楊曉雷，葉琳，張靜煒

（1．嘉興電力局，浙江嘉興314033；2．浙江電力調(diào)度控制中心，杭州310007）

嘉興220 kV電網(wǎng)中期運行分區(qū)方式研究

楊曉雷1，葉琳2，張靜煒1

（1．嘉興電力局，浙江嘉興314033；2．浙江電力調(diào)度控制中心，杭州310007）

針對嘉興220 kV電網(wǎng)分區(qū)現(xiàn)狀及存在問題，結(jié)合嘉興電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，對嘉興220 kV電網(wǎng)中期運行的分區(qū)方式進(jìn)行研究分析，提出了分階段逐步完善的分區(qū)運行方式，以適應(yīng)實際電網(wǎng)安全可靠運行的需要。

500 kV；220 kV；分區(qū)方式；短路電流

0 引言

隨著浙江電網(wǎng)大量電源的投產(chǎn)和500 kV主網(wǎng)架的逐步擴張和完善，一方面地區(qū)220 kV電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)得到了增強和改善，另一方面也使220 kV電網(wǎng)短路電流，尤其是500 kV變電站220 kV母線的短路電流水平提升較快。為了限制220 kV電網(wǎng)的短路容量，消除不利于電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運行的電磁環(huán)網(wǎng)，實行500 kV/220 kV電網(wǎng)分層分區(qū)運行勢在必行[1-5]。

電網(wǎng)分區(qū)解環(huán)工作需要提前規(guī)劃，并分階段逐步實施。本文主要針對嘉興220 kV電網(wǎng)運行現(xiàn)狀，結(jié)合嘉興地區(qū)2~3年內(nèi)將新增的電源點建設(shè)情況（主要是500 kV變電站和接入220 kV電網(wǎng)的發(fā)電廠）及功率輸配要求，對嘉興220 kV電網(wǎng)中期運行的分區(qū)方式進(jìn)行研究分析，逐步理順結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)實際電網(wǎng)安全可靠運行需要，并與遠(yuǎn)景規(guī)劃銜接。

1 電網(wǎng)分區(qū)的思路及原則

1.1 電網(wǎng)分區(qū)的思路

隨著500 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強及地區(qū)220 kV電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，220 kV電網(wǎng)分區(qū)運行是電網(wǎng)發(fā)展的必然。通過電網(wǎng)分區(qū)解環(huán)運行，不但可以切實減小系統(tǒng)短路電流，有效解決局部220 kV電網(wǎng)短路電流超標(biāo)問題，同時可以解決500 kV/ 220 kV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)揮高一級電壓等級的輸電能力。而且可以使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰、層次分明，便于實現(xiàn)分區(qū)解列，有效構(gòu)筑安全穩(wěn)定的第三道防線。

目前嘉興電網(wǎng)仍處于不斷發(fā)展過程中，從電網(wǎng)中長期規(guī)劃來看，嘉興地區(qū)內(nèi)500 kV變電站落點及500 kV網(wǎng)架還將有較大的調(diào)整和完善，因此，嘉興220 kV電網(wǎng)中期分區(qū)運行需要綜合考慮多種因素，比如分區(qū)時間點的確定、分區(qū)斷面及分區(qū)方式的選擇等，從而解決220 kV電網(wǎng)短路電流超標(biāo)及局部斷面潮流控制問題，逐步適應(yīng)電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)。

1.2 電網(wǎng)分區(qū)的基本原則

220 kV電網(wǎng)分區(qū)運行應(yīng)依據(jù)以下基本原則：

（1）分區(qū)運行應(yīng)優(yōu)先考慮消除對浙江電網(wǎng)500 kV主網(wǎng)架安全運行不利的電磁環(huán)網(wǎng)。

（2）選擇分區(qū)方式應(yīng)盡可能避免500 kV單臺主變壓器形成的獨立供區(qū)，分區(qū)后應(yīng)滿足220 kV電網(wǎng)N-1方式下的供電可靠性要求。

（3）分區(qū)時應(yīng)滿足220 kV網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)供能力，以適應(yīng)主要設(shè)備檢修方式或故障情況下的電網(wǎng)互供能力。

（4）在滿足短路電流水平要求及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行條件時，應(yīng)盡可能少開斷分區(qū)線路，以減少輻射型220 kV同桿雙線終端變電站的數(shù)量，提升電網(wǎng)供電可靠性。

