楊曉妮，李海偉，張寶金，楊攀峰，楊德洲，王海濤

(1.西北電力設(shè)計(jì)院 系統(tǒng)規(guī)劃部，陜西 西安 710075;2.甘肅省電力公司 發(fā)展策劃部，甘肅 蘭州 730050)

甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)研究

楊曉妮1，李海偉1，張寶金1，楊攀峰1，楊德洲2，王海濤2

(1.西北電力設(shè)計(jì)院 系統(tǒng)規(guī)劃部，陜西 西安 710075;2.甘肅省電力公司 發(fā)展策劃部，甘肅 蘭州 730050)

750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)的存在不利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。研究了甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)對(duì)甘肅電網(wǎng)的不利影響，通過對(duì)短路電流、潮流分布、送電能力等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，提出了甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)時(shí)機(jī)和方案。仿真計(jì)算表明，甘肅電網(wǎng)的各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)得到了明顯的改善。

750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng);甘青斷面;解環(huán)方案

0 引言

電力系統(tǒng)電磁環(huán)網(wǎng)是指不同電壓等級(jí)的輸電線路通過變壓器或電磁耦合構(gòu)成的環(huán)形電網(wǎng)。目前西北750 kV主網(wǎng)架初步形成，在750 kV電網(wǎng)建成初期，750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行在保證系統(tǒng)供電可靠性、獲取較大的網(wǎng)絡(luò)傳輸功率等方面起到了積極的作用。但隨著750 kV電網(wǎng)不斷發(fā)展，750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的弊端將逐步顯現(xiàn)和突出:為避免750 kV電網(wǎng)故障引起的潮流轉(zhuǎn)移造成330 kV線路嚴(yán)重過載，并可能導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，引起電網(wǎng)事故迅速擴(kuò)大，需要對(duì)電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行、送電通道的送電大小進(jìn)行預(yù)控，限制了通道的送電能力;電磁環(huán)網(wǎng)使短路電流居高不下，甚至超過斷路器額定開斷能力等，這些問題嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，分析750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)，找出電磁環(huán)網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全威脅的關(guān)鍵因素，提出解環(huán)的時(shí)機(jī)和方案，對(duì)于保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 本文的研究內(nèi)容和方法

甘肅電網(wǎng)處于西北電網(wǎng)的中心樞紐位置，甘肅電網(wǎng)的省際間750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)主要包括:甘青斷面電磁環(huán)網(wǎng)、陜甘斷面電磁環(huán)網(wǎng)、甘寧斷面電磁環(huán)網(wǎng)。本文主要研究甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)前后對(duì)甘肅電網(wǎng)影響的分析，針對(duì)電磁環(huán)網(wǎng)對(duì)甘肅電網(wǎng)安全運(yùn)行實(shí)際威脅情況，比較不同解環(huán)方案的技術(shù)性 (潮流分布、短路電流、送電能力)和經(jīng)濟(jì)性，提出了甘青解環(huán)時(shí)機(jī)和方案。研究解環(huán)方案時(shí)采用的主要原則如下:

(1)有利于提高輸送能力，有利于簡化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，解決安全隱患。滿足導(dǎo)則［8］要求，能適應(yīng)不同運(yùn)行方式下的潮流變化，具備一定的靈活性。

(2)結(jié)合遠(yuǎn)景電網(wǎng)規(guī)劃，逐步實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)運(yùn)行，便于調(diào)度、運(yùn)行和管理。

(3)短路電流盡量控制在變電所開關(guān)允許范圍以內(nèi)，減少更換設(shè)備的投資和帶來的停電損失。

(4)在技術(shù)合理的情況下，盡量節(jié)省投資。

2 甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)前后對(duì)甘肅電網(wǎng)的影響

2.1 甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)情況

2011年底，甘青斷面已經(jīng)形成4回750 kV聯(lián)絡(luò)線和6回330 kV聯(lián)絡(luò)線并列運(yùn)行的電磁環(huán)網(wǎng)。4回750 kV聯(lián)絡(luò)線分別為官亭—蘭州東2回、西寧—武勝2回;6回330 kV聯(lián)絡(luò)線分別為楊樂—海石灣1回、阿蘭—海石灣2回、桃園—海石灣1回、桃園—蘭州西1回、官亭—蘭州西1回。

2011年甘青斷面電網(wǎng)現(xiàn)狀接線見圖1。

圖1 2011年甘青斷面電網(wǎng)接線示意圖

2.2 甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)前后對(duì)甘肅電網(wǎng)的影響 (解環(huán)直接開斷甘青330 kV聯(lián)絡(luò)線)

