某地區(qū)220kV輔助電源線路可靠性分析

李秀臣

摘要：輔助電源在線路規(guī)劃和建設(shè)中具有重要的意義，因此本文主要針對輔助電源在線路中的規(guī)劃和應(yīng)用進行研究。以某變電站中輔助電源接線和運行情況實證進行分析，首先解析失去輔助電源可能會對機組產(chǎn)生的影響，然后以某地區(qū)作為實證案例，分析某地區(qū)220kV輔助電源配置現(xiàn)狀以及輔助電源線路可靠性。

關(guān)鍵詞：220kV輔助電源;某地區(qū)線路;可靠性

引言

2007年東北冰災(zāi)、2008年南方冰災(zāi)、2015年遼南冰災(zāi)等幾次事件都導(dǎo)致電網(wǎng)大面積線路損毀，說明自然災(zāi)害尤其冰凍災(zāi)害對輸電線路的影響較大。為降低某地區(qū)220kV輔助電源失去風(fēng)險，提高機組安全生產(chǎn)可靠性，需對220kV輔助電源線路現(xiàn)狀進行分析評估。

1.失去輔助電源對機組的影響

對于輸電線路中的輔助電源而言，為保證線路正常運行對輔助電源具有一定要求，機組在RP模式下必須保證輔助電源可用。在輔助電源喪失的情況下，如果內(nèi)部電源之一失去，其他電源都有時，相關(guān)機組允許帶負荷運行時間為8小時，如下圖1所示。同時，對于失去輔助外部電源，但是其他電源都有的情況下，另外兩臺機組的帶負荷運行時間為24小時。

運行技術(shù)規(guī)范規(guī)定，機組在RP模式下，機組輔助電源和主電源必須可用，如果兩路外電源同時失去，進入事故規(guī)程。

2.某地區(qū)220kV輔助電源配置現(xiàn)狀

某地區(qū)外電源配置情況如下圖3所示。220kV輔助開關(guān)站通過二回進線與電網(wǎng)相連，分別為二線和三線，其中二線取自A變電站220kV系統(tǒng);三線取自B變電站，A與B變電站聯(lián)絡(luò)線為甲線和乙線。500kV系統(tǒng)中一線目前正在建設(shè)中。

3.輔助電源線路可靠性分析

3.1 某地區(qū)220kV輔助電源兩條線路從一個電源點進出，無冗余設(shè)置

某地區(qū)目前220kV輔助電源兩條線路中，四線引自A變電站，三線雖然引自復(fù)州城，但B變電站的兩條進線也同樣引自A變電站，這導(dǎo)致某地區(qū)220kV輔助電源都引自A變電站。

對A變電站接線情況進行了解，發(fā)現(xiàn) A變電站500kV系統(tǒng)采用雙母二分之三接線方式，該地區(qū)220kV輔助電源的兩條線（四線和三線）上游電源都是由A變電站500kV系統(tǒng)經(jīng)過變壓器供電，兩條線路均由這一個電源點供電，無冗余設(shè)置。當(dāng)發(fā)生A變電站由于氣象災(zāi)害或者其他因素導(dǎo)致500kV系統(tǒng)和220kV系統(tǒng)失電，該地區(qū)所有機組將失去輔助電源，這影響該地區(qū)機組的經(jīng)濟性和安全性。

另外，該地區(qū)500kV三條出線也同樣接在A變電站500kV系統(tǒng)。目前該地區(qū)500kV一線仍未建成，此時如果A變電站由于氣象災(zāi)害或者其他因素導(dǎo)致500kV系統(tǒng)和220kV系統(tǒng)失電，該地區(qū)將同時失去220kV輔助電源和500kV主電源，存在安全風(fēng)險。這種情況在一線建成后會得以改善。

對于對于電網(wǎng)地理位置接線圖進行實地調(diào)研和分析發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)附近變電站一般至少與2個以上電源點相接。其中A變電站500kV雙母除與該地區(qū)相接外，另有4條線與4個外電源點相接。其220kV系統(tǒng)分兩個開關(guān)站分別雙母供電，除與該地區(qū)相接外，另有8條線與3個外電源點相接?？梢?，A變電站的外電源設(shè)置了多重冗余。所以該地區(qū)輔助電源的外部供電可靠性主要取決于A變電站內(nèi)供電可靠性和該地區(qū)輔助電源供電線路可靠性。

3.2 輔助電源兩條線路均有一段線路設(shè)計上低于現(xiàn)行國標(biāo)

