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(xiàng)目和輸變電項(xiàng)目的大量投產(chǎn)，220kV電網(wǎng)建設(shè)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(yùn)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(yùn)行。

對(duì)電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)并實(shí)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(jì)、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(luò)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(yùn)行往往難以實(shí)現(xiàn)，此時(shí)若實(shí)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(huì)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(yùn)行以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)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(shè)不斷進(jìn)行及地區(qū)110kV電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。110kV電網(wǎng)分層分區(qū)運(yùn)行是電網(wǎng)發(fā)展的必然。通過電網(wǎng)分層分區(qū)運(yùn)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(dǎo)致的熱穩(wěn)定問題，充分發(fā)揮高一級(jí)電壓等級(jí)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(shí)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(shí)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(biāo)問題。

由于電網(wǎng)發(fā)展的復(fù)雜性和多樣性，將已有電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)，實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)運(yùn)行需要綜合考慮多種因素，比如：何時(shí)解環(huán)、在何處解環(huán)、如何分區(qū)等問題。為了應(yīng)對(duì)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(yùn)行對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(gè) 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(gè)相對(duì)獨(dú)立的供電分區(qū)；各供電分區(qū)短路電流水平應(yīng)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(yùn)行。

2）采取分區(qū)供電方案后，220kV電網(wǎng)及各供電分區(qū)應(yīng)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(yīng)具有足夠的供電可靠性，應(yīng)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(píng)估要求。110kV變電所應(yīng)有不同方向的電源供電。失去一個(gè)方向電源后，另一個(gè)方向電源應(yīng)保證供給全部所需電力。

3 電網(wǎng)解環(huán)實(shí)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(tuán)所屬及經(jīng)營(yíng)，以下簡(jiǎn)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(shí)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(yù)計(jì)2012年底石河子電網(wǎng)總裝機(jī)容量將達(dá)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(tái)，總變電容量1475.5MVA。35kV降壓變電站27座，變壓器46臺(tái)，總變電容量347.4MVA。

2012年石河子電網(wǎng)最大供電負(fù)荷預(yù)計(jì)將達(dá)到1054MW左右，發(fā)生在8月份，最小供電負(fù)荷預(yù)計(jì)在380MW，預(yù)計(jì)發(fā)生在2月份。最大日峰谷差預(yù)計(jì)在200MW左右。

2）根據(jù)石河子地區(qū)電網(wǎng)2012年社會(huì)用電量預(yù)測(cè)確定2012年石河子地區(qū)計(jì)劃發(fā)電量81.2億kW· h時(shí)，天富水電廠計(jì)劃發(fā)電量4.6億kW·h，天富火電計(jì)劃發(fā)電量25.6億kW·h，國(guó)能投資公司（包括天河電廠、十戶灘熱電廠、西營(yíng)熱電廠、炮臺(tái)熱電廠、新安熱電廠）計(jì)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(jī)容量為：1024.55MW，三季度可達(dá)到1624.55MW，年底可達(dá)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(duì)如下。

方案一：

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

圖2

方案二：

解環(huán)點(diǎn)：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(diǎn)分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3

方案三：

解環(huán)點(diǎn)：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(diǎn)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(duì)結(jié)果

表2 不解環(huán)和三種解環(huán)方案比對(duì)

（續(xù)）

4 小結(jié)

不解環(huán)和三種解環(huán)方案比對(duì)見表2。通過比對(duì)得出，解環(huán)后短路電流水平有所降低，110kV電網(wǎng)網(wǎng)架強(qiáng)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(yùn)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(jí)電壓等級(jí)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(shí)，要對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、潮流分布并結(jié)合短路電流水平進(jìn)行分析，找出潮流分布較輕且提供短路電流較大的聯(lián)絡(luò)線。

2）在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形成的過渡時(shí)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(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響。

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

[1]電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則.中華人民共和國(guó)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)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(dǎo)則》（SD 325-89,試行）.中華人民共和國(guó)能源部1989年3月20日發(fā)布.

[3]《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算規(guī)定》,國(guó)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(duì)策研究》電科院.