包頭電網(wǎng)存在問題及安全穩(wěn)定運行探討

高 偉

(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司 包頭供電局， 內(nèi)蒙古 包頭 014030)

2003年8月14日，美國俄亥俄州一路345kV的超高壓輸電線路過熱下垂到一棵樹上，對樹木放電短路跳閘，造成美國東北部和加拿大聯(lián)合電網(wǎng)發(fā)生大停電事故。大停電直接影響到約占美國1/4的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)損失600億美元；也使1 200萬加拿大人受到影響，經(jīng)濟(jì)損失數(shù)百億加元。2005年5月25日，莫斯科發(fā)生了一起電網(wǎng)大停電事故，市區(qū)一半地區(qū)的工業(yè)、商業(yè)和交通陷入癱瘓，損失10億美元，地鐵停留2萬人。2006年11月4日晚，西歐多國遭遇特大停電事故，約1 000萬人受到影響，全域電力幾乎全部中斷。2005年9月26日，第18號臺風(fēng)“達(dá)維”對海南電力設(shè)施造成了嚴(yán)重破壞，引發(fā)了部分電廠連續(xù)跳機(jī)解列，最終系統(tǒng)全部瓦解，發(fā)生了我國第一個全省范圍大面積停電。這一件件國內(nèi)外發(fā)生的大停電事故給大城市的電網(wǎng)安全乃至社會穩(wěn)定敲響了警鐘。作為承擔(dān)較大城市供電安全任務(wù)的包頭供電局，在包頭地區(qū)電網(wǎng)及新能源快速發(fā)展時期，在地區(qū)大工業(yè)、高耗能負(fù)荷集中且所占比例突出、城區(qū)配網(wǎng)改造緩慢的情況下，非常有必要認(rèn)真分析包頭地區(qū)電網(wǎng)的安全現(xiàn)狀，嚴(yán)格執(zhí)行國網(wǎng)公司和內(nèi)蒙古電力集團(tuán)公司各項安全生產(chǎn)規(guī)定，加強(qiáng)措施落實，確保包頭電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

1 包頭電網(wǎng)概況及其安全現(xiàn)狀

包頭電網(wǎng)位于內(nèi)蒙古電網(wǎng)的中部，是內(nèi)蒙古電網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著與呼和浩特市地區(qū)、鄂爾多斯地區(qū)以及巴彥淖爾地區(qū)聯(lián)絡(luò)的任務(wù)。包頭電網(wǎng)西以雙回500 kV線路(春坤山—德嶺山)、3回220 kV線路(梅力更—吉祥雙回、梅力更—沙德格單回)同巴彥淖爾電網(wǎng)相連，東以2回500kV線路(春坤山—武川雙回)、3回220 kV線路(美岱召牽引所—惠川單回、土右—惠川雙回線)同呼和浩特市電網(wǎng)相連，南以2回500 kV線路(高新—響沙灣雙回)、3回220 kV線路(達(dá)旗電廠—濱河雙回、達(dá)旗電廠—土右線單回)同鄂爾多斯電網(wǎng)相連。包頭電網(wǎng)內(nèi)部形成以500 kV變電站為依托，形成4個相對獨立的供電區(qū)，分別為東部包北—威俊供電區(qū)、西部梅力更—高新供電區(qū)和南部高新希鋁供電區(qū)、北部春坤山和百靈供電區(qū)。各供電區(qū)之間通過500 kV網(wǎng)架進(jìn)行潮流交換，220 kV聯(lián)絡(luò)斷開，供電區(qū)內(nèi)部形成500 kV/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)或通過輻射狀結(jié)構(gòu)向地區(qū)220 kV變電站供電。包頭電網(wǎng)是內(nèi)蒙古電網(wǎng)中最大的地區(qū)電網(wǎng)及負(fù)荷中心，主要承擔(dān)著包頭市區(qū)及市屬白云、石拐兩個礦區(qū)和九原區(qū)、土右、固陽、達(dá)茂4個旗縣區(qū)的供電任務(wù)。包頭供電局管轄的變電站有500 kV變電站3座，220 kV變電站23座，110 kV變電站74座，35 kV變電站38座，輸電線路共285條，長度4 402 km，供電范圍東至協(xié)力氣(三八樹)、南至黃河邊、西至梅力更變電站、北至達(dá)茂旗。