該地區(qū)220kV線路三線于2007年6月竣工，全長為31.03km。四線于2010年8月竣工，全長為32.81km。最初三線的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是參照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5092-1999《110～500kV架空送電線路設(shè)計技術(shù)規(guī)程》。2008年南方電網(wǎng)冰災(zāi)以后，國家針對輸電線路建設(shè)出版了GB 50545-2010《110～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)較1999版的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有較大提高。后來的四線設(shè)計是參照《 110～750kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》（報批稿）標(biāo)準(zhǔn)，此規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)高于現(xiàn)行正式版標(biāo)準(zhǔn)。

搜集該地區(qū)220kV兩條線路（四線與三線）和500kV三條線路（1線、2線、3線）的設(shè)計氣象條件與線路抗拉能力，如下表1和下表2所示：

由上表1可見，原三線的導(dǎo)/地線最大覆冰厚度均按10mm設(shè)計，而新版國標(biāo)4.0.6要求地線設(shè)計冰厚應(yīng)較導(dǎo)線增加不小于5mm，因此原220kV三線設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)行國標(biāo)。從上表2可見三線地線抗拉能力的確低于四線地線抗拉能力。220kV四線在設(shè)計施工時為了避免與原有的三線交叉，兩線進行了換接。

由于四線新建時與三線的換接，目前該地區(qū)220kV兩條線路均有一段是原三線線路，這導(dǎo)致兩條線路均有一段線路低于現(xiàn)行國標(biāo)，可靠性低，如遇極端冰凍天氣，有可能發(fā)生四線和三線同時斷線的情況，這種情況下某地區(qū)所有機組將失去輔助電源。

3.3 冰凍災(zāi)害對輸電線路可靠性影響較大

導(dǎo)致線路故障停運的因素有很多，比如冰凍、大風(fēng)、雷擊、環(huán)境污穢等，其中極端冰凍氣象災(zāi)害對線路的影響較大，一般容易導(dǎo)致電網(wǎng)的區(qū)域性破壞。由于天上落下凍雨，附著在導(dǎo)地線上迅速就結(jié)成堅實的冰，若暴風(fēng)雪持續(xù)發(fā)生，導(dǎo)地線上結(jié)的冰柱會越來越厚，越來越重，當(dāng)導(dǎo)、地線上結(jié)冰厚度超過設(shè)計值，超過輸電線路的桿塔和導(dǎo)線本身承受能力，將會造成倒塔斷線。另外凍雨天氣時常伴有強風(fēng)，這加劇了對輸電線路的破壞。

2015年遼南冰災(zāi)：2015年11月6日到7日，遼南地區(qū)氣溫驟降并伴隨雨雪及大風(fēng)，造成沈陽、營口、大連一帶多條500kV、220kV及66kV等高壓輸電線路導(dǎo)地線嚴重覆冰斷線。其中220kV電壓等級線路涉及A地區(qū)運行中的多條線路。據(jù)不完全統(tǒng)計，斷線情況見下表4。

由上可見，冰凍災(zāi)害對輸電線路的可靠性影響較大，容易導(dǎo)致電網(wǎng)的區(qū)域性損壞。從2016年該地區(qū)公司組織的外部調(diào)研情況來看，針對極端氣象災(zāi)害對線路的損壞，目前主要是通過采取一些手段提升災(zāi)害防范和應(yīng)急處置能力，降低雨雪冰凍災(zāi)害時的影響。比如：國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)在2008年以后，對部分易發(fā)生覆冰災(zāi)害的線路進行了加固改造;出版新規(guī)范加強線路設(shè)計、施工及運維要求;制定并實施架空輸電線路“三跨”（跨越高速鐵路、高速公路、重要輸電通道）重大反事故措施等。

面對極端氣象冰凍災(zāi)害，雖然目前無有效手段可以徹底避免線路損壞，但該地區(qū)仍需考慮對現(xiàn)有線路進行加固改造或者新建線路來提高輔助電源外部供電可靠性，盡力降低冰凍災(zāi)害導(dǎo)致輔助電源喪失的風(fēng)險。同時，需加強預(yù)警防范措施和提高應(yīng)急處置能力，比如委托外范圍對某地區(qū)220kV線路進行山火和覆冰監(jiān)測預(yù)警、購買熱力除冰裝置等。

結(jié)論

由于初始設(shè)計考慮不充分，某地區(qū)目前220kV輔助電源和500kV主電源所有線路均從A變電站這一個電源點進出，四線、三線兩條線路由于換接均存在一段線路按1999版低標(biāo)準(zhǔn)國標(biāo)設(shè)計施工，加之冰凍氣象災(zāi)害發(fā)生的隨機性，某地區(qū)220kV輔助電源和500kV主電源存在部分或全部失去的風(fēng)險。

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