電磁環(huán)網(wǎng)對佳木斯電網(wǎng)安全運行的分析

摘 要：文章分析了電磁環(huán)網(wǎng)對佳木斯電網(wǎng)安全性的影響，對照《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》提出了一些解決方案，指出只有加快上一級電壓電網(wǎng)的建設和改造，才是徹底解決電磁環(huán)網(wǎng)問題的最根本辦法。

關(guān)鍵詞：電磁環(huán)網(wǎng)；電網(wǎng)安全；經(jīng)濟運行；電網(wǎng)建設

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對電能的質(zhì)量和依賴性日益增強，電力供應不足及大面積停電，都會給社會經(jīng)濟發(fā)展和政治穩(wěn)定帶來負面影響。這就需要我們有堅強的電網(wǎng)構(gòu)架才能實現(xiàn)，充分利用地理條件和地區(qū)用電狀況，合理的設計發(fā)電廠及變電所，加快對老舊電網(wǎng)的改建，靈活運用，保證電網(wǎng)能夠安全、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定運行。

2 電磁環(huán)網(wǎng)的概念

電磁環(huán)網(wǎng)，是指不同電壓等級運行的電力網(wǎng)，通過變壓器電磁回路的連接而并聯(lián)運行所構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)。

3 佳木斯電磁環(huán)網(wǎng)情況

佳木斯電網(wǎng)地處黑龍江省東部，覆蓋佳木斯及哈爾濱、伊春部分行政區(qū)，擔負著11個市縣的供電，在2000年前一直是電磁環(huán)網(wǎng)運行，110kv電網(wǎng)大環(huán)套小環(huán)，多次造成重大事故。如：1993年3月由于佳木斯發(fā)電廠運行人員帶地線合閘，110kv鶴甲線低周低壓減載裝置動作造成佳木斯地區(qū)北部及鶴崗地區(qū)、伊春地區(qū)全停。隨著佳木斯各電廠及220kv電網(wǎng)的建設，佳木斯地區(qū)在逐步實現(xiàn)了110kv電網(wǎng)分片開環(huán)運行。

目前，由于佳木斯電網(wǎng)乃至整個黑龍江省500kv電網(wǎng)尚處于建設過程中，500kv電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)尚在延伸中，由于撫遠、同江地區(qū)地處遙遠邊疆，現(xiàn)只能依靠一條500kv集前甲線連接，還難以實現(xiàn)分層分區(qū)運行的主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，造成220kv電網(wǎng)分片運行難以全面實施。因此，500kv電網(wǎng)與220kv電網(wǎng)只能長期電磁環(huán)網(wǎng)運行。

目前佳木斯電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)有：（1）佳木斯地區(qū)與七臺河地區(qū)220kv網(wǎng)絡與500kv電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)。（2）佳木斯地區(qū)與雙鴨山地區(qū)220kv網(wǎng)絡與500kv電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)。（3）佳木斯地區(qū)與鶴崗地區(qū)220kv網(wǎng)絡與500kv電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)。

4 電磁環(huán)網(wǎng)對電網(wǎng)安全性的優(yōu)缺點

4.1 電磁環(huán)網(wǎng)運行會帶來以下缺點

4.1.1 易造成系統(tǒng)熱穩(wěn)定破壞

佳木斯地區(qū)面積大、人口疏密度不同、經(jīng)濟發(fā)展不均，大負荷都集中在中部，有：浩良河化肥廠、浩良河水泥廠、樺南鴻基水泥廠、中煤龍化公司等重要用戶，因此中部電網(wǎng)建設稠密，東部電網(wǎng)稀疏。佳木斯電網(wǎng)總裝機容量2800MW，500kv東升變主變受佳木斯電廠600MW機組影響，方正主變受七臺河電廠900MW機組影響，使東升、方正變500kv主變上送潮流尚有富余能力。而東部地區(qū)的同江、撫遠日常用電量很少，春灌時超負荷運行，超過熱穩(wěn)定輸送限額，這樣導致500kv、220kv電網(wǎng)潮流分配不均。500kv電網(wǎng)輸送能力無法得到充分利用，部分220kv輸送通道潮流難以控制。當500kv線路因故障跳閘后，全部負荷將通過低一級電壓線路送出，這時供電的線路極易超過線路的熱穩(wěn)定電流極限，供電線路跳閘。這時短路電流急劇上升，導致大量220kv斷路器等設備熱穩(wěn)超標，擴大事故范圍。

另外，由于500kv線路檢修時，電網(wǎng)輸送能力大幅下降，部分電網(wǎng)運行方式發(fā)生改變。

4.1.2 易造成系統(tǒng)動穩(wěn)定破壞

正常情況下，500kv方達線因故障斷開，電網(wǎng)聯(lián)絡線阻抗將突然顯著地增大，極易超過該聯(lián)絡線的暫態(tài)穩(wěn)定極限，引起系統(tǒng)振蕩。一旦發(fā)生振蕩，依蘭地區(qū)的晨光水電、永久水電廠、馬鞍山風電、雞冠山風電振蕩解列裝置將動作跳閘，造成大面積停電事故。

4.1.3 不利于超高壓電網(wǎng)的經(jīng)濟運行

如500kv和220kv線路的自然功率值相差極大，同時500kv線路的電阻值也遠小于220kv線路，在500kv、220kv環(huán)網(wǎng)運行情況下，電網(wǎng)的潮流分布很難達到最經(jīng)濟。

