地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展初期電磁環(huán)網(wǎng)弱開環(huán)方式的探討

楊寶起

（新疆天富熱電股份有限公司電力調(diào)度所，新疆 石河子 832000）

隨著電源項目和輸變電項目的大量投產(chǎn)，220kV電網(wǎng)建設初期電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，110kV電網(wǎng)短路電流水平亦穩(wěn)步上升，電磁環(huán)網(wǎng)的存在及其短路電流增加相互之間日益突出的矛盾，已成為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行過程中面臨和需亟待解決的首要問題。110kV電網(wǎng)短路電流水平原則按40kA控制，為了限制110kV電網(wǎng)短路電流水平，在220kV電網(wǎng)為完善期間110kV電網(wǎng)將分片運行。

對電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)并實現(xiàn)電網(wǎng)分層分區(qū)供電是控制短路電流的十分經(jīng)濟、有效的方法。合理的220kV/110kV電網(wǎng)分區(qū)供電方案需要有合適的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)作支撐，在220kV和110kV局部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)尚不完善的情況下，解環(huán)運行往往難以實現(xiàn)，此時若實施110kV電網(wǎng)解開電磁環(huán)網(wǎng)，電網(wǎng)的局部的安全性和可靠性可能會受到影響。在這種過渡情況下怎樣能夠滿足既能將電網(wǎng) 110kV短路電流限制到 40kA以下，又不解環(huán)運行以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行呢?本文將以石河子天富熱電電網(wǎng)為例，就弱開環(huán)形式進行探討。

1 石河子天富熱電電網(wǎng)開環(huán)基本原則及條件

隨著220kV網(wǎng)架的建設不斷進行及地區(qū)110kV電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大。110kV電網(wǎng)分層分區(qū)運行是電網(wǎng)發(fā)展的必然。通過電網(wǎng)分層分區(qū)運行，不但可以解決220kV/110kV電磁環(huán)網(wǎng)在線路N-1或N-2方式下潮流轉(zhuǎn)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(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，便于實現(xiàn)分區(qū)解列，有效地構(gòu)筑安全穩(wěn)定第3道防線；同時可以減小系統(tǒng)短路電流，解決局部電網(wǎng)的短路電流超標問題。

由于電網(wǎng)發(fā)展的復雜性和多樣性，將已有電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)，實現(xiàn)分層分區(qū)運行需要綜合考慮多種因素，比如：何時解環(huán)、在何處解環(huán)、如何分區(qū)等問題。為了應對日益增大的110kV電網(wǎng)短路電流及減輕220kV/110kV電磁環(huán)網(wǎng)運行對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行所產(chǎn)生的威脅，天富熱電股份有限公司制定了220kV/110kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)基本原則，在條件允許的情況下，將逐步解開220kV/110kV電磁環(huán)網(wǎng)。

2 110kV電網(wǎng)分區(qū)解環(huán)的基本原則

1）以一個 220kV變電站作為主要供電電源，并配合本地區(qū)內(nèi)部的大容量發(fā)電廠，將110kV電網(wǎng)劃分為若干個相對獨立的供電分區(qū)；各供電分區(qū)短路電流水平應控制在合理范圍，且區(qū)內(nèi)任意單一故障，系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定運行。

2）采取分區(qū)供電方案后，220kV電網(wǎng)及各供電分區(qū)應有足夠的安全穩(wěn)定性和供電可靠性。

3）采取分區(qū)供電的方案后，各供電分區(qū)應具有足夠的供電可靠性，應保證作為主要供電中心的220kV變電站主變，110kV送入線路、供電分區(qū)內(nèi)的110kV變電站主變、110kV線路及電源在N-1下不過載，滿足電網(wǎng)安全評估要求。110kV變電所應有不同方向的電源供電。失去一個方向電源后，另一個方向電源應保證供給全部所需電力。