2 嘉興220 kV電網(wǎng)分區(qū)現(xiàn)狀及存在問題

2.1 嘉興220 kV電網(wǎng)分區(qū)現(xiàn)狀

嘉興電網(wǎng)位于浙江電網(wǎng)北部，是浙江電網(wǎng)與上海電網(wǎng)間區(qū)域聯(lián)絡(luò)的重要通道，區(qū)域內(nèi)有秦山核電站及嘉興發(fā)電廠等華東電網(wǎng)及浙江電網(wǎng)的重要電源基地。截至2010年底，嘉興電網(wǎng)現(xiàn)有500 kV變電站3座，分別為王店變電站（3×750 MVA）、汾湖變電站（2×750 MVA）、由拳變電站（2×1 000 MVA）；220 kV變電站共24座；220 kV并網(wǎng)電廠2座，分別為嘉興發(fā)電廠一期（2×300 MW）、秦山核電站一期（1×320 MW）。

由于嘉興電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的220 kV電源較少，主要依靠500 kV變電站作為功率來源。隨著500 kV由拳變電站于2009年順利投產(chǎn)及其220 kV送出線路的逐步完善，王店變電站與由拳變電站、王店變電站與汾湖變電站之間分別形成了“日”字形的220 kV雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。2010年嘉興地區(qū)220 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐步增強的同時，220 kV短路電流的問題更加突出，為電網(wǎng)的初步分區(qū)運行創(chuàng)造了條件。在由拳變電站投產(chǎn)后，為了抑制220 kV短路電流超標(biāo)問題，綜合考慮電網(wǎng)潮流分布情況后，采取了開斷部分220 kV線路（圖1中虛線所示）的方式，對嘉興220 kV電網(wǎng)進(jìn)行了初步分區(qū)運行。表1為嘉興220 kV電網(wǎng)2010年分區(qū)前后相關(guān)站點的短路電流水平。

圖1 2010年嘉興220 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

表1 2010年分區(qū)前后相關(guān)站點的短路電流水平

2.2 現(xiàn)有分區(qū)方式存在的問題

（1）分區(qū)后，隨著220 kV電網(wǎng)供電結(jié)構(gòu)的改變，秦山二、三期核電送出功率將無法通過王店變電站就地消納，加之汾湖變電站與上海間聯(lián)絡(luò)通道潮流方向改為受入，使秦山二、三期經(jīng)由王店變電站、由拳變電站、喬司變電站通向浙南地區(qū)的500 kV輸電通道的穩(wěn)定問題更為突出。

（2）分區(qū)后，在由拳變電站獨立供區(qū)主變壓器檢修情況下，需要重新與王店變電站220 kV雙回聯(lián)絡(luò)通道合環(huán)運行，同時為抑制王店變電站短路電流，需陪停王店變電站1臺主變壓器，方式調(diào)整較為復(fù)雜。

（3）分區(qū)后，嘉興電網(wǎng)220 kV同桿雙回線路供電終端變電站數(shù)量增至13座，供電可靠性受到較大影響。

（4）分區(qū)后，部分地區(qū)內(nèi)220 kV變電站分屬多個供區(qū)（最多情況下分屬3個不同供區(qū)），使下級電網(wǎng)方式安排及調(diào)整較為復(fù)雜。

（5）分區(qū)后，因由拳變電站缺乏有效的電源支撐，使供區(qū)內(nèi)220 kV電壓在負(fù)荷峰谷時段電壓變化較大，出現(xiàn)負(fù)荷高峰時段220 kV末端電網(wǎng)電壓偏低和低谷時段電壓偏高的情況。

3 電網(wǎng)規(guī)劃及中期運行分區(qū)方式研究

3.1 電網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)規(guī)劃，十二五期間嘉興500 kV電網(wǎng)將新增2個落點，分別為500 kV桐鄉(xiāng)變電站、洪明變電站。同時隨著500 kV方家山核電機組及輸電工程的逐步建成投產(chǎn)，將進(jìn)一步理順秦山核電機組送出通道，也將使嘉興電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架初步形成“口”字形環(huán)網(wǎng)運行，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加堅強合理。圖2為2015年的嘉興電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

圖2 2015年嘉興電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

2015年，嘉興220 kV電網(wǎng)將規(guī)劃31座220 kV變電站，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。隨著500 kV落點的逐步投產(chǎn)，嘉興220 kV電網(wǎng)短路電流水平進(jìn)一步提升，也更有必要對嘉興220 kV電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)方式調(diào)整。

