變電站與汾湖變電站間220 kV合環(huán)通道創(chuàng)造了條件。

考慮新增不同合環(huán)通道后，相關站點的短路電流水平如表3所示。

表3 不同合環(huán)通道相關站點的短路電流水平

表3的短路電流結果表明，在王店變電站與汾湖變電站220 kV電網間新增禾城-秀水合環(huán)通道后，各站短路電流水平均可滿足要求，且有一定裕度；同時，潮流計算表明，新增禾城-秀水合環(huán)通道后，王店變電站主變壓器負載率由合環(huán)前的54%提升至68%，汾湖變電站主變壓器負載率則由合環(huán)前81%降至67%，500 kV變電站的主變壓器負載更加均衡。

2014年，500 kV桐鄉(xiāng)變電站投產后，隨著桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站、王店變電站與汾湖變電站220 kV間互聯分區(qū)方式的確定，嘉興220 kV網絡結構逐步加強，220 kV同桿雙回線路供電終端變電站由原來的13座減少至8座，進一步提升了電網供電可靠性，尤其增強了對嘉興市區(qū)及東北部電網在事故情況下的互聯支撐能力；同時，局部供電區(qū)域分屬多個供區(qū)的現象大為緩解，增強了下級電網運行方式的靈活性。

3.2.3 2015年后分區(qū)方式

根據電網規(guī)劃，2016年前后，500 kV洪明變電站（1×1 000 MVA）將建成投產，同時嘉興發(fā)電廠一期擴建機組（1×600 MW）將通過嘉興220 kV電網并網。

相關研究表明，當500 kV主變壓器的Uk（高-中）為12%~18%時，每100 MVA容量向220 kV系統(tǒng)提供的短路電流將達到0.94~1.84 kA；同時，每100 MW的本地機組向500 kV變電站220 kV母線提供約0.6~0.8 kA的短路電流[5-6]。

因此，在以上工程項目投產后，嘉興220 kV電網尤其是王店變電站與汾湖變電站供區(qū)的短路電流水平將進一步提升。但由于王店變電站與汾湖變電站220 kV電網間有秦山核電站及嘉興發(fā)電廠機組并網運行，且在洪明變電站投產后，電廠并網線路均不具備改接條件，將形成王店變電站、洪明變電站、汾湖變電站聯合供區(qū)運行。為了抑制短路電流水平，需要重新考慮開斷禾城-秀水合環(huán)通道，或將汾湖變電站220 kV母線分列運行[7-8]。

同時，在由拳變電站第三臺主變壓器投產后，由拳變電站220 kV母線短路電流水平也將有較大提升，將無法維持桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站間的聯合供區(qū)運行；但隨著桐鄉(xiāng)變電站220 kV配套送出工程的不斷完善，可以適時開斷由拳-鳳鳴雙回線路，使由拳變電站與桐鄉(xiāng)變電站分別恢復獨立分區(qū)運行。

4 結論

（1）在500 kV桐鄉(xiāng)變電站投產前，隨著嘉興電網500 kV網架的不斷調整和完善，浙北電網500 kV通道熱穩(wěn)定受限問題逐步解決，由拳變電站獨立供區(qū)下電壓過高或過低的運行情況也逐步得到改善。但由于沒有新增500 kV落點及220 kV并網機組，相關站點220 kV短路電流水平變化不大，嘉興220 kV電網將維持現有分區(qū)方式。

（2）2014年，桐鄉(xiāng)變電站投產后，嘉興電網500 kV及220 kV網架均有較大變化。根據短路電流及潮流計算分析，宜采用桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站聯合供區(qū)運行，同時新增王店變電站與汾湖變電站聯合供區(qū)間的合環(huán)通道，實現雙環(huán)網運行的分區(qū)方式。

分區(qū)方式調整后，既改善了電網供電N－1結構要求，均衡了各500 kV主變壓器的負載情況，提升輕載主變壓器的利用率，減少了放射型220 kV同桿雙線終端變電站及電源供區(qū)過多的情況，保障了電網的供電安全性和可靠性及下級電網運行靈活性，基本解決了原有分區(qū)方式存在的各種問題；也促進了500 kV與220 kV電網的協調發(fā)展，最大限度地發(fā)揮電網的綜合投資效益。

（3）“十三五”初期，隨著500 kV洪明變電站建成投產及嘉興發(fā)電廠一期擴建機組調整至220 kV電網并網，經過計算分析，嘉興220 kV電網短路電流水平將進一步提升，初步考慮可通過汾湖變電站220 kV母線分列運行的最小變動，來抑制電網短路電流水平的提升，保持王店變電站、洪明變電站及汾湖變電站間220 kV電網供電可靠性。根據電網建設情況，適時恢復由拳變電站與桐鄉(xiāng)變電站獨立分區(qū)運行。具體分區(qū)方式有待500 kV洪明變電站相關配套工程及具體投產時間確定后再進行研究與確定。

[1]DL 755－2001電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則[S]．北京：中國電力出版社，2001.

[2]白宏坤，李干生．鄭州220 kV電磁環(huán)網解環(huán)規(guī)劃研究[J]．電力系統(tǒng)保護與控制，2011，39（7）∶127－132．

[3]周莉梅，范明天，張祖平，等．合肥城市電網電磁環(huán)網解環(huán)分析[J]．電網技術，2008，32（20）∶73－76．

[4]劉樹勇，顧強，張麗娟，等．天津電網中期運行方式研究[J]．繼電器，2008，36（5）∶28－31．

[5]孫維真，葉琳，王超，等．浙江電網網架結構及分層分區(qū)方式研究[J]．浙江電力，2010，29（1）∶4－7．

[6]馬彬，姜明月，王天華．220 kV分區(qū)電網與互聯電網供電能力研究[J]．電網技術，2008，32（增刊1）∶1－4．

[7]葉琳，戴彥．短路電流限制技術在浙江電網的應用[J]．華東電力，2005，33（5）∶23－26．

[8]何肇．關于改善華東電網結構、降低短路容量方案的探討[J]．電網技術，2004，28（2）∶28－31．

（本文編輯：龔皓）

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Research on Medium-term Partitioning Operation Mode of Jiaxing 220 kV Power Grid

YANG Xiao-lei1,YE Lin2,ZHANG Jing-wei1
（1.Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China；2.Z（P）EPC Power Dispatching Center，Hangzhou 310007，China）

Aiming at current status of Jiaxing 220 kV power grid partitioning and the existing problems,the paper,by combining development planning of Jiaxing power grid,investigates and analyzes medium-term partitioning operation mode of Jiaxing 220 kV power grid,and proposes to perfect the partitioning operation mode phase by phase to adapt the actual demand of operation safety and reliability.

500 kV;220 kV;partitioning mode;short circuit current

TM732

：B

：1007-1881（2013）08-0014-05

2013-01-28

楊曉雷（1981-），男，河南扶溝人，工程師，工學碩士，主要從事地區(qū)電網調度與運行方式管理工作。