近幾年，隨著包頭地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包頭電網(wǎng)供電結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化，在輸配供電能力、可靠性等方面都有了很大程度的改善，全網(wǎng)能承受單一嚴(yán)重故障的沖擊，2020年全局供電可靠率為99.918%。但這并不能說明包頭電網(wǎng)足以堅強(qiáng)到可以承受各種故障的沖擊，事實上近幾年也曾發(fā)生過多次危急電網(wǎng)的跳閘故障，例如：①2018年5月15日，220 kV百靈開閉站雙母線分段改造工程中，一調(diào)試人員誤碰相鄰帶電運行的斷路器與電流互感器連接管母線，造成母線接地短路，母差保護(hù)動作，220 kV百靈開閉站運行的Ⅰ、Ⅲ段母線失電，望海、紅塔2座變電站220 kV側(cè)失電，并入系統(tǒng)的風(fēng)電場(光伏電站)斷網(wǎng)，包頭地區(qū)電網(wǎng)減供供電負(fù)荷45 MW。該次事故暴露出并入系統(tǒng)的風(fēng)電場(光伏電站)比較集中，送出新能源方式比較單一等問題。②2020年2月28日,希望鋁業(yè)發(fā)展變220 kVⅠ、Ⅱ母(高展Ⅱ線252開關(guān)，熱鋁Ⅶ線253、熱鋁Ⅷ線254、母聯(lián)212開關(guān)、1#-7#整流變281、282、283、284、285、286、287開關(guān))故障跳閘，兩套母差保護(hù)動作，A相故障，希望鋁業(yè)發(fā)展變?nèi)?。故障原?希望鋁業(yè)發(fā)展變進(jìn)行7號整流變287開關(guān)倒母線操作過程中，因2872刀閘A相支持瓷瓶上因操作磨損散落的金屬碎屑，母線通過金屬碎屑放電，事故造成希望鋁業(yè)發(fā)展變?nèi)?，損失負(fù)荷600 MW。希望鋁業(yè)園區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)破壞較大，希望鋁業(yè)園區(qū)負(fù)荷全部通過220 kV高望雙回與主網(wǎng)連接。暴露出對GIS設(shè)備運行監(jiān)測及開關(guān)機(jī)構(gòu)巡視檢查、維護(hù)工作不到位。③2020年4月25日,220 kV山格架變電站110 kV山海線153開關(guān)零序Ⅱ段保護(hù)動作跳閘，重合不成功，同時，110 kV海子變電站2號主變差動保護(hù)動作,152、952開關(guān)跳閘，10 kV備自投動作成功，香島宇能光伏電站1號主變間隙過流保護(hù)動作，香海線151開關(guān)跳閘，香島宇能光伏電站解網(wǎng)甩負(fù)荷4萬kW。跳閘原因為海子變電站152間隔電流互感器SF6氣體泄漏，絕緣能力降低至極限值后發(fā)生了互感器內(nèi)部絕緣擊穿。由于該電流互感器SF6密度繼電器報警信號未接入后臺，在互感器內(nèi)氣壓降低的過程中無報警信號，未能及時發(fā)現(xiàn)造成了設(shè)備絕緣擊穿2號主變跳閘。該次事故暴露出運行人員的巡視檢查安排存在疏漏，設(shè)備巡視不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)海子變電站152電流互感器氣體壓力降低異常，檢修人員對變電站內(nèi)設(shè)備情況不了解，未能及時發(fā)現(xiàn)SF6信號缺失等情況。④2020年9月11日,望海變電站110 kV母差保護(hù)動作跳閘，110 kVⅡ母失電，望白線152、望西Ⅱ回154、母聯(lián)112、2號主變102、魯能線156、望寶Ⅰ回158、陵望線162、中望線164斷路器跳閘,白云變望白線112斷路器帶110 kVⅠ母失電；巴潤變陵望T潤線121失電，110 kV備自投動作，35 kV備自投動作，未造成負(fù)荷損失。原因為鳥害造成2號主變102斷路器B相接線板與支持瓷瓶下部法蘭接地。暴露出變電站運行人員巡視不到位的問題。

以上事故說明，包頭電網(wǎng)在電網(wǎng)建設(shè)、運行管理、設(shè)備檢修維護(hù)等方面還存在問題，仍需要進(jìn)一步科學(xué)合理地安排投資，加強(qiáng)精細(xì)化管理，為包頭市人民提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電能。

2 包頭電網(wǎng)存在的問題和不足

仔細(xì)研究近年來國內(nèi)外一些大電網(wǎng)發(fā)生的事故并結(jié)合包頭電網(wǎng)實際情況，筆者認(rèn)為包頭電網(wǎng)在系統(tǒng)規(guī)劃、網(wǎng)架建設(shè)及運行管理等方面取得了巨大進(jìn)步的同時也存在著一些明顯的薄弱環(huán)節(jié)，主要存在以下問題。

2.1 500 kV主網(wǎng)架單薄、可靠性不夠

目前，包頭地區(qū)電網(wǎng)主要依托6座500 kV變電站形成4個相互獨立的220 kV供電區(qū)域供電，但500 kV變電站之間連接比較單薄，比如500 kV威俊變電站，是包頭地區(qū)重要的樞紐變電站，僅有2回500 kV線路與500 kV包頭北變電站連接，與系統(tǒng)聯(lián)系薄弱，500 kV側(cè)故障后穩(wěn)定問題突出。

包頭北變電站500 kV母線之一停電，另一條母線跳閘，包頭東部分區(qū)(麻池、興勝、濱河、土右、沙河、福永、古城、沙爾沁、大德恒、亞新隆順、山格架、包鋁一所、包鋁三所、包鋁四所14座變電站)與系統(tǒng)解列，存在全停風(fēng)險，最大損失負(fù)荷3 050 MW，損失負(fù)荷占比31.2%，包頭地區(qū)有可能達(dá)到一般事故標(biāo)準(zhǔn)，目前采用張召雙回線合環(huán)運行解決，但存在短路電流超標(biāo)問題，需要3臺供熱機(jī)組停機(jī)及高新1臺主變停電配合，對電網(wǎng)影響較大。

500 kV包俊雙回線路和包坤雙回線路N-2故障，華電土右電廠存在暫態(tài)穩(wěn)定問題，已通過華電土右安全自動裝置得到解決。但是包俊雙回線路N-2還會引起包沙雙、沙城雙、威沁雙回線路過載，潮流轉(zhuǎn)移復(fù)雜，各種檢修方式下情況更為嚴(yán)重和復(fù)雜。

