甘青斷面750/330 kV電磁環網解環研究

楊曉妮，李海偉，張寶金，楊攀峰，楊德洲，王海濤

(1.西北電力設計院 系統規劃部，陜西 西安 710075;2.甘肅省電力公司 發展策劃部，甘肅 蘭州 730050)

甘青斷面750/330 kV電磁環網解環研究

楊曉妮1，李海偉1，張寶金1，楊攀峰1，楊德洲2，王海濤2

(1.西北電力設計院 系統規劃部，陜西 西安 710075;2.甘肅省電力公司 發展策劃部，甘肅 蘭州 730050)

750/330 kV電磁環網的存在不利于電網安全穩定經濟運行。研究了甘青斷面750/330 kV電磁環網對甘肅電網的不利影響，通過對短路電流、潮流分布、送電能力等技術經濟比較，提出了甘青斷面750/330 kV電磁環網的解環時機和方案。仿真計算表明，甘肅電網的各項運行指標得到了明顯的改善。

750/330 kV電磁環網;甘青斷面;解環方案

0 引言

電力系統電磁環網是指不同電壓等級的輸電線路通過變壓器或電磁耦合構成的環形電網。目前西北750 kV主網架初步形成，在750 kV電網建成初期，750/330 kV電磁環網運行在保證系統供電可靠性、獲取較大的網絡傳輸功率等方面起到了積極的作用。但隨著750 kV電網不斷發展，750/330 kV電磁環網運行的弊端將逐步顯現和突出:為避免750 kV電網故障引起的潮流轉移造成330 kV線路嚴重過載，并可能導致連鎖反應，引起電網事故迅速擴大，需要對電磁環網運行、送電通道的送電大小進行預控，限制了通道的送電能力;電磁環網使短路電流居高不下，甚至超過斷路器額定開斷能力等，這些問題嚴重威脅到電網的安全穩定運行。因此，分析750/330 kV電磁環網，找出電磁環網對電網安全威脅的關鍵因素，提出解環的時機和方案，對于保證電網安全穩定運行具有重要意義。

1 本文的研究內容和方法

甘肅電網處于西北電網的中心樞紐位置，甘肅電網的省際間750/330 kV電磁環網主要包括:甘青斷面電磁環網、陜甘斷面電磁環網、甘寧斷面電磁環網。本文主要研究甘青斷面750/330 kV電磁環網解環前后對甘肅電網影響的分析，針對電磁環網對甘肅電網安全運行實際威脅情況，比較不同解環方案的技術性 (潮流分布、短路電流、送電能力)和經濟性，提出了甘青解環時機和方案。研究解環方案時采用的主要原則如下:

(1)有利于提高輸送能力，有利于簡化網架結構，解決安全隱患。滿足導則［8］要求，能適應不同運行方式下的潮流變化，具備一定的靈活性。

(2)結合遠景電網規劃，逐步實現分層分區運行，便于調度、運行和管理。

(3)短路電流盡量控制在變電所開關允許范圍以內，減少更換設備的投資和帶來的停電損失。

(4)在技術合理的情況下，盡量節省投資。

2 甘青斷面750/330 kV電磁環網解環前后對甘肅電網的影響

2.1 甘青斷面750/330 kV電磁環網情況

2011年底，甘青斷面已經形成4回750 kV聯絡線和6回330 kV聯絡線并列運行的電磁環網。4回750 kV聯絡線分別為官亭—蘭州東2回、西寧—武勝2回;6回330 kV聯絡線分別為楊樂—海石灣1回、阿蘭—海石灣2回、桃園—海石灣1回、桃園—蘭州西1回、官亭—蘭州西1回。

2011年甘青斷面電網現狀接線見圖1。

圖1 2011年甘青斷面電網接線示意圖

2.2 甘青斷面750/330 kV電磁環網解環前后對甘肅電網的影響 (解環直接開斷甘青330 kV聯絡線)