3.2 電網(wǎng)中期運行分區(qū)方式

3.2.1 2013年分區(qū)方式

2013年底前，隨著方家山核電輸電線路工程的建成投產(chǎn)，秦山核電機組送出通道并網(wǎng)點由王店變電站逐步調(diào)整至由拳變電站，現(xiàn)有分區(qū)方式下500 kV通道熱穩(wěn)定受限問題將得到解決，同時也將改善由拳變電站供區(qū)內(nèi)的電壓狀況。盡管嘉興電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整較大，但由于500 kV無新增落點，僅汾湖變電站于2012年新增500 kV主變壓器1臺（1×1 000 MVA），嘉興220 kV電網(wǎng)總體無較大調(diào)整，各站點短路電流變化不大，仍將維持原有分區(qū)方式運行。

3.2.2 2014年分區(qū)方式

2014年，500 kV桐鄉(xiāng)變電站（2×1 000 MVA）將建成投產(chǎn)，隨著其220 kV配套線路的逐步投產(chǎn)，將對嘉興220 kV電網(wǎng)分區(qū)方式產(chǎn)生較大影響。結(jié)合桐鄉(xiāng)變電站投產(chǎn)初期220 kV配套線路（主要為桐鄉(xiāng)-梧桐、桐鄉(xiāng)-安興）情況，需考慮與相鄰供區(qū)互聯(lián)運行，以增強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，充分利用其主變壓器容量，均衡各500 kV主變壓器負(fù)載水平。根據(jù)電網(wǎng)實際規(guī)劃，在桐鄉(xiāng)變電站、由拳變電站、王店變電站供區(qū)及王店變電站與汾湖變電站供區(qū)間，將形成多種分區(qū)調(diào)整方案。

（1）桐鄉(xiāng)變電站、王店變電站、由拳變電站聯(lián)合供區(qū)。

結(jié)合桐鄉(xiāng)變電站220 kV配套線路投產(chǎn)情況，可以形成以下2種分區(qū)方式：

方案a：在2010年分區(qū)方式基礎(chǔ)上，開斷由拳-鳳鳴雙回線路，合上鳳鳴-百桃雙回線路，形成桐鄉(xiāng)變電站與王店變電站220 kV間“口”字形（桐鄉(xiāng)-安興-鳳鳴-百桃-王店-梧桐-桐鄉(xiāng)）雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)運行，同時維持由拳變電站獨立供區(qū)運行。

方案b：在2010年分區(qū)方式基礎(chǔ)上，開斷王店-梧桐雙回線路，將梧桐變電站納入桐鄉(xiāng)變電站供區(qū)；同時在桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站220 kV網(wǎng)架間形成“一”字形（桐鄉(xiāng)-安興-鳳鳴-由拳）互聯(lián)分區(qū)結(jié)構(gòu)運行。

以上2種分區(qū)方式下，相關(guān)站點的短路電流水平如表2所示。

表2 不同分區(qū)方式下相關(guān)站點的短路電流水平

隨著桐鄉(xiāng)變電站的投產(chǎn)及秦山二、三期與方家山核電機組500 kV并網(wǎng)線路的逐步調(diào)整，其與王店變電站500 kV間電氣聯(lián)系大大減弱，使王店變電站500 kV及220 kV母線短路電流水平明顯下降。但表2的短路電流計算結(jié)果表明，方案a環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，增強了王店變電站220 kV母線與秦山各電廠間的電氣聯(lián)系，桐鄉(xiāng)變電站仍將對王店變電站220 kV母線提供較大的短路電流，使王店變電站220 kV母線短路電流嚴(yán)重越限。因此，王店變電站與桐鄉(xiāng)變電站220 kV不宜合環(huán)運行，方案a實際實施條件較差。

同時，由于桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站供區(qū)內(nèi)均無220 kV并網(wǎng)機組，在方案b分區(qū)方式下，桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站形成互聯(lián)供區(qū)后，增強了供區(qū)間的互供聯(lián)系，提高了供電可靠性；同時，潮流計算表明，相比各自獨立供區(qū)情況，由拳變電站主變壓器負(fù)載率由90%下降為70%，桐鄉(xiāng)變電站則由24%提升至45%，桐鄉(xiāng)變電站對由拳變電站起到較大的負(fù)荷支撐作用，減輕了由拳變電站獨立供區(qū)情況下主變壓器的負(fù)載壓力，提升了桐鄉(xiāng)變電站主變壓器的負(fù)載利用率。隨著桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站間聯(lián)絡(luò)通道的逐步完善，桐鄉(xiāng)變電站尤其是由拳變電站主變壓器檢修方式下方式調(diào)整復(fù)雜的問題得到緩解。