(1)短路電流的影響

甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，2013年官亭變、海石灣變、蘭州西變、銀城變330 kV母線短路電流逼近斷路器開斷能力。

甘青斷面解環(huán)運(yùn)行時(shí)，2013年官亭變、海石灣變、蘭州西變330 kV母線短路電流大幅下降，給斷路器留有較大的裕度。銀城變330 kV母線短路電流有所下降，但仍逼近其斷路器開斷能力，需要進(jìn)一步采取措施。2013年甘青斷面解環(huán)前后330 kV母線短路電流如表1所示。

表1 甘青斷面解環(huán)前后330 kV母線短路電流 kA

(2)潮流分布的影響

對(duì)甘青斷面電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行和解環(huán)運(yùn)行時(shí)典型方式下潮流分布進(jìn)行了比較。

電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)線路存在潮流迂回現(xiàn)象，潮流穿越導(dǎo)致甘肅內(nèi)部330 kV線路重載;解環(huán)運(yùn)行時(shí)甘肅內(nèi)部330 kV線路潮流減輕，但海石灣—新莊、海石灣—炳靈、新莊—炳靈線路潮流重載，海石灣—新莊、海石灣—炳靈斷面不滿足“N－1”要求，需要加強(qiáng)。

(3)送電能力的影響

根據(jù)研究結(jié)論［4］，在甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行后，甘青斷面4回750 kV線路下，青海送主網(wǎng)、主網(wǎng)送青海的送電能力均大于8 000 MW，完全可以滿足甘青斷面正常潮流交換的需要。

3 甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)的時(shí)機(jī)和方案

關(guān)于甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)時(shí)機(jī)和方案，本文以文獻(xiàn) ［5，6］所提的觀點(diǎn)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)涉及省際聯(lián)絡(luò)線的甘肅內(nèi)部電網(wǎng)進(jìn)行研究。

在甘青斷面已經(jīng)形成4回750 kV線路的情況下，可考慮該斷面330 kV電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行。

3.1 解環(huán)方案

針對(duì)上述甘青斷面電磁解環(huán)對(duì)甘肅電網(wǎng)潮流分布的影響，提出如下兩大類共6個(gè)甘肅網(wǎng)內(nèi)加強(qiáng)方案:

第一類方案:建設(shè)武勝—先鋒第3回線路，充分利用原蘭州西—桃園、蘭州西—官亭線路加強(qiáng)甘肅省內(nèi)聯(lián)系。具體方案如下:

方案一A:建成蘭州西—海石灣2回線路。

方案一B:建成海石灣—新莊—蘭州西的第2回線路。

方案一C:建成蘭州西—海石灣1回線路。

第二類方案:建設(shè)武勝—皋蘭1回330 kV線路，充分利用原蘭州西—桃園、蘭州西—官亭線路加強(qiáng)甘肅省內(nèi)聯(lián)系。具體方案如下:

方案二A:建成蘭州西—海石灣2回線路。

方案二B:建成蘭州西—海石灣1回線路，建成蘭州西—新莊第2回線路，將炳靈—新莊線路新莊側(cè)改接至海石灣形成炳靈—海石灣的第2回線路。

方案二C:建成蘭州西—海石灣1回線路，搭接形成蘭州西—炳靈線路，新建海石灣—新莊的第2回線路。

3.2 方案比較

(1)潮流分布比較

對(duì)不同解環(huán)方案典型方式下潮流分布進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

從表2可以看出，所有方案均可以滿足電網(wǎng)功率交換的要求。

表2 不同解環(huán)方案典型方式下潮流分析

第一類方案中，方案一A潮流迂回較重;方案一B海石灣—炳靈線路“N－1”時(shí)，炳靈—新莊線路接近熱穩(wěn)極限;方案一C潮流分布較合理，并且對(duì)重載斷面“N－1”校核滿足要求、對(duì)西寧—武勝—白銀750 kV同塔雙回線路“N－2”校核滿足要求。

第二類方案與第一類方案相比，第二類方案建設(shè)武勝—皋蘭線路，開辟了武勝變至中部電網(wǎng)的第二個(gè)連接通道，有利于遠(yuǎn)期蘭州新區(qū)等新興負(fù)荷中心的供電，但初期線路潮流較輕，對(duì)緩解武勝—先鋒—海石灣通道潮流壓力的作用較小。

(2)短路電流比較

不同解環(huán)方案進(jìn)行了短路電流計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。

第一類方案主要對(duì)海石灣變、新莊變、蘭州西變、炳靈變、劉開330 kV母線短路電流下降影響較大，其中，方案一A，B，C中蘭州西330 kV母線短路電流分別為37.3 kA，36.6 kA，35.3 kA;方案一B中新莊短路電流有所提高。由于蘭州西斷路器的開斷能力為40 kA，方案一B，C方案有利于降低蘭州西的短路電流。

