500 kV北部電網(wǎng)完善工程實(shí)施改接過(guò)程對(duì)山西電網(wǎng)運(yùn)行影響分析

蘆曉輝，薛志偉，孟 濤

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001）

0 背景

山西北部電網(wǎng)包括大同電網(wǎng)、朔州電網(wǎng)、忻州電網(wǎng)，目前通過(guò)五寨-固賢雙回線路+朔州-云頂山單回線路+忻州-侯村雙回線路共5回500 kV線路與山西中南部電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，通過(guò)大房3回線路+神保雙回線路共5回500 kV線路與華北主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)。

神頭二電廠處于山西電網(wǎng)北電南送與西電東送通道的樞紐位置，現(xiàn)有裝機(jī)容量4×500 MW，500 kV出線8回，分別至雁同2回、朔州2回、忻州2回、保北2回。截止2017年底，神二電廠500 kV母線三相短路電流已超過(guò)62 kA，接近開(kāi)關(guān)額定遮斷容量63 kA。

鄂爾多斯-北岳-保定-海河1000 kV特高壓交流通道已于2016年底投產(chǎn)。目前，位于山西的北岳特高壓站仍無(wú)配套電源，無(wú)法發(fā)揮特高壓電網(wǎng)送電通道作用。

實(shí)施山西北部500 kV電網(wǎng)完善工程可解決神頭二電廠500 kV母線短路電流超標(biāo)問(wèn)題，降低神頭二電廠在電網(wǎng)中的樞紐位置，使廠網(wǎng)界限清晰，保證鄂爾多斯-海河特高壓通道電力可靠供應(yīng)。

1 山西北部500 kV電網(wǎng)完善工程方案

山西北部500 kV完善工程實(shí)施方案如下。新建神頭500 kV開(kāi)關(guān)站，原神頭二電廠升壓站8回500 kV線路的其中6回倒接至神頭開(kāi)關(guān)站，形成神頭開(kāi)關(guān)站-雁同雙回、神頭開(kāi)關(guān)站-忻州雙回、神頭開(kāi)關(guān)站-保北雙回，同時(shí)利用神泉電廠-朔州雙回部分線路形成神頭開(kāi)關(guān)站-朔州的雙回500 kV線路。神頭二電廠1號(hào)、2號(hào)2×500 MW機(jī)組以雙回線路接入北岳交流特高壓站。神頭二電廠3號(hào)、4號(hào)2×500 MW機(jī)組利用原有的神頭二電廠-朔州的雙回500 kV線路并入朔州站。神泉電廠2×600 MW機(jī)組以雙回500 kV線路接入雁門關(guān)站。山西北部500 kV完善工程實(shí)施前后北部電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)圖如圖1、圖2所示。

圖1 山西北部電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)示意圖

圖3 山西北部電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)示意圖

圖2 山西北部電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)示意圖

2 山西北部500 kV電網(wǎng)完善工程實(shí)施過(guò)程對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響分析

本工程停電過(guò)渡改接方案復(fù)雜，涉及神雁雙、神保雙、神忻雙等重要通道線路同停，以上線路同停使山西主網(wǎng)架嚴(yán)重削弱，給電網(wǎng)運(yùn)行造成極大不利影響。其中神雁雙同停對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響最大，以下分三方面論述神雁雙同停特殊方式對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響。

2.1 計(jì)算條件

山西9回500 kV線路外送華北主網(wǎng)電力12500 MW，1000 kV長(zhǎng)南特高壓南送華中電力2000 MW，雁淮直流送華東電力4500 MW。

山西直調(diào)用電負(fù)荷29700 MW，大同地區(qū)網(wǎng)供負(fù)荷1700 MW。開(kāi)機(jī)組合方式按照冬季供熱期間典型方式安排。

基于2018年冬季山西電網(wǎng)網(wǎng)架，采用中國(guó)電力科學(xué)研究院的中國(guó)版BPA潮流程序（6.006） 進(jìn)行計(jì)算。

故障切除時(shí)間：故障切除時(shí)間為故障發(fā)生起始（0"） 至斷路器斷弧的時(shí)間，主要包括保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、中間繼電器時(shí)間及斷路器全開(kāi)斷時(shí)間等。一般按照下列原則選取故障切除時(shí)間：500 kV線路近端、遠(yuǎn)端故障切除時(shí)間均取0.1"。

2.2 潮流分析

神雁雙檢修前，神雁雙潮流2430 MW、雁湖雙潮流1886 MW、大房三潮流4118 MW、神保雙潮流3402 MW、陽(yáng)桂雙潮流2646 MW、潞辛雙潮流2358 MW。