2.2 部分220 kV變電站主變、輸電線路存在過載

目前，包頭供電局管轄的23座220 kV變電站，其中，興勝變電站、麻池變電站正常運行方式時兩臺主變所帶負(fù)荷接近滿載，當(dāng)一臺主變事故跳閘時，所帶負(fù)荷全部由另一臺主變接帶，單臺主變負(fù)荷達(dá)到額定容量的150%以上，可能造成變壓器損壞等風(fēng)險。

220 kV高河線N-1。昆河變電站的電源為高河線、張河線，正常方式下潮流主要通過高河線提供，高河線停電后張河線成為昆河變電站的唯一220 kV電源，昆河變電站110 kV負(fù)荷有市區(qū)重要變電站和平變電站、橋東變電站，包鋼重要負(fù)荷變電站橋西變電站、總降變電站，造成昆河變電站的運行方式極為薄弱，隨著負(fù)荷的增長有可能造成高張Ⅱ線超控制極限。

2.3 110 kV輸電線路一些設(shè)備老舊，健康水平欠佳

雖說近年來隨著電網(wǎng)的發(fā)展，包頭電網(wǎng)利用大修技改對設(shè)備進(jìn)行了改造，但不容忽視的是包頭電網(wǎng)已有50多年的歷史，存在大量的老舊設(shè)備，尤其是近幾年來隨著負(fù)荷的增長，電網(wǎng)建設(shè)的加快，仍有一批老設(shè)備尚未改造完，暴露出通流不足的問題。老舊線路同時存在整體弧垂較低，與房屋、大棚的安全距離不足等問題，如運行在30年以上線路共34條，其中110 kV包白Ⅰ回、沙后線、古后線、鹿鋼線、鹿橋線、昆柏線已運行50多年，110 kV興東線、麻哈線、麻韓線、麻西牽線、昆西牽線、興西線、古西線、河園線、昆鋼線、昆橋線已運行超過40多年等，急需進(jìn)行新一輪城網(wǎng)改造。

2.4 110 kV變電站之間合環(huán)操作存在環(huán)流超標(biāo)的問題

包頭地區(qū)電網(wǎng)以6座500 kV變電站為依托，形成4個相互獨立的220 kV供電區(qū)域，地區(qū)電網(wǎng)潮流變化較大，4個相互獨立的220 kV供電區(qū)域下的110 kV變電站之間存在41處電磁合環(huán)倒負(fù)荷操作，經(jīng)計算，有5處電磁合環(huán)操作存在風(fēng)險比較嚴(yán)重。

2.4.1 110 kV畫匠營變電站。進(jìn)線電源麻營線：合環(huán)前電流23 A，合環(huán)后電流438.4 A；麻營線線路載流超出保護(hù)允許核定值138 A。需要先停后倒。

2.4.2 110 kV河西變電站。進(jìn)線電源召河線：合環(huán)前電流277.6 A，合環(huán)后電流699 A，進(jìn)線電源河西線：合環(huán)前電流10.5 A，合環(huán)后電流647 A；莫南線召河線、河西線線路載流超出允許核定值(召河線610 A，河西線600 A)。合環(huán)前，根據(jù)當(dāng)時實際情況，需重新核算再做決定。

2.4.3 110 kV南排變電站。進(jìn)線電源鹿南線：合環(huán)前電流200.5 A，合環(huán)后電流312 A。進(jìn)線電源莫南線：合環(huán)前電流246 A，合環(huán)后電流690 A。莫南線線路載流超出線路允許值526 A，實際合環(huán)操作前，需重新核算再做決定。

2.4.4 110 kV棉紡變電站。進(jìn)線電源莫棉線：合環(huán)前電流229 A，合環(huán)后電流677 A，進(jìn)線電源鹿棉線：合環(huán)前電流190.9 A，合環(huán)后電流430 A，莫棉線線路載流超出線路允許值610 A，合環(huán)前根據(jù)當(dāng)時實際情況，需重新核算再做決定。

2.4.5 110 kV石拐變電站。進(jìn)線電源古石線線路合環(huán)前電流51.9 A，合環(huán)后電流660.8 A。古石線線路載流超出保護(hù)允許值380 A，需先停后倒。110 kV變電站之間合環(huán)操作，如先停后倒，將會對用戶短時停電，降低了供電可靠性，建議裝設(shè)快速投切自動裝置，實現(xiàn)電磁合環(huán)倒方式的工作模式，解決包頭地區(qū)電網(wǎng)110 kV電磁合環(huán)受限的問題。

2.5 同桿架設(shè)線路增多，影響供電可靠性

目前，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，選擇輸配電線路路徑越來越困難，因此，同桿并架兩回甚至四回、六回線路的現(xiàn)象越來越多，包頭電網(wǎng)35 kV及以上輸電線路全線路同桿并架由過去的6回線路發(fā)展到今天的27回線路，部分線路同桿并架的超過100多回，10 kV配電線路更多，這對于單回線路停電檢修工作帶來了一定的困難，為了安全，現(xiàn)在只要有一回線路停電工作，則同桿架設(shè)的線路必須同時陪停，還有一旦出現(xiàn)如斷線等故障時，容易引起雙回或多回線路同時跳閘，造成正常方式下N-2故障，事故范圍擴(kuò)大，嚴(yán)重影響了供電可靠性及電網(wǎng)設(shè)備的安全運行。