(1)短路電流的影響

甘青斷面750/330 kV電磁環網運行時，2013年官亭變、海石灣變、蘭州西變、銀城變330 kV母線短路電流逼近斷路器開斷能力。

甘青斷面解環運行時，2013年官亭變、海石灣變、蘭州西變330 kV母線短路電流大幅下降，給斷路器留有較大的裕度。銀城變330 kV母線短路電流有所下降，但仍逼近其斷路器開斷能力，需要進一步采取措施。2013年甘青斷面解環前后330 kV母線短路電流如表1所示。

表1 甘青斷面解環前后330 kV母線短路電流 kA

(2)潮流分布的影響

對甘青斷面電磁環網運行和解環運行時典型方式下潮流分布進行了比較。

電磁環網運行時線路存在潮流迂回現象，潮流穿越導致甘肅內部330 kV線路重載;解環運行時甘肅內部330 kV線路潮流減輕，但海石灣—新莊、海石灣—炳靈、新莊—炳靈線路潮流重載，海石灣—新莊、海石灣—炳靈斷面不滿足“N－1”要求，需要加強。

(3)送電能力的影響

根據研究結論［4］，在甘青斷面750/330 kV電磁環網解環運行后，甘青斷面4回750 kV線路下，青海送主網、主網送青海的送電能力均大于8 000 MW，完全可以滿足甘青斷面正常潮流交換的需要。

3 甘青斷面750/330 kV電磁環網解環的時機和方案

關于甘青斷面750/330 kV電磁環網的解環時機和方案，本文以文獻 ［5，6］所提的觀點為基礎，重點對涉及省際聯絡線的甘肅內部電網進行研究。

在甘青斷面已經形成4回750 kV線路的情況下，可考慮該斷面330 kV電網解環運行。

3.1 解環方案

針對上述甘青斷面電磁解環對甘肅電網潮流分布的影響，提出如下兩大類共6個甘肅網內加強方案:

第一類方案:建設武勝—先鋒第3回線路，充分利用原蘭州西—桃園、蘭州西—官亭線路加強甘肅省內聯系。具體方案如下:

方案一A:建成蘭州西—海石灣2回線路。

方案一B:建成海石灣—新莊—蘭州西的第2回線路。

方案一C:建成蘭州西—海石灣1回線路。

第二類方案:建設武勝—皋蘭1回330 kV線路，充分利用原蘭州西—桃園、蘭州西—官亭線路加強甘肅省內聯系。具體方案如下:

方案二A:建成蘭州西—海石灣2回線路。

方案二B:建成蘭州西—海石灣1回線路，建成蘭州西—新莊第2回線路，將炳靈—新莊線路新莊側改接至海石灣形成炳靈—海石灣的第2回線路。

方案二C:建成蘭州西—海石灣1回線路，搭接形成蘭州西—炳靈線路，新建海石灣—新莊的第2回線路。

3.2 方案比較

(1)潮流分布比較

對不同解環方案典型方式下潮流分布進行了計算，計算結果見表2。

從表2可以看出，所有方案均可以滿足電網功率交換的要求。

表2 不同解環方案典型方式下潮流分析

第一類方案中，方案一A潮流迂回較重;方案一B海石灣—炳靈線路“N－1”時，炳靈—新莊線路接近熱穩極限;方案一C潮流分布較合理，并且對重載斷面“N－1”校核滿足要求、對西寧—武勝—白銀750 kV同塔雙回線路“N－2”校核滿足要求。

第二類方案與第一類方案相比，第二類方案建設武勝—皋蘭線路，開辟了武勝變至中部電網的第二個連接通道，有利于遠期蘭州新區等新興負荷中心的供電，但初期線路潮流較輕，對緩解武勝—先鋒—海石灣通道潮流壓力的作用較小。

(2)短路電流比較

不同解環方案進行了短路電流計算，計算結果見表3。

第一類方案主要對海石灣變、新莊變、蘭州西變、炳靈變、劉開330 kV母線短路電流下降影響較大，其中，方案一A，B，C中蘭州西330 kV母線短路電流分別為37.3 kA，36.6 kA，35.3 kA;方案一B中新莊短路電流有所提高。由于蘭州西斷路器的開斷能力為40 kA，方案一B，C方案有利于降低蘭州西的短路電流。