（2）王店變電站、汾湖變電站聯(lián)合供區(qū)。

隨著嘉興電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架的調(diào)整及桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站間聯(lián)合供區(qū)分區(qū)方式的確定，王店變電站主變壓器的負(fù)載水平將進(jìn)一步降低，其與汾湖變電站主變壓器負(fù)載不均衡情況更加突出。同時，因王店變電站220 kV母線短路電流水平進(jìn)一步下降，為新增王店變電站與汾湖變電站間220 kV合環(huán)通道創(chuàng)造了條件。

考慮新增不同合環(huán)通道后，相關(guān)站點的短路電流水平如表3所示。

表3 不同合環(huán)通道相關(guān)站點的短路電流水平

表3的短路電流結(jié)果表明，在王店變電站與汾湖變電站220 kV電網(wǎng)間新增禾城-秀水合環(huán)通道后，各站短路電流水平均可滿足要求，且有一定裕度；同時，潮流計算表明，新增禾城-秀水合環(huán)通道后，王店變電站主變壓器負(fù)載率由合環(huán)前的54%提升至68%，汾湖變電站主變壓器負(fù)載率則由合環(huán)前81%降至67%，500 kV變電站的主變壓器負(fù)載更加均衡。

2014年，500 kV桐鄉(xiāng)變電站投產(chǎn)后，隨著桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站、王店變電站與汾湖變電站220 kV間互聯(lián)分區(qū)方式的確定，嘉興220 kV網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐步加強，220 kV同桿雙回線路供電終端變電站由原來的13座減少至8座，進(jìn)一步提升了電網(wǎng)供電可靠性，尤其增強了對嘉興市區(qū)及東北部電網(wǎng)在事故情況下的互聯(lián)支撐能力；同時，局部供電區(qū)域分屬多個供區(qū)的現(xiàn)象大為緩解，增強了下級電網(wǎng)運行方式的靈活性。

3.2.3 2015年后分區(qū)方式

根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃，2016年前后，500 kV洪明變電站（1×1 000 MVA）將建成投產(chǎn)，同時嘉興發(fā)電廠一期擴建機組（1×600 MW）將通過嘉興220 kV電網(wǎng)并網(wǎng)。

相關(guān)研究表明，當(dāng)500 kV主變壓器的Uk（高-中）為12%~18%時，每100 MVA容量向220 kV系統(tǒng)提供的短路電流將達(dá)到0.94~1.84 kA；同時，每100 MW的本地機組向500 kV變電站220 kV母線提供約0.6~0.8 kA的短路電流[5-6]。

因此，在以上工程項目投產(chǎn)后，嘉興220 kV電網(wǎng)尤其是王店變電站與汾湖變電站供區(qū)的短路電流水平將進(jìn)一步提升。但由于王店變電站與汾湖變電站220 kV電網(wǎng)間有秦山核電站及嘉興發(fā)電廠機組并網(wǎng)運行，且在洪明變電站投產(chǎn)后，電廠并網(wǎng)線路均不具備改接條件，將形成王店變電站、洪明變電站、汾湖變電站聯(lián)合供區(qū)運行。為了抑制短路電流水平，需要重新考慮開斷禾城-秀水合環(huán)通道，或?qū)⒎诤冸娬?20 kV母線分列運行[7-8]。

同時，在由拳變電站第三臺主變壓器投產(chǎn)后，由拳變電站220 kV母線短路電流水平也將有較大提升，將無法維持桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站間的聯(lián)合供區(qū)運行；但隨著桐鄉(xiāng)變電站220 kV配套送出工程的不斷完善，可以適時開斷由拳-鳳鳴雙回線路，使由拳變電站與桐鄉(xiāng)變電站分別恢復(fù)獨立分區(qū)運行。