2.6 電網(wǎng)二次保護(hù)、調(diào)度自動化方面的不足

①包頭地區(qū)電網(wǎng)部分220 kV變電站主變保護(hù)裝置零序電流I段保護(hù)不能按照公司要求“主變保護(hù)裝置零序電流I段保護(hù)采用自產(chǎn)零序方式、零序電流II段采用外接零序方式實現(xiàn)”，目前，只能采用外接零序方式，如張家營變電站1#2#主變PST-1202B型保護(hù)、民勝變電站1#2#主變RCS-978E型保護(hù)、召廟變電站1#2#變的PST1200系列保護(hù)等。②包頭地區(qū)電網(wǎng)部分110 kV及以上線路的相間距離III段保護(hù)對下級變電站主變不能實現(xiàn)遠(yuǎn)后備功能。③近幾年，包頭地區(qū)電網(wǎng)的風(fēng)電、光伏等新能源用戶快速并入電網(wǎng)、新能源用戶內(nèi)部定值計算因自行整定，其定值是否能與系統(tǒng)配合存在不確定性。④隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電源點增多，短路電流加大，為了降低短路電流，現(xiàn)在220 kV變電站主變壓器選用高阻抗變壓器，但主變壓器保護(hù)整定計算又出現(xiàn)了新問題，如東梁變電站主變采用的是高阻抗變壓器，整定計算中發(fā)現(xiàn)主變220 kV側(cè)相間后備保護(hù)在對變壓器低壓側(cè)有1.3的靈敏度的同時，不能滿足帶變壓器額定電流的問題。目前，經(jīng)計算主變220 kV側(cè)相間后備保護(hù)當(dāng)考慮變壓器額定電流時，對主變低壓側(cè)的靈敏度為0.91，不滿足規(guī)程不小于1.3的靈敏度要求。東梁變電站若主變220kV側(cè)采用阻抗保護(hù)，因阻抗保護(hù)僅保護(hù)變壓器高壓側(cè)的一部分，不能保護(hù)變壓器的低壓側(cè)，將存在變壓器差動范圍內(nèi)故障或10 kV母線故障時，雙套差動保護(hù)拒動或10 kV側(cè)后備保護(hù)拒動時，主變的高壓側(cè)阻抗保護(hù)將不能作為后備保護(hù)切除故障。⑤并網(wǎng)用戶及新能源用戶安全風(fēng)險較大。涉網(wǎng)用戶的自動化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量較差、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)不規(guī)范，整體管理水平、技術(shù)水平弱，給包頭地區(qū)電網(wǎng)帶來較大安全風(fēng)險。⑥地級調(diào)度自動化系統(tǒng)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)均為單套系統(tǒng)，缺乏備用系統(tǒng)，應(yīng)急容災(zāi)能力不足，在自然災(zāi)害、災(zāi)難性事故、重大破壞等突發(fā)事件發(fā)生時，無法保證電網(wǎng)調(diào)度指揮的不間斷運行。⑦網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力有待進(jìn)一步提高，需要加快推進(jìn)廠站網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置部署，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全動態(tài)感知。按照內(nèi)蒙古電力公司《安全生產(chǎn)事故調(diào)查處理管理辦法》電網(wǎng)事件等級，構(gòu)成6級及以上電網(wǎng)事件風(fēng)險點仍然較多。

2.7 通信網(wǎng)架薄弱，傳輸網(wǎng)架單薄，傳輸設(shè)備重載、老舊

2.7.1 后山地區(qū)接入地區(qū)網(wǎng)網(wǎng)架單一、存在N-2風(fēng)險。包頭地區(qū)從地域上分為前山地區(qū)和后山地區(qū)，從通信電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上前山地區(qū)和后山地區(qū)的連接都是通過500 kV包頭北變電站實現(xiàn)的；后山地區(qū)通過萬勝變電站—包頭北變電站、春坤山變電站—包頭北變電站兩條通道與區(qū)調(diào)連接，當(dāng)發(fā)生N-2故障時，將導(dǎo)致后山地區(qū)的通信通道全部中斷。因此，包頭后山地區(qū)變電站和大規(guī)模新能源場站接入電網(wǎng)存在N-2風(fēng)險。同時，由于包頭后山地區(qū)的風(fēng)場、光伏電站和用戶站較多，如中斷將對電網(wǎng)造成較大沖擊。

2.7.2 通信華為10 G傳輸網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單薄。根據(jù)地區(qū)10 G傳輸網(wǎng)雙平面建設(shè)原則，220 kV及以上變電站應(yīng)地區(qū)10 G網(wǎng)雙平面覆蓋、110 kV及以下站點應(yīng)地區(qū)10 G網(wǎng)單平面覆蓋，網(wǎng)絡(luò)建成后主要用于承載地區(qū)業(yè)務(wù)。但是目前，地區(qū)華為10 G傳輸A網(wǎng)僅覆蓋了未實現(xiàn)110 kV站點的全覆蓋，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單薄，業(yè)務(wù)承載能力有限。

