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        提高麗江電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線重合閘成功率的措施

        2013-06-23 09:50:14袁普中李澤琴
        電氣技術(shù) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:重合麗江斷路器

        袁普中 李澤琴

        (麗江供電局,云南 麗江 674100)

        電力是關(guān)系著國計民生的基礎(chǔ)行業(yè),如何提高供電可靠性,保障生產(chǎn)生活用電是電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的首要任務(wù)。針對麗江地區(qū)電網(wǎng)來說,一是小水電受季節(jié)影響較大,二是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然薄弱,按常規(guī)重合閘配置模式,重合閘基本不成功,因此110kV及以下聯(lián)絡(luò)線重合閘功能長期停用,地區(qū)電網(wǎng)供電可靠性低。尤其是國務(wù)院599號令對電網(wǎng)事故分級和處理的規(guī)定,對電網(wǎng)供電可靠性提出了更高的要求。因此研究優(yōu)化線路重合閘功能,提高分布式電源系統(tǒng)線路重合成功率,提高供電可靠性就更加緊迫了。

        1 麗江電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題

        麗江地處滇西北,連大理州,東部與四川攀枝花市接壤,全市一區(qū)四縣,總面積約為2.06萬km2,境內(nèi)大小河流 91條,其中金沙江橫貫全市一區(qū)四縣,流程651km,落差達3790m,水力資源豐富。目前除正在建設(shè)的金沙江中游一庫八級大型水電站外,有小水電87座,總裝機容量約310MW,最大單機容量8MW。

        麗江是一座旅游城市,屬于工業(yè)欠發(fā)達地區(qū),負荷較小,全市最大供電負荷約為280MW,最小負荷約為150MW,地方電力企業(yè)長期以來投資不足。直到2006年,云南電網(wǎng)進入,中央投資城、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)資金不斷增加,電網(wǎng)得到了較大的改善,但仍然未從根本上解決電網(wǎng)薄弱問題。目前麗江電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要有以下特點:①220kV單通道與主網(wǎng)相連;②220kV、110kV單線單變鏈式結(jié)構(gòu);③小水電站多,而分布廣。

        根據(jù)運行經(jīng)驗及電網(wǎng)實際,目前麗江電網(wǎng)220kV線路投單重方式運行,110kV聯(lián)絡(luò)線重合閘功能都大多數(shù)退出運行,僅雙回線并聯(lián)運行線路重合閘投入運行。

        目前電網(wǎng)主要存在以下問題:

        1)與主網(wǎng)連接薄弱,且處于云南電網(wǎng)邊沿,受雷雨、大風(fēng)、泥石流以及山火等自然災(zāi)害威脅嚴重。

        2)地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部 110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱,正常運行方式下,單線最長串聯(lián)8個110kV變電站,涉及兩個縣及古城區(qū)部分電網(wǎng),特殊運行方式下,整個麗江電網(wǎng)僅通過一回 110kV線路與主網(wǎng)并網(wǎng)運行,一旦發(fā)生事故跳閘,解列電網(wǎng)瓦解的風(fēng)險很高。

        3)麗江電網(wǎng)小水電均為徑流式小水電,沒有調(diào)節(jié)能力,且分布不均勻,汛期低谷時段大量富裕小水電上網(wǎng),枯期發(fā)電出力不足80MW,電力電量缺額嚴重,部分區(qū)縣最大負荷缺額超過80%,緊緊依靠低頻低壓減負荷或高頻切機等措施無法滿足電網(wǎng)可靠運行的要求,如圖1所示。

        圖1 線路故障跳閘片區(qū)電網(wǎng)低頻低壓減載動作110kV母線頻率偏差圖

        4)根據(jù)國務(wù)院599號令的相關(guān)條款,麗江屬于設(shè)區(qū)的市,一旦主要線路事故跳閘,導(dǎo)致一般及以上電網(wǎng)事故的風(fēng)險很大。

        2 優(yōu)化線路重合閘功能的措施

        目前麗江電網(wǎng)220kV部分電網(wǎng),均采用單相重合閘方式,單相跳閘均可以重合成功。110kV聯(lián)絡(luò)線均按常規(guī)配置采用大電源側(cè)投檢母線有壓、線路無壓重合閘方式,小電源側(cè)投檢同期重合閘方式,歷史經(jīng)驗是幾乎沒有重合成功的情況,因此長期退出運行。經(jīng)過我們認真分析,并查閱大量的資料發(fā)現(xiàn),一是麗江電網(wǎng)自2006年以來,110kV線路跳閘18次,僅有1次試送不成功(且故障在對側(cè)變電站TV處,并非線路故障),絕大多數(shù)為瞬時性故障;二是麗江電網(wǎng)汛、枯期電網(wǎng)負荷特性鮮明,汛期呈現(xiàn)電源特性,部分線路跳閘導(dǎo)致解列電網(wǎng)仍可能獨立運行;而枯期明顯呈現(xiàn)負荷特性,一旦線路跳閘不重合將可能導(dǎo)致整個縣、甚至多個縣電網(wǎng)全停。損失負荷以及停電用戶數(shù)均可能達到一般及以上電網(wǎng)事故等級。因此我們分片、分區(qū)認真仿真計算,結(jié)合電網(wǎng)實際重點開展110kV聯(lián)絡(luò)線重合閘研究,認為通過優(yōu)化重合閘的方式和整定時間,做好與小電機組的配合,可以提高重合閘的成功率,從而提高供電可靠性。因此提出以下幾點改進意見:

