2015年昆明電磁環網分析研究

司大軍,徐東文

(1.云南電網規劃研究中心,昆明 650051；2.山西省萬家寨引黃工程管理局,太原 030012)

特約稿件

2015年昆明電磁環網分析研究

司大軍1,徐東文2

(1.云南電網規劃研究中心,昆明 650051；2.山西省萬家寨引黃工程管理局,太原 030012)

昆明是云南重要的電力負荷中心,為了保證供電的可靠性,保持了較多的500/220 kV電磁環網,隨著負荷的不斷增加、電網的不斷加強,目前的電磁環網已不適應電網的發展。以2015年為水平年,通過短路電流計算與潮流分析,結合電網實際及對供電可靠性的要求,提出了昆明電磁環電網運行方案,為電網規劃、建設與運行提供了技術支持。

電磁環網；昆明電網、運行方式

1 前言

一般情況下,220 kV及以下電壓等級的高低壓電磁環網都開環運行。由于電網建設、安全等原因,相當一部分500/220 kV電磁環網還保持了高低壓電磁環網。保持高低壓電磁環網主要優點在于較低電壓等級電網的可靠性高,因此在電網較為薄弱的情況下采用保持電磁環網提高電網的可靠性。但保持高低壓電磁環網也有很大的弊端,主要表現為：

1)高電壓等級電網故障后,會有潮流大量轉移至低電壓等級電網,易導致低電壓等級電網過載,引起連鎖反應,造成大面積停電,如美加大停電、巴西大停電過程中保持高低壓電磁環網是故障造成連鎖反應的重要因素[1-2]；

2)保持電磁環網將會大大增加低電壓等級電網的短路電流,某些情況下會造成超過斷路器遮斷容量的情況；

3)在高電壓等級電網薄弱情況下,一旦高電壓等級電網故障斷開,系統間的聯絡阻抗將突然顯著增大,極易超過系統暫態穩定極限,發生系統振蕩,引起系統失穩。

昆明電網保持了電磁環網運行,而隨著昆明電網的加強、負荷的不斷發展,目前保持的電磁環網已不能滿足電網安全運行的需要,以下將對2015年昆明電磁環網進行研究,提出解環方案,為電網規劃、建設、運行提供基礎。

2 電磁環網解環原則

1)由于電磁環網合環運行導致短路電流超過斷路器遮斷容量,必須全部或者部分斷開電磁環網,使短路電流降至斷路器遮斷容量以下。

2)對于斷開電磁環網不滿足N-1原則的電磁環網,優先考慮合環運行,保持電磁環網應無重大安全穩定問題。若按照國家法規、電力系統規程與規范,保持電磁環網有重大安全穩定問題或控制措施過于復雜,則應斷環。

3)對于為保證N-1原則而保持的電磁環網,應盡可能保證N-2時無穩定與過載問題,若存在穩定與過載問題應有應對措施。

4)計算原則：正常運行情況下,線路電流不超過其熱穩電流,主變不過載；故障情況下,線路電流不超過其熱穩電流,主變過載不超過40%(可運行0.5小時)。

3 電網概況

昆明電網 2014年將七甸變增加 3#主變, 2015年將新建500 kV圭山變 (2×750 MW),廠口也將增加3#主變。總負荷2013年約6000 MW, 2015年將增加至約7 200 MW。2015昆明電磁環網結構如圖1所示。

圖1 昆明電磁環網示意圖

4 七甸變電磁環網分析

目前七甸變與廠口變、寶峰變、羅平變 (或圭山變)保持電磁環網。

500 kV七甸變3#主變建成后,將會造成七甸220 kV側短路電流有較大增長 (保持廠口～七甸、寶峰七～七甸、羅平 (圭山)～七甸電磁斷環網短路電流達到58.7kA)。表1給出了七甸變不同運行方式下其220 kV側最大短路電流情況,可以看出：2015年七甸變在部分合環方式下短路電流就接近或超過50 kA,必須完全斷環運行。

2015年七甸變主變容量3×750 MVA,最大下網負荷1670 MW,可以滿足主變N-1要求,但主變N-2后需要通過穩控措施聯切部分負荷,以防止另外一臺主變過載。

由于保持七甸與周邊電磁環網短路電流均較大,因此建議：七甸變完全斷環運行；七甸主變N-2后需要通過穩控措施聯切部分負荷防止另外一臺主變過載。

表1 七甸變不同運行方式下的短路電流 (單相接地)

5 廠口變電磁環網分析

目前廠口變與七甸變、草鋪擴、龍海變保持電磁環網。500 kV廠口變建成3#主變后,保持廠口-草鋪擴、廠口-龍海、廠口-七甸電磁環網,則220 kV母線短路電流達到58.1kA；若斷開廠口-七甸電磁環網而保持廠口-草鋪擴、廠口-龍海電磁環網,則220 kV母線短路電流達到51.4kA,不同運行方式短路電流情況見表2。從短路電流來看,500 kV廠口變建成3#主變后,僅可保持廠口-草鋪擴或廠口-龍海電磁環網,下面將對這兩種情況進行分析。

表2 廠口變不同運行方式下的短路電流 (單相接地)

1)保持廠口-龍海而斷開廠口-草鋪擴電磁環網：若發生廠口-龍海線路N-2時,廠口三臺主變下網潮流達到2038 MW,負載率達到90%,220 kV廠口-嵩明雙回線路潮流達到1079 MW,線路已過載,廠口-七甸線路潮流為2274MW。考慮到目前對于220 kV線路過載無安穩措施,可能引起連鎖反應造成大面積停電。因此,建議斷開廠口-龍海電磁環網。