2.7.3 光纜及傳輸設(shè)備重載。根據(jù)國家電網(wǎng)公司對重載光纜的定義，承載8條及以上500 kV保護(hù)、安自的光纜定義為重載光纜。目前，包頭供電局所轄的220 kV線路光纜均不重載，涉及包頭供電局管轄的500 kV站點的500 kV線路有2條光纜處于重載狀態(tài)，分別是500 kV包力Ⅰ線光纜和500 kV力新Ⅰ線光纜。按照國家電網(wǎng)公司對重載傳輸設(shè)備的定義，承載7條以上220 kV及以上線路繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)業(yè)務(wù)的傳輸設(shè)備屬于重載設(shè)備?，F(xiàn)在，220 kV及以上站點共有重載設(shè)備17臺，占220 kV及以上站點設(shè)備(不包括包供中心機(jī)房)總數(shù)的18.28%，其中，西門子重載設(shè)備11臺，華為重載設(shè)備2臺，中興重載設(shè)備4臺。目前，重載問題主要集中在西門子傳輸網(wǎng)絡(luò)上，最多的1臺承載33條保護(hù)安自業(yè)務(wù)(13條安自業(yè)務(wù)和20條220 kV及以上保護(hù)業(yè)務(wù))，一旦該設(shè)備出現(xiàn)故障，將影響多條保護(hù)安控業(yè)務(wù)，造成很大的安全隱患。

2.7.4 部分變電站傳輸設(shè)備老舊。按照《內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)改造指導(dǎo)意見(試行)》要求，傳輸設(shè)備運行時間達(dá)到10年，經(jīng)風(fēng)險評估不滿足生產(chǎn)運行要求的，應(yīng)進(jìn)行設(shè)備更換改造。目前，包頭地區(qū)220 kV及以上變電站共有28座(包括包供通信機(jī)房)，傳輸設(shè)備共有100臺，超期服役的老舊傳輸設(shè)備全部為西門子傳輸設(shè)備，總計12臺，占設(shè)備總數(shù)的12%。如500 kV包北變電站2#、高新變電站2#西門子Hit7070設(shè)備，運行時間超過了14年。

2.8 新能源出力不足，電網(wǎng)供不應(yīng)求，用戶限電頻發(fā)

近幾年，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，國家能源局大力發(fā)展新能源、控制火電機(jī)組的建設(shè)，目前，蒙西電網(wǎng)存在著火電機(jī)組不足，新能源出力受風(fēng)力影響，波動大，電網(wǎng)供不應(yīng)求，比如，包頭地區(qū)進(jìn)入2021年二季度以來，蒙西電網(wǎng)常規(guī)機(jī)組開機(jī)容量3 865萬kW，因機(jī)組缺陷、煤價高等各種原因造成非計劃停運機(jī)組，最大可調(diào)出力約3 252萬kW，而用電需求接近4 000萬kW，無風(fēng)電情況下，電力平衡缺口接近800萬kW。截至2021年7月13日，包頭供電局執(zhí)行有序用電55次，單次最大限電189萬kW，平均限電38.7萬kW。限電用戶主要有包鋼、包鋁、希鋁、新恒豐、明拓、西沙灣等90多家企業(yè)。給企業(yè)的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益帶來了較大的困難。預(yù)測2021年下半年，內(nèi)蒙古電網(wǎng)電力平衡缺口將持續(xù)存在，電網(wǎng)用電需求約4 200萬kW左右，電網(wǎng)供電負(fù)荷遠(yuǎn)超常規(guī)機(jī)組供電能力，最大電力供應(yīng)缺口將達(dá)到1 053萬kW。

3 包頭電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行工作的重點

電網(wǎng)安全運行工作涉及方方面面，是一項巨大的系統(tǒng)工程。事實上，上述所謂包頭電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)僅局限于設(shè)備與網(wǎng)架建設(shè)，實際中影響因素還很多，如管理上的漏洞、人力資源的開發(fā)和培養(yǎng)等方面的不足等，比上述薄弱環(huán)節(jié)更復(fù)雜、更難處理。筆者談幾點電網(wǎng)安全運行工作的重點。

3.1 包頭地區(qū)電網(wǎng)嚴(yán)格實施安全風(fēng)險管控

國家能源局《電網(wǎng)安全風(fēng)險管控辦法》規(guī)定，為了有效防范電網(wǎng)發(fā)生大面積停電風(fēng)險，建立以科學(xué)防范為導(dǎo)向，流程管理為手段，全過程閉環(huán)監(jiān)管為支撐的全面覆蓋、全程管控、高效協(xié)同的電網(wǎng)安全風(fēng)險管控機(jī)制，并降低風(fēng)險概率或減輕風(fēng)險后果，包頭地區(qū)電網(wǎng)在N-1方式下，220 kV變電站的220 kV單母線、單主變或110 kV單母線、110 kV單電源線路帶2座及以上變電站及市區(qū)重要用戶的110 kV變電站單主變運行時，需嚴(yán)格履行包頭供電局安監(jiān)處2020年新頒發(fā)的《安全預(yù)警管理辦法》，提前做好安全風(fēng)險評估，提前通知到供電局相關(guān)單位和相關(guān)用電單位，做好電網(wǎng)安全風(fēng)險反饋，防范措施，避免電網(wǎng)發(fā)生較大事故標(biāo)準(zhǔn)和五、六級停電事件，把包頭電網(wǎng)安全風(fēng)險降到最低。

3.2 進(jìn)一步深化應(yīng)急處置工作

貫徹執(zhí)行好《電力安全應(yīng)急處置和調(diào)查處理條例》，科學(xué)有效的實施應(yīng)急處置。繼續(xù)全面加強(qiáng)地區(qū)電網(wǎng)運行和各種方式下的風(fēng)險點分析，深入推行好地區(qū)電網(wǎng)的安全風(fēng)險點管控工作。結(jié)合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化，深入研究地區(qū)特殊方式下的風(fēng)險預(yù)控和負(fù)荷平衡方案，完善惡劣氣候下各類應(yīng)急處置預(yù)案及事故搶修預(yù)案。進(jìn)一步加強(qiáng)各級調(diào)度之間電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)急和社會應(yīng)急的聯(lián)系與溝通，推動應(yīng)急演練工作。全力提高各級人員處置突發(fā)工作的能力，把防范大面積停電作為首要任務(wù)，努力提高事先風(fēng)險防范能力和負(fù)荷平衡的安全意識，最大限度地減少停電負(fù)荷、停電戶數(shù)、停電時間和損失。