3 電網(wǎng)解環(huán)實例分析——石河子電網(wǎng)現(xiàn)狀

1）石河子地區(qū)電網(wǎng)為地方電網(wǎng)，由天富公共電網(wǎng)（天富集團所屬及經(jīng)營，以下簡稱天富電網(wǎng)）。截至2011年底，天富電網(wǎng)通過城東～瑪納斯電廠雙回110kV線路與新疆電網(wǎng)相連，是八師石河子市的主要供電實體，天富電網(wǎng)除供帶農(nóng)八師所轄范圍外，還供帶鄰近的瑪納斯縣、沙灣縣的部分區(qū)域；預計2012年底石河子電網(wǎng)總裝機容量將達到2759.55MW，其中：火電 2634.55MW，水電125.05MW。220kV變電站1座，變電容量840MVA，110kV降壓變電站20座，變壓器38臺，總變電容量1475.5MVA。35kV降壓變電站27座，變壓器46臺，總變電容量347.4MVA。

2012年石河子電網(wǎng)最大供電負荷預計將達到1054MW左右，發(fā)生在8月份，最小供電負荷預計在380MW，預計發(fā)生在2月份。最大日峰谷差預計在200MW左右。

2）根據(jù)石河子地區(qū)電網(wǎng)2012年社會用電量預測確定2012年石河子地區(qū)計劃發(fā)電量81.2億kW· h時，天富水電廠計劃發(fā)電量4.6億kW·h，天富火電計劃發(fā)電量25.6億kW·h，國能投資公司（包括天河電廠、十戶灘熱電廠、西營熱電廠、炮臺熱電廠、新安熱電廠）計劃發(fā)電量 51億 kW·h。2012年上半年石河子電網(wǎng)（不含天業(yè)自備電網(wǎng)）總裝機容量為：1024.55MW，三季度可達到1624.55MW，年底可達到2749.55 MW，最大可調(diào)容量1410MW。檢修及事故情況下無備用容量。

石河子電網(wǎng)現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1

據(jù)石河子電網(wǎng)現(xiàn)狀接線提出以下 3種解環(huán)方案，分析比對如下。

方案一：

解環(huán)點：城東—東泉、城東—東明 T、西電—城北；石河子電網(wǎng)開環(huán)點分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2

方案二：

解環(huán)點：綠洲—明綠T雙回線、泉變—東泉、泉變—城北；石河子電網(wǎng)開環(huán)點分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3

方案三：

解環(huán)點：綠洲—明綠T雙回線、泉變—莫變、泉變—十戶；石河子電網(wǎng)開環(huán)點分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4

表1 解環(huán)前后短路電流比對結(jié)果

表2 不解環(huán)和三種解環(huán)方案比對

（續(xù)）

4 小結(jié)

不解環(huán)和三種解環(huán)方案比對見表2。通過比對得出，解環(huán)后短路電流水平有所降低，110kV電網(wǎng)網(wǎng)架強度減弱，暫態(tài)穩(wěn)定性減弱，但鑒于目前石河子電網(wǎng)220kV網(wǎng)架較為薄弱，建議仍保持合環(huán)運行；若需要解環(huán)，推薦方案三，石河子主網(wǎng)存在 110kV多環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，較前兩種方案可靠性更高。方案以徹底解決220kV/110kV電磁環(huán)網(wǎng)問題，充分發(fā)揮高一級電壓等級的輸電能力，使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，并有效減小系統(tǒng)短路電流。

5 建議

1）在研究采用弱開環(huán)方式時，要對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、潮流分布并結(jié)合短路電流水平進行分析，找出潮流分布較輕且提供短路電流較大的聯(lián)絡線。

2）在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成的過渡時期，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不滿足開環(huán)條件，可采用弱開環(huán)方式來限制電網(wǎng)短路電流，該方式還可減輕對電網(wǎng)安全運行的影響。

3）弱開環(huán)方式應用于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完善的過渡時期，待電網(wǎng)結(jié)構(gòu)滿足開環(huán)條件時，則實施解環(huán)

[1]電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則.中華人民共和國經(jīng)濟貿(mào)易委員會2001年4月28日頒布.

[2]《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導則》（SD 325-89,試行）.中華人民共和國能源部1989年3月20日發(fā)布.

[3]《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計算規(guī)定》,國家電網(wǎng)公司.

[4]白宏坤,李干生.《關(guān)于電磁環(huán)網(wǎng)弱開環(huán)方式的探討》.

[5]《提高石河子電網(wǎng)安全和穩(wěn)定性綜合對策研究》電科院.