內(nèi)蒙古電網(wǎng)向陜西電網(wǎng)供電安全自動(dòng)裝置方案分析

張 婷 馬維旺 王志剛

（內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 01100002200）

1 陜西有色項(xiàng)目概況

陜西有色鋁鎂公司在榆林市建設(shè)年產(chǎn)60萬(wàn)噸鋁鎂合金生產(chǎn)線及配套年產(chǎn)800萬(wàn)噸煤炭和5×330MW自備發(fā)電機(jī)組。目前年產(chǎn)4×330MW發(fā)電機(jī)組和1040MW負(fù)荷已經(jīng)投產(chǎn)。

由于陜西榆林電網(wǎng)目前沒有220kV電壓等級(jí)，所以陜西有色電廠現(xiàn)投產(chǎn)4×330MW機(jī)組通過至內(nèi)蒙古電網(wǎng)川掌220kV變電站的雙回220kV線路并入內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)。

后續(xù)待內(nèi)蒙古電網(wǎng)川掌500kV變電站建成之后，陜西有色電廠將改接入川掌500kV變電站，隨著榆林地區(qū)負(fù)荷的增長(zhǎng)在沿線將建設(shè)曹家灘、埝溝、孤山、錦界、溫家峁等多個(gè)220kV變電站，逐步形成榆林220kV電網(wǎng)。

2 陜西榆林有色項(xiàng)目供電現(xiàn)狀

陜西榆林有色項(xiàng)目目前通過雙回220kV線路接至內(nèi)蒙古電網(wǎng)川掌220kV變電站。該項(xiàng)目目前負(fù)荷容量約1040MW，并建設(shè)有5×330MW機(jī)組工程作為項(xiàng)目的自備電廠。該項(xiàng)目到達(dá)規(guī)劃規(guī)模時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)機(jī)組采用4投1備方式，保證自身出力與負(fù)荷相匹配［2］。

3 電氣計(jì)算

3.1 計(jì)算前提

根據(jù)陜西榆林電網(wǎng)與內(nèi)蒙古電網(wǎng)購(gòu)電協(xié)議，正常運(yùn)行時(shí)陜西榆林地區(qū)電網(wǎng)不向內(nèi)蒙古電網(wǎng)提供潮流，內(nèi)蒙古電網(wǎng)通過川掌220kV變向陜西榆林電網(wǎng)輸送不低于300MW的電力，因此需要陜西榆林有色項(xiàng)目各臺(tái)機(jī)組根據(jù)實(shí)際負(fù)荷對(duì)出力經(jīng)行調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷與機(jī)組出力的自身平衡［3］。

3.2 計(jì)算范圍

由于陜西榆林有色項(xiàng)目通過雙回220kV線路由川掌220kV變接帶時(shí)，川掌220kV變至有色220kV雙回路線發(fā)生N-1斷線故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)影響最大，因此，本次計(jì)算針對(duì)該故障方式進(jìn)行了電氣計(jì)算。

3.3 計(jì)算條件

電氣計(jì)算中考慮以下計(jì)算條件：

①本報(bào)告中計(jì)算水平年按2014年考慮。

②計(jì)算程序：采用中國(guó)電力科學(xué)研究院引進(jìn)開發(fā)的《BPA潮流程序》、《BPA暫態(tài)穩(wěn)定程序》進(jìn)行計(jì)算。

③發(fā)電機(jī)和負(fù)荷模型：發(fā)電機(jī)采用暫態(tài)電勢(shì)恒定模型，已建異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用異步風(fēng)電機(jī)組模型，其他風(fēng)電機(jī)組采用雙饋模型；負(fù)荷采用40%的恒定阻抗、60%的馬達(dá)模型構(gòu)成的綜合負(fù)荷模型。

3.4 計(jì)算方式

根據(jù)前述計(jì)算前提，薛家灣電網(wǎng)需向陜西榆林電網(wǎng)輸送300MW的電力，因此，在陜西榆林電網(wǎng)中只接有有色項(xiàng)目時(shí)，即便該項(xiàng)目機(jī)組與負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)自身平衡，也需要通過停機(jī)或壓出力方式，保證接受薛家灣電網(wǎng)提供的電力。在該運(yùn)行方式下，若陜西有色項(xiàng)目滿負(fù)荷（即負(fù)荷容量為1040MW）運(yùn)行時(shí)，在考慮來自薛家灣電網(wǎng)的300MW的電力向其供電后，自身機(jī)組最大出力約740MW，該電力大于2×330MW機(jī)組出力，小于3×330MW機(jī)組出力，因此，計(jì)算中對(duì)陜西有色項(xiàng)目機(jī)組最大開機(jī)為3臺(tái)。在陜西有色項(xiàng)目低于滿負(fù)荷運(yùn)行的方式下，考慮保證薛家灣電網(wǎng)向其輸送300MW的電力后，根據(jù)自身負(fù)荷容量，存在2臺(tái)機(jī)組、1臺(tái)機(jī)組分別與自身負(fù)荷匹配的運(yùn)行方式。