3.3 增加500 kV變電站布點，增強(qiáng)500 kV主網(wǎng)架

隨著包頭西部區(qū)域500 kV高新變接帶負(fù)荷的增加(接帶220 kV阿右變電站，雙良單晶硅56萬kW)，接帶能力減弱和西部區(qū)域負(fù)荷的增加(通威二期、民拓二期、神華一期)，另外500 kV威俊站與系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)非常薄弱，500 kV側(cè)穩(wěn)定問題突出，因此急需增加500 kV變電站布點，既加快500 kV英華變投運速度。同時，建設(shè)英華至梅力更雙回500 kV線路，建設(shè)英華至包頭北500 kV線路，建設(shè)英華至威俊500 kV線路。

500 kV包力一線是電網(wǎng)縱向通道的重要聯(lián)絡(luò)線，是電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，盡快擴(kuò)建包力第二回線，逐步構(gòu)建500 kV堅強(qiáng)網(wǎng)架。增強(qiáng)包頭地區(qū)電網(wǎng)供電能力。

3.4 解決同桿架設(shè)停電問題，提高供電可靠性

輸配電線路多線路同桿架設(shè)是近幾年電網(wǎng)發(fā)展因路徑而出現(xiàn)的新問題，需要深入探討研究，吸取國內(nèi)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗，科學(xué)管理，比如，什么情況下可以采用帶電工作，什么情況下可以采用一回停電，另一回線路繼續(xù)運行，什么情況下必須全部停電等，避免不論什么情況，一律采用全部停電的方法，這樣既提高了供電可靠性，又提高了供電局的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 加強(qiáng)無功電壓管理

電力系統(tǒng)發(fā)展到一定階段后，必須高度重視無功平衡，防止出現(xiàn)電壓崩潰事故。莫斯科大停電事故的最終結(jié)果仍與電壓崩潰有直接關(guān)系。按照內(nèi)蒙古調(diào)控中心AVC分層控制的原則以及按月統(tǒng)計的要求，加強(qiáng)無功分層分區(qū)平衡工作，避免高電壓等級向下一電壓等級輸送大量無功功率。實現(xiàn)包頭地區(qū)電網(wǎng)110 kV及以下電壓等級的新能源場站的AVC系統(tǒng)的閉環(huán)控制，在新能源無功電壓控制方面實現(xiàn)自動控制。管理好110 kV以下光伏、風(fēng)電的AVC無功、電壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，使無功管理納入規(guī)范化軌道。

3.6 加強(qiáng)繼電保護(hù)與自動化建設(shè)，強(qiáng)化用戶管理

近幾年，包頭電網(wǎng)通過對繼電保護(hù)裝置微機(jī)化的改造、變電站綜合自動化改造、調(diào)度自動化改造、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)投運等，大大提高了繼電保護(hù)、調(diào)度自動化運行水平，保護(hù)裝置的缺陷率明顯降低，繼電保護(hù)動作正確率逐年提高。調(diào)度自動化遙測、遙信準(zhǔn)確率也逐年提高，誤發(fā)信號逐步下降，在2021年的幾次設(shè)備故障時，繼電保護(hù)裝置經(jīng)受了嚴(yán)峻考驗，動作全部正確。通信、自動化為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

我們應(yīng)該進(jìn)一步加快城網(wǎng)改造、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)完善、配網(wǎng)自動化建設(shè)的步伐，繼續(xù)推進(jìn)D5000系統(tǒng)實用化工作，按照智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實用化驗收標(biāo)準(zhǔn)、“省地一體、地縣一體”、“調(diào)控配一體”等功能要求，持續(xù)提升系統(tǒng)運行指標(biāo)，健全系統(tǒng)運行維護(hù)管理機(jī)制。積極研究探索調(diào)度自動化系統(tǒng)“AB雙活”技術(shù)的實現(xiàn)，完成調(diào)度自動化雙系統(tǒng)互備的立項、設(shè)計及實施，盡快實現(xiàn)系統(tǒng)災(zāi)備抗風(fēng)險能力，提高系統(tǒng)運行可靠性，提高大電網(wǎng)的自動化運行管理水平。

