晉中電力設(shè)計院 王存玉

1.電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標準

根據(jù)我國現(xiàn)行的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定，我們通常情況下以三級來表示電力系統(tǒng)承受擾動能力，即：保持穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電；第二級標準：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負荷；第三級標準：當系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行時，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負荷損失。客觀上來說，在我們電網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃伊始，通常情況下都是按照第一級標準進行設(shè)計的，主要目標在于最大限度的保證系統(tǒng)的在多種擾動情況出現(xiàn)的情況下，核心元件不會受到影響，保證電網(wǎng)的正常供電能力。在本文中所提及的擾動情況，主要有如下幾種較為典型：

a)任何線路單相瞬時接地故障重合成功；

b)同級電壓的雙回線或環(huán)網(wǎng)，任一回線單相永久故障重合不成功及無故障三相斷開不重合；

c)同級電壓的雙回線或環(huán)網(wǎng)，任一回線三相永久故障斷開不重合；

d)任一發(fā)電機跳閘或失磁；

e)受端系統(tǒng)任一臺變壓器故障退出運行；

f)任一大負荷突然變化；

g)任一交流聯(lián)絡(luò)線路故障或無故障斷開不重合[1]；

h)直流輸電線路單極故障。

同桿架設(shè)的現(xiàn)象在當前用電日益緊張的供電環(huán)境下應(yīng)用日益頻繁，但是客觀上來說，如果在這種假設(shè)方式的線路上出現(xiàn)問題，尤其是同桿異名相故障的出現(xiàn)，在一定程度上將會導(dǎo)致雙回線路同時起跳的情況，這對于用電安全是非常有害的。這就在客觀上要求我們必須在設(shè)計的過程中滿足第二級安全穩(wěn)定標準，具體的擾動包括：

a)單回線單相永久性故障重合不成功即無故障三相斷開不重合；

b)任一段母線故障；

c)同桿并架雙回線的異名兩相同時發(fā)生單相接地故障重合不成功，雙回線三相同時跳開[2]；

d)直流輸電線路雙極故障。

從上述情況中我們可以得知，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計過程中，不同標準是非常常見的情況，因此在實際的電網(wǎng)運行過程中，為了最大限度的保證運行的有效性和安全性，必須是設(shè)計規(guī)劃的過程中就對日后可能發(fā)生的生產(chǎn)調(diào)度運行中考慮的問題。

2.送端電網(wǎng)電源接入電網(wǎng)方

2.1 發(fā)電機—變壓器—線路的單元接線方式

送端電網(wǎng)存在著大量的發(fā)電機組，一方面為了滿足本地區(qū)的用電需求，另一方面則是大規(guī)模輸送電量。大容量機組的接入電網(wǎng)方式對送端電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響較大。這是因為發(fā)電機的阻抗遠大于升壓變的阻抗和線路的阻抗，基于這一情況，在客觀上必然對電網(wǎng)的暫態(tài)功能的整體穩(wěn)定性造成非常嚴重的負面影響。為了進一步加強發(fā)發(fā)電機組運行的可靠性，通常情況下都是通過雙母線連接的方式，來為故障檢修過程中的順利生產(chǎn)提供支持。但是必須要認識到，這種接線方式雖然能夠有效的提升發(fā)電廠發(fā)電機組的可靠性，同樣也會對電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性造成一定的負面問題。而如本文索亞就的，采用發(fā)電機—變壓器—線路的單元接線方式直接接入系統(tǒng)的樞紐變電所，則能夠?qū)ι鲜鰡栴}的解決提供一個較好的途徑，不僅僅能夠有效的保證輸電容量，同樣也不會對電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性造成負面影響，即使線路發(fā)生故障，也能夠保證較好的暫態(tài)穩(wěn)定性。

2.2 分層原則

在實際的設(shè)計過程中，我們對于送端電網(wǎng)，必須根據(jù)500kV和220kV電壓等級的輸送能力，針對不同電廠在容量上的不同，將其接入不同的電壓等級網(wǎng)絡(luò)上，從而保證用電平衡和用電穩(wěn)定。在滿足送電段區(qū)域用電的前提下，我們應(yīng)將將大容量機組接入500kV的電網(wǎng)，這樣做的優(yōu)勢主要是以下幾點：

(1)如果將大容量機組接入220kV等級電網(wǎng)，那么在實際的操作和應(yīng)用過程中，整體輸電線路的增加是一種必然情況，這將直接增加后期維護和管理的難度。而直接接入500kV高壓網(wǎng)絡(luò)則能夠最大限度的降低線路數(shù)量。

(2)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性下降，由于輸電出線的增加，對于靠近電源側(cè)的故障期間，機組在故障期間獲得的加速功率增大，不利于系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。

(3)在一定程度上將會限制短路電流，而如果將其直接接入500kV高壓網(wǎng)絡(luò)，則能夠有效的提升電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性和可靠性。一般情況下，在發(fā)電廠內(nèi)最好不設(shè)向地區(qū)供電的出現(xiàn)和聯(lián)絡(luò)變，最好是通過數(shù)量相對較少的輸送線直接接入最近樞紐點[3]。

3.送端電網(wǎng)與受端電網(wǎng)的互聯(lián)

3.1 暫態(tài)功角穩(wěn)定問題

如果送端電網(wǎng)通過500kV輸電線路將發(fā)電機組的電力輸送至受端系統(tǒng)，加速功率是客觀存在的，必然對輸電電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成破壞。

3.2 熱穩(wěn)定問題

當電網(wǎng)中存在電磁環(huán)網(wǎng)時，高一電壓等級元件某單一元件故障切除后對低一級電壓等級電網(wǎng)造成的熱穩(wěn)定問題較對本級電網(wǎng)元件帶來的熱穩(wěn)定問題要嚴重的多。對于送端電網(wǎng)來說，送端電網(wǎng)向受端電網(wǎng)輸送功率時，是通過電網(wǎng)最高等級的電壓輸送；但與此同時，送端電網(wǎng)滿足自身電網(wǎng)的用電需求是通過低一級的電網(wǎng)供電，當二級電網(wǎng)通過變壓器相聯(lián)時，將形成電磁環(huán)網(wǎng)。

除此之外，在實際的應(yīng)用過程中，電磁環(huán)網(wǎng)是客觀存在的，尤其是輸電走廊不斷縮小的過程中，同雙回500kV線路的廣泛應(yīng)用，更是直接對220kV電網(wǎng)的熱穩(wěn)定性能造成了非常嚴重的負面影響。

4.結(jié)語

在本文中重點對送端電網(wǎng)電源的接入、送端電網(wǎng)內(nèi)部電網(wǎng)的連接等輸電網(wǎng)中的核心問題進行了相應(yīng)的研究和探索，并對電網(wǎng)規(guī)劃過程中送電段和受端電網(wǎng)的連接問題進行了說明，并對這一過程中必須給予重視的問題進行了簡單的介紹。筆者認為，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的過程中，只有充分的考慮到電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性性能，才能夠真正意義上的保證電網(wǎng)運行過程中的穩(wěn)定性。

[1]李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析[M].北京:水利電力出版社,1995.

[2]王正風(fēng),陳實,葛斐等.500kV淮宿變電站投運對安徽電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響[J].中國電力,2008,41(8):8-11.

[3]王錫凡.現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析[M].北京:科學(xué)出版社,2003.