4.2 開環(huán)運行有以下優(yōu)點

4.2.1 易于控制網(wǎng)絡穩(wěn)定

例如佳木斯電網(wǎng)北部屬于開環(huán)運行網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中發(fā)生干擾，通過及時有效的調(diào)控，將干擾線路切除，可以將系統(tǒng)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。即使暫時失去電源，通過合上與鶴崗電網(wǎng)的聯(lián)絡線，也可及時將佳木斯北部電網(wǎng)帶出，恢復供電。2012年10月發(fā)生的東北冰雪災害時，造成鶴崗電網(wǎng)全部失電，就是通過兩網(wǎng)的調(diào)控，合上兩網(wǎng)相連的鶴甲線，用佳木斯電網(wǎng)將全停的鶴崗電網(wǎng)重要負荷帶出，保證了礦下工作人員及時升井。在環(huán)網(wǎng)方式下發(fā)生故障，即便是迅速切除故障元件還可能引起大范圍的功率轉(zhuǎn)移，從而導致非故障元件超穩(wěn)定極限跳閘。

4.2.2 易于控制系統(tǒng)潮流分布

佳木斯東部電網(wǎng)開環(huán)運行時，建三江農(nóng)場春灌時電壓過低，致使電機無法啟動，而非春灌時電壓又超限，這時可通過調(diào)整變電所的電容器和電抗器即能達到技術(shù)要求的目的。合環(huán)運行時，就會發(fā)生潮流分布不均，調(diào)控困難，易造成某些單一線路過載。

4.2.3 限制短路電流

開環(huán)運行，是限制短路容量的重要手段。佳木斯電網(wǎng)中部的最大的西格木變電所母線電源及出線達16條，合環(huán)運行時，綜合阻抗小，而短路容量比較大。一旦母線發(fā)生跳閘，短路容量會很大，引起電力系統(tǒng)大面積的停電事故。

4.2.4 環(huán)網(wǎng)運行線路

由于環(huán)網(wǎng)運行的線路多，為保證整個電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，因此繼電保護和自動裝置配置上十分完善，不僅配備雙套微機保護裝置，低周、低頻減載裝置，而且還要考慮下一級電網(wǎng)的后備保護。因此整定復雜，配合難度很大，一旦整定配合不妥，將會成為事故擴大的直接原因。而開環(huán)運行的電網(wǎng)將大大簡化裝置的配置和整定計算。

4.2.5 經(jīng)濟效益

開環(huán)運行的電網(wǎng)可根據(jù)當時的電力系統(tǒng)潮流狀況及時調(diào)控，合理安排，減少網(wǎng)損。如佳木斯電網(wǎng)東部地區(qū)的同江、撫遠日常用電量很少時，可令同江發(fā)電廠、撫遠發(fā)電廠只供熱，發(fā)電機組退出運行。春灌負荷大時，在增加運行機組。這樣會帶來明顯的經(jīng)濟效益。一般來說，合理地開斷電磁環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)電網(wǎng)的分層分區(qū)運行后，系統(tǒng)的潮流分布會更加合理。

5 電磁環(huán)網(wǎng)影響的解決方案

5.1 選擇適當?shù)攸c設置解列點

《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》規(guī)定：“運行中的電力系統(tǒng)必須在適當?shù)攸c設置解列點，并裝設自動解列裝置。防止系統(tǒng)長時間不能拉入同步或造成系統(tǒng)頻率和電壓崩潰，擴大事故”。

目前佳木斯電網(wǎng)僅設置了500kv群林變與七臺河電廠、500kv集賢變與雙鴨山電廠解列裝置外，其它地點沒有裝設解列裝置，由于人為、自然災害等原因發(fā)生故障，微機保護及自動裝置發(fā)生拒動，電網(wǎng)將發(fā)生大面積停電。2012年10月發(fā)生的東北冰雪災害再次證明了這一點的重要性，由于事發(fā)當時鶴崗電網(wǎng)的主干線鶴木甲乙線、鶴聯(lián)甲乙線、鶴群線相續(xù)跳閘，與佳木斯電網(wǎng)多處解列，造成鶴崗電網(wǎng)瓦解，連帶伊春電網(wǎng)也全部瓦解。事實證明，如果能夠合理設置解列點，可有效保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定，避免因一點跳閘，造成全網(wǎng)停電的事故。

5.2 完善電網(wǎng)的改造及建設

500kv以下電網(wǎng)的改造時，盡可能采用雙電源方式，配合備用電源自動投入裝置運行。當一條線路故障跳閘，另一條線路能迅速將負荷轉(zhuǎn)移，保證了對用戶不間斷供電要求。另一方面加快對500kv線路的建設，使電網(wǎng)連接合理、經(jīng)濟。只有這樣才能最終形成牢固的電磁環(huán)網(wǎng)，才能保證電網(wǎng)穩(wěn)定安全。

6 結(jié)束語

電磁環(huán)網(wǎng)方式與開環(huán)運行方式有利有弊，不要盲目地解開電磁環(huán)網(wǎng)，只要合理設置解環(huán)點，確定主力電廠線路保護后備段的相繼配合的同時，在加快高一級電壓電網(wǎng)的建設。進行必要的潮流、穩(wěn)定性、短路電流、網(wǎng)損等多方面計算，才能做出合理開斷電磁環(huán)網(wǎng)的決策，盡可能減少負荷損失和變電所失電。