二次保護(hù)整定計算，嚴(yán)格執(zhí)行反措，不滿足要求的變電站需進(jìn)行技術(shù)改造。包頭地區(qū)電網(wǎng)的220 kV系統(tǒng)采用微機(jī)保護(hù)中負(fù)荷限制電阻的功能，這樣就可以按照距離Ⅲ段保護(hù)舍棄躲負(fù)荷的原則，達(dá)到相間距離Ⅲ段對下級變電站的主變有后備靈敏度的目的，實現(xiàn)上級相間距離Ⅲ段保護(hù)具有遠(yuǎn)后備的功能。加強(qiáng)對用戶涉網(wǎng)定值的管理。根據(jù)內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司印發(fā)《關(guān)于開展新能源電場(站)繼電保護(hù)定值專項檢查的通知》的有關(guān)要求，組織對包頭地區(qū)電網(wǎng)管轄的新能源場站進(jìn)行專項檢查，防止并網(wǎng)用戶保護(hù)定值誤整定或配合不當(dāng)造成電網(wǎng)設(shè)備的越級跳閘。加強(qiáng)地區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)專業(yè)業(yè)務(wù)管理。深入開展繼電保護(hù)定值的適應(yīng)性校驗工作，根據(jù)規(guī)程、規(guī)定和反措，結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及電網(wǎng)運行方式的變化，及時進(jìn)行保護(hù)定值校核，重點抓好重要斷面、接帶重要負(fù)荷及重負(fù)荷設(shè)備繼電保護(hù)定值適應(yīng)性核算，保障電網(wǎng)本質(zhì)安全；以“強(qiáng)化主保護(hù)，簡化后備保護(hù)，優(yōu)化配合關(guān)系”為指導(dǎo)方針，貫穿到繼電保護(hù)定值計算的各項業(yè)務(wù)中。

3.7 加快通信設(shè)備建設(shè)，優(yōu)化傳輸網(wǎng)架，確保通信設(shè)備安全穩(wěn)定運行

電網(wǎng)的高速發(fā)展，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，通信業(yè)務(wù)顯得越來越重要，針對通信方面存在的問題，應(yīng)做好以下幾點工作：①傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，是滿足未來業(yè)務(wù)需求，同時降低目前承載業(yè)務(wù)運行的風(fēng)險。因此，地區(qū)雙10 G傳輸網(wǎng)應(yīng)逐步增加110 kV變電站和用戶站的覆蓋，豐富網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且實現(xiàn)獨立路徑的1+1配置，以滿足N-2可靠性要求，同時，地區(qū)網(wǎng)之間增加必要的互聯(lián)互通，以滿足未來的業(yè)務(wù)需求；西門子2.5 G傳輸網(wǎng)逐步地優(yōu)化整合，將110 kV變電站、供電分局和涉網(wǎng)的西門子光端機(jī)退出運行，將不在目標(biāo)網(wǎng)架之內(nèi)的220 kV及以上變電站的設(shè)備自然退運，實現(xiàn)西門子傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化整合。②輸電線路二回光纜架設(shè)。輸電線路二回光纜架設(shè)是解決光纜資源不足的根本辦法，因此，應(yīng)積極推進(jìn)110 kV及以上新建輸變電工程同步設(shè)計、建設(shè)線路本體光纜，已有線路的，應(yīng)利用輸電線路停電的機(jī)會，架設(shè)二回光纜。③老舊設(shè)備治理。老舊設(shè)備治理是一項長期性工作，為保證通信網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，老舊設(shè)備比例應(yīng)每年均保持在10%左右。因此，應(yīng)按照內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司印發(fā)《公司通信網(wǎng)治理技術(shù)指導(dǎo)原則》相關(guān)要求，積極開展老舊設(shè)備治理工作。④資源優(yōu)化整合。結(jié)合包頭地區(qū)電網(wǎng)各業(yè)務(wù)需求和通信網(wǎng)建設(shè)情況，合理整合通信網(wǎng)設(shè)備資源，優(yōu)化業(yè)務(wù)通信通道，積極配合信通公司安控系統(tǒng)、500 kV保護(hù)業(yè)務(wù)及中調(diào)業(yè)務(wù)的優(yōu)化調(diào)整，積極推進(jìn)地區(qū)10 G雙網(wǎng)工程，完善地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，貫徹落實西門子2.5 G資源整合方案，推進(jìn)地區(qū)業(yè)務(wù)調(diào)整和光端機(jī)退運，積極配合涉網(wǎng)用戶進(jìn)行光端機(jī)改造，為包頭地區(qū)電網(wǎng)業(yè)務(wù)提供更加優(yōu)質(zhì)、可靠的通信通道，保障各類業(yè)務(wù)通道安全穩(wěn)定運行。

3.8 加強(qiáng)設(shè)備運行維護(hù)管理

事實上，多年的事故教訓(xùn)也一再證明設(shè)備安全是電網(wǎng)安全的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有設(shè)備的安全就沒有電網(wǎng)的安全。而設(shè)備安全又涉及許多方面，從設(shè)備選型、訂貨、采購到安裝、調(diào)試、投運等，認(rèn)為最重要的還是設(shè)備投入運行后的運行管理。在做好一般運行管理的基礎(chǔ)上，需做好以下幾方面的工作：①設(shè)備維護(hù)方面堅持貫徹主動維修的策略，力爭將事故控制在萌芽狀態(tài)。近幾年，包頭供電局在主網(wǎng)廣泛利用先進(jìn)的紅外線熱成像設(shè)備將控制設(shè)備發(fā)熱作為運行巡視的一項主要工作，對確認(rèn)的發(fā)熱點堅決采取“早發(fā)現(xiàn)、早匯報、早分析、早處理”的原則，從2020年迎峰度夏期間100 ℃以上的發(fā)熱已明顯減少，與往年形成鮮明對比。②在缺陷管理上堅持“零目標(biāo)缺陷管理”。缺陷管理是設(shè)備管理的基礎(chǔ)，但發(fā)現(xiàn)缺陷不是缺陷管理的中心工作，發(fā)現(xiàn)之后必須盡快處理，如得不到及時處理，很容易陷入“越忙越亂、越亂越忙”的困境，并最終對電網(wǎng)安全運行構(gòu)成巨大威脅。③加強(qiáng)防止外力破壞事故的斗爭。加大人力、物力、財力的投入，借助社會行政執(zhí)法部門聯(lián)合執(zhí)法，有效發(fā)揮《電力設(shè)施保護(hù)條例》執(zhí)行力度。