2)保持廠口-草鋪擴而斷開廠口-龍海電磁環網：若發生廠口-龍海線路N-2時,廠口-七甸線路潮流為3020 MW,已過載。為消除廠口-七甸線路過載,需要切除滇西北機組。廠口主變切機靈敏度約45%。因此,為消除廠口-七甸線路過載需要切除滇西北1100 MW機組。

綜上所述,在廠口有3臺主變時應斷開廠口～龍海電磁環,若保持廠口～草鋪擴電磁環網,則草鋪擴主變N-2時將造成220 kV廠口-普吉-車家壁-昆二電廠-草鋪擴雙回線路過載。因此建議：斷開廠口～龍海、廠口～草鋪擴電磁環網。

6 寶峰變電磁環網分析

500 kV寶峰變主變容量2×750 MVA,若斷開樟木箐～馬鞍山三回線路、寶峰～江川雙回線路、紅塔山～秀溪雙回線路,2015年寶峰變下網負荷最大約1040 MW,草鋪變下網負荷最大約730 MW,考慮0.95功率因素情況下,寶峰主變N-1過載將超過1.4倍,草鋪主變N-1將滿載 (草鋪主變無過載能力)。根據前面七甸變分析情況,寶峰～七甸電磁環必須斷開。因此,寶峰周邊電磁環網考慮以下幾種方案：

1)方案1,保持寶峰-草鋪、寶峰-寧州、玉溪-寧州電磁環網。

2)方案2,斷開寶峰-草鋪電磁環網,保持寶峰-寧州、寶峰-玉溪、玉溪-寧州電磁環網。

方案1電磁環網運行方式下,除寶峰主變N-1另外一臺主變潮流達到762MW,輕微過載,其它元件N-1不過載。草鋪主變N-2時,寶峰主變潮流達到1720 MW,過載約15%,220 kV寶峰-樟木箐雙回線路 (400 mm2)潮流達到950 MW,嚴重過載。若草鋪主變N-2時可以聯切昆鋼、中石油以220 kV接入草鋪變的大負荷,則220 kV寶峰-樟木箐雙回線路潮流可減少280 MW,但仍嚴重過載。

方案2電磁環網運行方式下,除寶峰主變N-1另外一臺主變潮流達到830 MW,過載約13%,其它元件N-1不過載。寶峰主變N-2時,寧州主變潮流達到1070 MW,過載約7%,220 kV江川-寧州雙回線路 (400 mm2)潮流達到670 MW,過載2%,通過將寶峰變所帶220 kV撫仙負荷120 MW轉移七甸變,220 kV江川-寧州雙回雙回線路潮流可減少70 MW。玉溪主變N-2時,寧州主變潮流達到910 MW (重載),寶峰主變潮流達到1580 MW,過載約5%, 220 kV紅塔山-寶峰雙回線路 (400 mm2)潮流達到540 MW,滿載。

由以上分析可知,保持寶峰-草鋪、寶峰-寧州、玉溪-寧州電磁環網時,草鋪主變N-2將造成220 kV寶峰-樟木箐雙回線路嚴重過載,并且切除接入草鋪變的220 kV大負荷也無法消除過載,因此不推薦。斷開寶峰-草鋪電磁環網,而保持寶峰-寧州、寶峰-玉溪、玉溪-寧州電磁環網時,寶峰主變N-2時會造成寧州～江川雙回線路過載,可通過將撫仙負荷轉移至七變緩減寧州～江川雙回線路過載。因此,建議斷開寶峰-草鋪電磁環網,而保持寶峰-寧州、寶峰-玉溪、玉溪-寧州電磁環網。

7 結束語

1)在七甸變建成3#主變后,由于220 kV短路超過斷路器遮斷容量,需要斷開廠口-七甸、寶峰-七甸、七甸-羅平 (圭山)電磁環網。七甸主變N-2后需要通過穩控措施聯切部分負荷防止另外一臺主變過載。

2)在廠口變建成3#主變后,由于220 kV短路超過斷路器遮斷容量,建議斷開廠口～草鋪擴、廠口～龍海電磁環網。

3)由于寶峰變負荷較重,建議保持寶峰-玉溪、寶峰-寧州、玉溪-寧州電磁環網,而斷開寶峰-草鋪電磁環網。

4)寶峰變下網負荷重,建議結合未來負荷發展,開展寶峰變周邊建設500 kV變電站的前期研究工作。

[1]汪鴻.“8·14”美加大停電對方式工作的啟示 [J].華北電力技術,2004,7：16-17

[2]林偉芳,孫華東,湯涌,等.巴西 “11·10”大停電事故分析及啟示 [J].電力系統自動化,2010,7(34)：1-5.

Study on Electromagnetic Looped Networks of 2015 Year Kunming Power Grid

(1.Yunnan Grid Planning and Research Center,Kunming 650011；
2.Shanxi Wanjiazhai Yellow River Diversion Project Administrative Bureau,Taiyuan 030012)

Kunming is important load center of Yunnan Provine.In order to insure power supply reliability,most of 500/220 kV electromagnetic looped networks are retained.But,present electromagnetic looped networks don't adapt to increasing load and in enhancing power grid.A operation scheme of Kunming electromagnetic looped networks is presented by short-circuit current calculation and power flow analysis.The scheme can guide power system planning,construction and operation.

electromagnetic looped network；kunming power grid；operation mode

TM73

B

1006-7345(2014)02-0001-03

2014-03-26

司大軍 (1976),男,博士,高級工程師,電網規劃研究中心,從事電力系統分析、電網規劃研究工作 (e-mail)dajunsi1976@163.com。