因此，根據(jù)上述分析，本次補(bǔ)充計(jì)算提出如下計(jì)算方式：

方式一：陜西有色項(xiàng)目開機(jī)容量為3×300MW，負(fù)荷容量為1040MW，該方式機(jī)組自然壓出力（即保證接受薛家灣電網(wǎng)300MW電力后，機(jī)組的最小壓出力容量）170MW。

方式二：陜西有色項(xiàng)目開機(jī)容量為2×300MW，負(fù)荷容量為900MW，該方式機(jī)組滿出力。

方式三：陜西有色項(xiàng)目開機(jī)容量為2×300MW，負(fù)荷容量為600MW，該方式機(jī)組滿出力。

4.5 穩(wěn)定計(jì)算

在方式一下，考慮陜西有色負(fù)荷為滿負(fù)荷（1040MW）時(shí)，在保證接受薛家灣電網(wǎng)300MW電力后，3臺(tái)機(jī)組最大出力為820MW，壓出力為170MW。此時(shí)川掌220kV變至有色220kV線路N-1斷線故障時(shí)，系統(tǒng)滿足穩(wěn)定要求。

在方式二下，考慮陜西有色負(fù)荷為900MW時(shí)，在保證接受薛家灣電網(wǎng)300MW電力后，2臺(tái)機(jī)組滿出力運(yùn)行。此時(shí)川掌220kV變至有色220kV線路N-1斷線故障時(shí)，系統(tǒng)滿足穩(wěn)定要求。

在方式三下，考慮陜西有色負(fù)荷為600MW時(shí)，在保證接受薛家灣電網(wǎng)300MW電力后，1臺(tái)機(jī)組滿出力運(yùn)行。此時(shí)川掌220kV變至有色 220kV線路N-1斷線故障時(shí)，系統(tǒng)滿足穩(wěn)定要求。

通過計(jì)算可知，在考慮薛家灣電網(wǎng)向陜西有色項(xiàng)目輸送300MW的電力時(shí)，陜西有色3臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，正常需要壓出力170MW，能滿足穩(wěn)定要求；在陜西有色2臺(tái)及1臺(tái)機(jī)組滿出力運(yùn)行時(shí)，也能夠滿足穩(wěn)定要求。

因此設(shè)計(jì)考慮可不裝設(shè)獨(dú)立的安全自動(dòng)裝置。

5 結(jié)論和建議

在考慮將薛家灣電網(wǎng)向陜西有色項(xiàng)目輸送300MW電力作為前提的情況下，通過以上計(jì)算可知，陜西有色項(xiàng)目3臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，川掌220kV變至有色220kV線路N-1斷線故障時(shí)，正常需要壓出力170MW，即可滿足穩(wěn)定要求；陜西有色項(xiàng)目2臺(tái)機(jī)組及1臺(tái)機(jī)組滿出力運(yùn)行時(shí)，川掌220kV變至有色220kV線路N-1斷線故障時(shí)，能夠滿足穩(wěn)定要求，因此在以上方式下可考慮不裝設(shè)安全自動(dòng)裝置。

此外，目前由于陜西榆林220kV電網(wǎng)尚未形成，本次計(jì)算只針對(duì)陜西有色項(xiàng)目直接接至川掌220kV變的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算，隨著陜西榆林220kV電網(wǎng)的逐步形成，建議應(yīng)根據(jù)陜西榆林電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、負(fù)荷規(guī)模及內(nèi)蒙古電網(wǎng)發(fā)展情況，對(duì)陜西榆林電網(wǎng)接入內(nèi)蒙古電網(wǎng)適時(shí)進(jìn)行安全穩(wěn)定分析，以確定該地區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否對(duì)內(nèi)蒙古電網(wǎng)產(chǎn)生安全穩(wěn)定影響。

為了避免陜西有色項(xiàng)目對(duì)內(nèi)蒙古電網(wǎng)的影響，需要將陜西有色項(xiàng)目與內(nèi)蒙古電網(wǎng)解開，解網(wǎng)后陜西有色項(xiàng)目電廠機(jī)組與負(fù)荷成為孤立小系統(tǒng)，在孤立系統(tǒng)中電廠側(cè)需要考慮配置高周切機(jī)和低頻低壓減載裝置來調(diào)整負(fù)荷和機(jī)組出力，實(shí)現(xiàn)自身平衡。

［1］Q/GDW 421-2010，電網(wǎng)安全穩(wěn)定自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］DL/T 428-2010，電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)規(guī)定［S］.

［3］DL/T 1234-2013，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算規(guī)范［S］.