4 結(jié)論

（1）在500 kV桐鄉(xiāng)變電站投產(chǎn)前，隨著嘉興電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架的不斷調(diào)整和完善，浙北電網(wǎng)500 kV通道熱穩(wěn)定受限問題逐步解決，由拳變電站獨立供區(qū)下電壓過高或過低的運行情況也逐步得到改善。但由于沒有新增500 kV落點及220 kV并網(wǎng)機組，相關(guān)站點220 kV短路電流水平變化不大，嘉興220 kV電網(wǎng)將維持現(xiàn)有分區(qū)方式。

（2）2014年，桐鄉(xiāng)變電站投產(chǎn)后，嘉興電網(wǎng)500 kV及220 kV網(wǎng)架均有較大變化。根據(jù)短路電流及潮流計算分析，宜采用桐鄉(xiāng)變電站與由拳變電站聯(lián)合供區(qū)運行，同時新增王店變電站與汾湖變電站聯(lián)合供區(qū)間的合環(huán)通道，實現(xiàn)雙環(huán)網(wǎng)運行的分區(qū)方式。

分區(qū)方式調(diào)整后，既改善了電網(wǎng)供電N－1結(jié)構(gòu)要求，均衡了各500 kV主變壓器的負(fù)載情況，提升輕載主變壓器的利用率，減少了放射型220 kV同桿雙線終端變電站及電源供區(qū)過多的情況，保障了電網(wǎng)的供電安全性和可靠性及下級電網(wǎng)運行靈活性，基本解決了原有分區(qū)方式存在的各種問題；也促進(jìn)了500 kV與220 kV電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，最大限度地發(fā)揮電網(wǎng)的綜合投資效益。

（3）“十三五”初期，隨著500 kV洪明變電站建成投產(chǎn)及嘉興發(fā)電廠一期擴建機組調(diào)整至220 kV電網(wǎng)并網(wǎng)，經(jīng)過計算分析，嘉興220 kV電網(wǎng)短路電流水平將進(jìn)一步提升，初步考慮可通過汾湖變電站220 kV母線分列運行的最小變動，來抑制電網(wǎng)短路電流水平的提升，保持王店變電站、洪明變電站及汾湖變電站間220 kV電網(wǎng)供電可靠性。根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)情況，適時恢復(fù)由拳變電站與桐鄉(xiāng)變電站獨立分區(qū)運行。具體分區(qū)方式有待500 kV洪明變電站相關(guān)配套工程及具體投產(chǎn)時間確定后再進(jìn)行研究與確定。

[1]DL 755－2001電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則[S]．北京：中國電力出版社，2001.

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（本文編輯：龔皓）

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電力企業(yè)管理信息化46.00

電力系統(tǒng)多尺度仿真與試驗技術(shù)120.00

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算原理與算例（第二版）38.00

電能計量裝置安裝與接線判讀45.00

電網(wǎng)調(diào)度與監(jiān)控46.00

調(diào)度自動化崗位培訓(xùn)教材75.00

風(fēng)電并網(wǎng)及運行技術(shù)38.00

風(fēng)力發(fā)電工程施工與驗收（第二版）86.00

國家電網(wǎng)公司業(yè)主項目部標(biāo)準(zhǔn)化管理手冊（2013年版）38.00

國家電網(wǎng)公司應(yīng)急救援培訓(xùn)試題庫（附光盤）30.00

建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范GB/T 50319－2013應(yīng)用指南30.00

建設(shè)工程監(jiān)理合同GF－2012－0202（示范文本）10.00

圖解輸變電工程質(zhì)量安全管理：依據(jù)《Q/GDW 248－2008輸變電工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文實施管理規(guī)程》35.00

Research on Medium-term Partitioning Operation Mode of Jiaxing 220 kV Power Grid

YANG Xiao-lei1,YE Lin2,ZHANG Jing-wei1
（1.Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China；2.Z（P）EPC Power Dispatching Center，Hangzhou 310007，China）

Aiming at current status of Jiaxing 220 kV power grid partitioning and the existing problems,the paper,by combining development planning of Jiaxing power grid,investigates and analyzes medium-term partitioning operation mode of Jiaxing 220 kV power grid,and proposes to perfect the partitioning operation mode phase by phase to adapt the actual demand of operation safety and reliability.

500 kV;220 kV;partitioning mode;short circuit current

TM732

：B

：1007-1881（2013）08-0014-05

2013-01-28

楊曉雷（1981-），男，河南扶溝人，工程師，工學(xué)碩士，主要從事地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度與運行方式管理工作。