        1)對于末端變電站(圖2),L1線系統(tǒng)(大電源S)側(cè)DL1斷路器仍然投入檢母線有壓、線路無壓和檢同期重合閘方式,A變電站(小電源)側(cè)一方面采用DL2斷路器保護連跳A變電站DL3斷路器,同時L1線A變電測DL2斷路器投入檢線路有壓、母線無壓重合閘方式。此方案便于實施,關(guān)鍵只需要將DL2斷路器跳閘回路出口同時連接到小電并網(wǎng)斷路器DL3跳閘出口回路即可,重合閘既風(fēng)險小,又可以保證重合成功率。

        圖2

        2)對于中間變電站,不僅本站有小電源,同時下級變電站也有小電源接入(圖3),L1線系統(tǒng)(大電源 S)側(cè) DL1斷路器仍然投入檢母線有壓、線路無壓和檢同期重合閘方式,A變電站(小電源)側(cè)DL2斷路器則投入檢線路有壓、母線無壓和檢同期重合閘方式。此方案適用于中間變電站聯(lián)絡(luò)線,且片區(qū)電網(wǎng)解列后可能獨立運行,也可能瓦解情況。首先當片區(qū)電網(wǎng)瓦解,此時從系統(tǒng)(大電源 S)側(cè) DL1斷路器到A變電站DL2斷路器按照設(shè)置好的檢無壓方式重合,快速恢復(fù)電網(wǎng)供電,當片區(qū)電網(wǎng)獨立運行時,L1線系統(tǒng)(大電源S)側(cè)DL1斷路器檢線路無壓重合,A變電站DL2斷路器檢同期合閘,迅速恢復(fù)并網(wǎng)。

        圖3

        3)合理整定重合閘時間,可以有效提高重合閘成功率。

        對于系統(tǒng)S側(cè)而言,時間影響不大,按照正常設(shè)置:整定時間大于tzdmin。

        tzdmin等于線路對側(cè)斷路器保護Ⅱ段延時tⅡ,加斷路器本身滅弧時間 tm,再加上時間裕度Δt,減去本斷路器固有合閘時間 tk,即:tzdmin=tⅡ+tm+Δt-tk;建議取值1~1.5s。

        對于小電源側(cè),重合閘情況較為復(fù)雜,最佳時間整定難度較大。在此我們認為必須要考慮以下幾個方面:一是對于可能獨立運行的電網(wǎng),但是由于小電源側(cè)電網(wǎng)較為薄弱,小機組的調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)性能較差,響應(yīng)速度較慢;二是對于不能獨立運行的電網(wǎng),尤其針對小電源分布式系統(tǒng),不同情況下電網(wǎng)運行工況變化各不相同,從麗江電網(wǎng)多次事故分析中,可以看到從電網(wǎng)解列到瓦解,時間從幾毫秒,到幾秒,幾十秒甚至更長,因此建議小電源側(cè)同期或者檢線路有壓、母線無壓的重合閘方式采用慢速重合閘。

        4)除了以上三個方面的優(yōu)化外,通過管理,加強小電源側(cè)機組保護管理,也是提高重合閘成功率必須且有效的手段。首先根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則,暫態(tài)和動態(tài)動過程中系統(tǒng)電壓中樞點母線電壓下降持續(xù)低于限定值(一般為 0.75 p.u.,以平均額定電壓為基準)并時間超過規(guī)定(一般為1s),或任何時刻頻率高于51.5Hz、低于47.5Hz,且事故后系統(tǒng)頻率不能迅速恢復(fù)到49.2~50.5Hz之間,則電網(wǎng)失去穩(wěn)定,而云南電低頻低壓減負荷方案中第七輪(最后輪)低頻低壓定值為:低頻定值取47.8Hz,低壓定值取0.8Un,時限定值均為0.2s;低頻特二輪頻低頻定值為49.0Hz時限定值為20s。因此建議發(fā)電機組保護在電壓低于 0.8Un,或頻率低于 47.8Hz,延時 25s解列機組,加快解列電網(wǎng)崩潰速度,為重合閘作準備,從而可以有效提高重合閘成功率。

        3 結(jié)論

        對于麗江電網(wǎng),通過優(yōu)化重合閘方式和重合閘整定時間,規(guī)范發(fā)電機低壓低頻定值,可以有效提高110kV聯(lián)絡(luò)線重合閘成功率,從而提高地區(qū)電網(wǎng)供電可靠率;對于小水電分布式電源系統(tǒng),以上結(jié)論仍然適用。

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