3.9 加快新能源建設(shè)步伐

為解決包頭及內(nèi)蒙古電網(wǎng)缺電問題，一方面做好電源建設(shè)和電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃同步問題，另一方面加快風(fēng)電、光伏和抽水蓄能電站、新能源儲能匯集站的建設(shè)，提高電網(wǎng)供電能力，為包頭地區(qū)各大廠礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益的增長保駕護(hù)航。目前，針對當(dāng)前供電形勢，將綜合施策、多措并舉，全力以赴打好電力保供攻堅戰(zhàn)，保障基本民生用電需求，最大可能避免出現(xiàn)拉閘限電情況，堅決守住民生、發(fā)展和安全底線。具體舉措筆者認(rèn)為做好以下幾方面的工作：①深化網(wǎng)間互濟(jì)，加強(qiáng)“網(wǎng)、源、荷、儲”協(xié)調(diào)管理，最大限度減少有序用電頻次，降低社會影響。②確保電網(wǎng)安全運行。密切跟蹤天氣變化和電煤情況，強(qiáng)化全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，合理安排運行方式，迎峰度冬高峰期間，原則上不安排影響供電能力的檢修工作。③確保居民生活用電。全力做好居民生活用電保障，加強(qiáng)用電情況監(jiān)測，更好滿足居民用電需求。強(qiáng)化供熱設(shè)施安全用電保障，做好“煤改電”用戶供電，確保人民群眾溫暖度冬。④優(yōu)化有序用電方案。按照自治區(qū)能源局《關(guān)于2020年蒙西電網(wǎng)有序用電有關(guān)事項的通知》要求，配合包頭市工信局，統(tǒng)計研究電石、鐵合金、碳素等礦熱爐負(fù)荷，優(yōu)先采用降功率不停爐的方式，降低地區(qū)用電負(fù)荷，切實做到“有保有壓，限電不拉閘”，全力維護(hù)供用電秩序穩(wěn)定。⑤做好電力設(shè)備維護(hù)。加強(qiáng)電力設(shè)施運行維護(hù)，及時排查消除隱患，確保設(shè)備安全運行，提高供電保障能力。⑥強(qiáng)化應(yīng)急管理機(jī)制。嚴(yán)格落實供電保障責(zé)任，完善各項應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)電網(wǎng)運行應(yīng)急值守，充實應(yīng)急搶修隊伍，做好物資裝備配備，確保安全可靠用電。⑦加強(qiáng)事故演練，做好應(yīng)對極端天氣的準(zhǔn)備。

3.10 加快配網(wǎng)改造，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化

由內(nèi)蒙古電力公司統(tǒng)一規(guī)劃并制定配電自動化系統(tǒng)與MIS、GIS接口的方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)各系統(tǒng)間互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)參數(shù)共享，使配電自動化的圖形、數(shù)據(jù)維護(hù)與配電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)緊密銜接。通過“源端維護(hù)、數(shù)據(jù)共享”保證臺賬、參數(shù)的準(zhǔn)確性、及時性和完整性，降低重復(fù)工作量，進(jìn)一步規(guī)范配網(wǎng)運維管理、提升配網(wǎng)運維質(zhì)量和效率。繼續(xù)優(yōu)化配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，合理配置饋線分段開關(guān)，提高饋線備用容量，強(qiáng)化配電網(wǎng)線路互帶能力，使配電運行方式更加靈活，進(jìn)一步發(fā)揮配電自動化系統(tǒng)的作用。擴(kuò)大FTU、DTU覆蓋率，豐富完善配電網(wǎng)量測信息和三遙開關(guān)數(shù)量，有效利用數(shù)據(jù)冗余的狀態(tài)估計、網(wǎng)絡(luò)接線分析和配電網(wǎng)自愈控制，提升網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制能力。擴(kuò)展配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化搶修管理與配網(wǎng)搶修指揮平臺的應(yīng)用。通過以故障搶修管理中心為核心、配網(wǎng)搶修指揮平臺為支撐、以配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化制度建設(shè)為手段、加強(qiáng)搶修現(xiàn)場作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理，完善搶修裝備及工器具標(biāo)準(zhǔn)配置，最大限度縮短搶修時間、提升配網(wǎng)供電可靠性和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。

4 結(jié)束語

確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是電網(wǎng)工作者的神圣使命，制定各種完善的技術(shù)方案和安全措施是確保電網(wǎng)安全運行的重要基礎(chǔ)。加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)，舉一反三，深入分析查找自身存在的問題，制定整改措施是確保電網(wǎng)安全運行的根本保障。筆者在討論電網(wǎng)安全工作重點時提出電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行是一項巨大的系統(tǒng)工程，電網(wǎng)設(shè)備與運行管理僅是其中的一方面，還有許多其他因素。作為一線技術(shù)人員與電網(wǎng)建設(shè)者，必須認(rèn)認(rèn)真真、踏踏實實地吸取各種事故教訓(xùn)，緊緊圍繞“本質(zhì)安全提升年”活動，制定各種防范措施工作，舉一反三、防微杜漸，為實現(xiàn)包頭供電局建設(shè)堅強(qiáng)電網(wǎng)，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行而努力工作。