第二類方案與第一類方案相比，第二類方案對東臺變、銀城變短路電流影響大。

表3 2015年解環方案330 kV母線三相短路電流

(3)經濟比較

對以上解環方案進行初步經濟比較見表4。各方案投資由低到高依次為:方案一C，方案一B，方案一A，方案二A，方案二B，方案二C。

(4)綜合分析

綜合上述技術經濟比較，兩大類方案中，推薦第一類方案。第一類方案中，暫推薦投資最少的方案一C(解環方案見圖2)。具體方案應在本體工程中結合線路具體走廊情況，進一步比選。

表4 解環方案初步經濟比較表 萬元

圖2 甘青斷面解環方案

4 結論

(1)為優化甘青斷面潮流分布，降低短路電流水平，簡化調度運行，在甘青斷面已經形成4回750 kV線路的情況下，可考慮該斷面330 kV電網解環運行。

(2)甘青斷面750/330 kV電磁環網解環時，甘肅電網側方案為:建設武勝—先鋒第3回線路，利用原蘭州西—桃園或蘭州西—官亭330 kV線路和海石灣變空出的330 kV間隔建成沿湟水河谷的蘭州西—海石灣1回線路。

［1］西北電力設計院.甘肅電網“十二五”主網架規劃設計 ［R］.西安:西北電力設計院，2012.

［2］西北電力設計院.甘肅電網750/330千伏電磁環網解環研究［R］.西安:西北電力設計院，2012.

［3］甘肅省電力公司.甘肅電網2012年運行方式［R］.蘭州:甘肅省電力公司，2012.

［4］西北電力設計院.西北電網“十二五”主網架規劃設計［R］.西安:西北電力設計院，2012.

［5］西北電力設計院.西北750/330kV電磁環網解環研究［R］.西安:西北電力設計院，2008.

［6］西北電力設計院.西北電網750/330(220)千伏電磁環網解環及限制短路電流深化研究［R］.西安:西北電力設計院，2010.

［7］電力工業部電力規劃設計總院.電力系統設計手冊［M］.北京:中國電力出版社，1998．

［8］中華人民共和國國家經濟貿易委員會.DL755－2001中華人民共和國電力行業標準—電力系統安全穩定導則［S］.電力行業電網運行與控制標準化技術委員會．北京:中國電力出版社，2001．

［9］史兆杰.甘肅河西電網750/330kV電磁環網解環研究［D］.蘭州:蘭州理工大學，2011．

［10］董凌，王亦婷，成靜.750kV電網形成初期對青海電網影響［J］.電網與清潔能源，2010，26(5):30-34．

［11］李泉，任建文，胡文平.河北南網電磁解環靜態電壓穩定性分析［J］.電力科學與工程，2010，26(12):9-14.

［12］楊曉妮，李海偉，張寶金，等.甘肅中部750/330kV電磁環網解環研究［J］．電力科學與工程，2013，29(3):1-6.

Research on the Uncoupling 750/330 kV Electromagnetic Loop Network in Gansu-Qinghai Network Partition

Yang Xiaoni1，Li Haiwei1，Zhang Baojin1，Yang Panfeng1，Yang Dezhou2，Wang Haitao2
(1.Northwest Electric Power Design Institute，Xi'an 710075，China;2.Gansu Electric Power Corporation，Lanzhou 730050，China)

750/330 kV electromagnetic loop network is harmful to secure and economic operation of power system network.Study on the adverse effects of Gansu-Qinghai network partition 750/330 kV electromagnetic loop network in Gansu power grid.With analysis and research of short-circuit current level，power flow distribution and transmission ability，the uncoupling time and scheme of 750/330 kV electromagnetic loop network between the Gansu-Qinghai network partition were presented.The simulation result after the uncoupling 750/330 kV electromagnetic loop shows that each operation index of Gansu power system was improved significantly.

750/330 kV electromagnetic loop network;Gansu-Qinghai network partition;uncoupling scheme

TM711

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2014.04.011

2013－10－28。

楊曉妮 (1984-)，女，工程師，研究方向為電力系統規劃，E-mail:28279454@qq．com。