第二類方案與第一類方案相比，第二類方案對(duì)東臺(tái)變、銀城變短路電流影響大。

表3 2015年解環(huán)方案330 kV母線三相短路電流

(3)經(jīng)濟(jì)比較

對(duì)以上解環(huán)方案進(jìn)行初步經(jīng)濟(jì)比較見表4。各方案投資由低到高依次為:方案一C，方案一B，方案一A，方案二A，方案二B，方案二C。

(4)綜合分析

綜合上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，兩大類方案中，推薦第一類方案。第一類方案中，暫推薦投資最少的方案一C(解環(huán)方案見圖2)。具體方案應(yīng)在本體工程中結(jié)合線路具體走廊情況，進(jìn)一步比選。

表4 解環(huán)方案初步經(jīng)濟(jì)比較表 萬元

圖2 甘青斷面解環(huán)方案

4 結(jié)論

(1)為優(yōu)化甘青斷面潮流分布，降低短路電流水平，簡化調(diào)度運(yùn)行，在甘青斷面已經(jīng)形成4回750 kV線路的情況下，可考慮該斷面330 kV電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行。

(2)甘青斷面750/330 kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)時(shí)，甘肅電網(wǎng)側(cè)方案為:建設(shè)武勝—先鋒第3回線路，利用原蘭州西—桃園或蘭州西—官亭330 kV線路和海石灣變空出的330 kV間隔建成沿湟水河谷的蘭州西—海石灣1回線路。

［1］西北電力設(shè)計(jì)院.甘肅電網(wǎng)“十二五”主網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計(jì) ［R］.西安:西北電力設(shè)計(jì)院，2012.

［2］西北電力設(shè)計(jì)院.甘肅電網(wǎng)750/330千伏電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)研究［R］.西安:西北電力設(shè)計(jì)院，2012.

［3］甘肅省電力公司.甘肅電網(wǎng)2012年運(yùn)行方式［R］.蘭州:甘肅省電力公司，2012.

［4］西北電力設(shè)計(jì)院.西北電網(wǎng)“十二五”主網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計(jì)［R］.西安:西北電力設(shè)計(jì)院，2012.

［5］西北電力設(shè)計(jì)院.西北750/330kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)研究［R］.西安:西北電力設(shè)計(jì)院，2008.

［6］西北電力設(shè)計(jì)院.西北電網(wǎng)750/330(220)千伏電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)及限制短路電流深化研究［R］.西安:西北電力設(shè)計(jì)院，2010.

［7］電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:中國電力出版社，1998．

［8］中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).DL755－2001中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則［S］.電力行業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．北京:中國電力出版社，2001．

［9］史兆杰.甘肅河西電網(wǎng)750/330kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)研究［D］.蘭州:蘭州理工大學(xué)，2011．

［10］董凌，王亦婷，成靜.750kV電網(wǎng)形成初期對(duì)青海電網(wǎng)影響［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2010，26(5):30-34．

［11］李泉，任建文，胡文平.河北南網(wǎng)電磁解環(huán)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性分析［J］.電力科學(xué)與工程，2010，26(12):9-14.

［12］楊曉妮，李海偉，張寶金，等.甘肅中部750/330kV電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)研究［J］．電力科學(xué)與工程，2013，29(3):1-6.

Research on the Uncoupling 750/330 kV Electromagnetic Loop Network in Gansu-Qinghai Network Partition

Yang Xiaoni1，Li Haiwei1，Zhang Baojin1，Yang Panfeng1，Yang Dezhou2，Wang Haitao2
(1.Northwest Electric Power Design Institute，Xi'an 710075，China;2.Gansu Electric Power Corporation，Lanzhou 730050，China)

750/330 kV electromagnetic loop network is harmful to secure and economic operation of power system network.Study on the adverse effects of Gansu-Qinghai network partition 750/330 kV electromagnetic loop network in Gansu power grid.With analysis and research of short-circuit current level，power flow distribution and transmission ability，the uncoupling time and scheme of 750/330 kV electromagnetic loop network between the Gansu-Qinghai network partition were presented.The simulation result after the uncoupling 750/330 kV electromagnetic loop shows that each operation index of Gansu power system was improved significantly.

750/330 kV electromagnetic loop network;Gansu-Qinghai network partition;uncoupling scheme

TM711

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2014.04.011

2013－10－28。

楊曉妮 (1984-)，女，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃，E-mail:28279454@qq．com。