某電廠外送安全穩定分析

李晨坤，宋軍英，咼虎

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007;2.國網湖南省電力公司，湖南長沙410007)

1 引言

某電廠 (下文稱“電廠A”)接入湖南220 kV電網，其外送穩定性與該電廠周邊地區的負荷水平及周邊電廠開機方式密切相關，文中旨在分析電廠A投運后不同運行方式下的外送安全穩定水平，及其對周邊地區電網以及湖南主電網的影響，從電網安全穩定運行的角度給出該電廠外送相關線路的控制功率，從而為合理安排該電廠的運行方式以及為新建或改造穩定控制措施提供依據。

2 外送安全穩定計算分析

2.1 計算條件

電廠A裝機容量9×20 MW，配3臺容量為70 MVA的升壓變壓器，電氣主接線簡圖如圖1。

圖1 電廠A電氣主接線簡圖

電廠A接入系統后周邊局部電網圖如圖2所示。電廠A由電廠A—變電站C的1回220 kV線路接入系統，同時變電站C已有電廠B的9×30 MW機組通過電廠B—變電站C的1回220 kV線路接入，將電廠A、電廠B作為整體考慮，2個電廠通過變電站C—變電站D、變電站C—變電站E、電廠B—變電站F，3回220 kV線路送出。電廠A外送穩定水平與該廠和電廠B開機方式及周邊地區負荷水平密切相關。

圖2 電廠A周邊局部電網圖

本次計算在湖南電網豐水期小負荷，電廠A周邊地區電源大發的運行方式下進行。

2.2 潮流計算

考慮環境溫度為40℃，電廠A，B相關線路參數見表1，根據調度部門規定，BC，CD線及BF線的熱穩定極限輸送功率按270 MW考慮。

電廠A和電廠B全開滿發時，總出力450 MW，其電力除在變電站C消納外，剩余電力通過CD，CE，BF這3回220 kV線路送出，CD+CE+BF斷面輸送功率將隨著電廠A和電廠B開機方式的改變以及周邊地區負荷水平的不同而變化。

表1 電廠A、電廠B相關線路參數

由表1得到CD，CE，BF線熱穩定極限輸送功率分別為270 MW，430 MW和270 MW。下面通過計算分析CD+CE+BF斷面的輸送功率極限作為該斷面控制功率。

2.2.1 輸送功率350 MW

由潮流結果可以得到，CD，CE，BF線輸送功率分別為110 MW，115 MW和123 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的41%，27%和46%，均不過載，但CD線和BF線負載相對較重。

2.2.2 輸送功率400 MW

由潮流結果可以得到，CD，CE，BF線輸送功率分別為134 MW，134 MW和130 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的50%，31%和48%，均不過載，但CD線和BF線負載相對較重。

2.2.3 輸送功率450 MW

由潮流結果可以得到，CD，CE，BF線輸送功率分別為159 MW，151 MW和138 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的59%，35%和51%，均不過載，但CD線和BF線負載相對較重。

綜上，正常方式下，CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，400 MW和450 MW時均沒有線路過載的情況出現，但CD線、BF線負載相對較重，在CD+CE+BF斷面輸送功率較大時，若發生某一線路故障跳閘，另外2回運行線路將存在過載的可能，需要進行N-1靜態安全校核。

2.3 N－1靜態安全校核

2.3.1 CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為201 MW和148 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的47%和55%，均不過載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為202 MW和145 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的75%和54%，均不過載。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為176 MW和169 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的65%和39%，均不過載。

綜上，CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW時，CD線、CE線、BF線3回線路中任意一回故障跳閘，另外2回線路輸送功率均在其熱穩定極限輸送功率之內，均不過載，滿足N-1靜態安全校核。

2.3.2 CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為239 MW和161 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的56%和60%，均不過載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為241 MW和156 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的89%和58%，均不過載。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為204 MW和191 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的76%和44%，均不過載。

綜上，CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW時，CD線、CE線、BF線3回線路中任意一回故障跳閘，另外2回線路輸送功率均在其熱穩定極限輸送功率之內，均不過載，滿足N-1靜態安全校核。

2.3.3 CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為276 MW和174 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的64%和64%，均不過載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為279 MW和166 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的103%和61%，CD線過載，該結果表明若CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW時，將有線路N-1過載的情況發生，需要減小該斷面輸送功率。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為232 MW和211 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的86%和49%，均不過載。

綜上，CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW時，將出現CE線故障跳閘后CD線過載的情況，不能通過N-1靜態安全校核，需要減小CD+CE+BF斷面輸送功率，從而得到該斷面輸送功率極限。

2.3.4 CD+CE+BF斷面輸送功率極限

在之前的計算中得到CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW時，CE線故障跳閘將導致CD線過載，現將該斷面功率降低到435 MW。潮流結果表明，該方式下，CD線、CE線、BF線輸送功率分別為153 MW，147 MW和136 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的57%，34%和50%。

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率435 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為267 MW和170 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的62%和63%，均不過載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率435 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為270 MW和164 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的100%和61%，CD線滿載，該結果表明為了確保線路N-1不過載，需要根據電廠周邊地區負荷調整電廠A或者電廠B的出力來控制CD+CE+BF斷面輸送功率不超過435 MW。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率435 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為226 MW和206 MW，分別占其熱穩定極限輸送功率的84%和48%，均不過載。

綜合本節N-1靜態安全校核得出，CD+CE+BF斷面輸送功率較大時將出現線路N-1過載的情況，需要根據電廠周邊地區負荷，調整電廠A或者電廠B的出力來控制CD+CE+BF斷面輸送功率不超過435 MW，否則將出現正常方式線路N-1過載的情況，435 MW為該斷面極限輸送功率。

2.4 暫態穩定計算

本節將在2014年湖南電網豐水期小負荷，CD+CE+BF斷面輸送功率達到435 MW極限的運行方式下，進行暫態穩定校核。

故障類型采用三相永久性故障，220 kV電壓等級，采用近故障點0.12 s和遠故障點0.12 s切除故障進行計算。

暫態穩定計算結果見表2。計算結果顯示AC線兩側、BC線兩側以及BF線B側三相短路接地故障時，電廠A或電廠B機組將出現功角失穩，相應機組振蕩解列后主電網保持穩定運行。CD線兩側、CE線兩側、崗復線兩側以及BF線F側三相短路接地故障主電網均保持穩定運行。

表2 暫態穩定計算結果

綜上，正常方式暫態穩定計算結果表明，系統總體穩定水平較高，在機組具備振蕩解列功能的前提下，電廠A接入系統后各運行方式下發生線路三相短路接地故障，系統均保持穩定運行。

3 結論

電廠A的9×20 MW機組投產后將接入220 kV變電站C，該站已有電廠B的9×30 MW機組接入。電廠A、電廠B送出電力除在變電站C消納外，剩余電力通過CD，CE，BF這3回220 kV線路送出。CD+CE+BF斷面輸送功率將隨著電廠A和電廠B開機方式的改變以及電廠周邊地區負荷水平的不同而變化，在該斷面輸送功率較大時，將出現線路N-1過載的情況，在實際運行中需要根據電廠周邊地區負荷，調整電廠A或者電廠B的出力來控制CD+CE+BF斷面輸送功率不超過435 MW。

〔1〕湖南省電力勘測設計院.電廠A水電站工程可研階段接入系統設計〔R〕.2009.

〔2〕湖南省電力公司科學研究院.2014—2015年湖南電網規劃滾動計算分析報告〔R〕.2012.

〔3〕湖南省電力公司.2013年度湖南電網運行方式 (強電部分)〔R〕.2012.