神雁雙同?；A(chǔ)方式，雁湖雙潮流3422 MW，雁湖雙N-1、雁湖另一線路潮流達(dá)2941 MW，過(guò)載13%，不滿足運(yùn)行要求。神雁雙同停方式需要將雁湖雙潮流控制在3000 MW以內(nèi)。

基于基礎(chǔ)開(kāi)機(jī)方式停塔山1臺(tái)600 MW機(jī)組，雁湖雙潮流3026 MW，壓運(yùn)行控制極限運(yùn)行。

2.3 穩(wěn)定分析

基于雁湖雙潮流3026 MW方式，進(jìn)行近區(qū)500 kV線路N-2穩(wěn)定分析。發(fā)生雁湖雙N-2，大同電網(wǎng)機(jī)組功角失穩(wěn)。

繼續(xù)停大同區(qū)域機(jī)組，直至大同區(qū)域風(fēng)電、光伏出力均為0，京隆雙機(jī)停運(yùn)，同時(shí)再安排大同區(qū)域機(jī)組停機(jī)或降出力約800 MW時(shí)，即大同電網(wǎng)送出斷面“大房三回+雁湖雙回”≤3000 MW時(shí)，發(fā)生雁湖雙N-2故障，電網(wǎng)可保持穩(wěn)定運(yùn)行，大房三回線等相關(guān)線路潮流在合理范圍內(nèi)。

該邊界條件下，大房三潮流2344 MW、神保雙潮流2532 MW、陽(yáng)桂雙潮流2574 MW、潞辛雙潮流2902 MW，山西外送華北9回線通道潮流約10000 MW。

該方式下發(fā)生大房N-2、神保N-2、大雁N-2等故障，電網(wǎng)可保持穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)線路潮流在合理范圍內(nèi)。

2.4 大同地區(qū)電力平衡及新能源消納分析

高峰時(shí)段，考慮大同負(fù)荷1700 MW，大同地區(qū)省調(diào)供熱機(jī)組全開(kāi)壓下限運(yùn)行，合計(jì)出力1685 MW時(shí)，可滿足穩(wěn)定限額要求。開(kāi)機(jī)組合詳見(jiàn)表1。

表1 高峰時(shí)段，大同地區(qū)機(jī)組開(kāi)機(jī)組合表 MV

低谷時(shí)段，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，考慮大同峰谷差率30%，低谷負(fù)荷1190 MW，低谷方式若大同二電廠參與調(diào)峰，則可保證山西省調(diào)供熱機(jī)組全開(kāi)壓下限運(yùn)行。

由上述分析可知，在神雁雙同停期間，可勉強(qiáng)保證大同地區(qū)供熱開(kāi)機(jī)需求，但供熱機(jī)組需要全天壓供熱下限運(yùn)行，屆時(shí)大同地區(qū)全天無(wú)新能源消納能力。

2.5 分析小結(jié)

500 kV北部電網(wǎng)完善工程實(shí)施過(guò)程中，神雁雙同停期間網(wǎng)架最為薄弱，對(duì)山西主網(wǎng)運(yùn)行影響最大。通過(guò)對(duì)該特殊方式進(jìn)行潮流、穩(wěn)定計(jì)算及電力平衡、新能源消納分析，得出以下運(yùn)行控制結(jié)論：一是控制大同電網(wǎng)送出斷面“大房三回+雁湖雙回”≤3000 MW；二是若在負(fù)荷低谷期間大二電廠參與調(diào)峰，則大同區(qū)域山西省調(diào)供熱機(jī)組可保證全開(kāi)，但需要全天壓供熱下限運(yùn)行；三是檢修期間新能源消納能力為0；四是山西外送華北九回線能力約10000 MW。

3 結(jié)論

鑒于500 kV北部電網(wǎng)完善工程實(shí)施過(guò)程復(fù)雜，對(duì)山西電網(wǎng)乃至華北主網(wǎng)潮流、穩(wěn)定、電力平衡、新能源消納等電網(wǎng)運(yùn)行方方面面將造成重大影響。若條件允許，建議工程切改實(shí)施過(guò)程最好可避開(kāi)供暖期及大風(fēng)期，盡量減小設(shè)備同停時(shí)間，控制各種因素，將電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)降至最低，避免電網(wǎng)切改工作對(duì)電廠開(kāi)機(jī)、民生供暖、清潔能源消納造成不利影響。