司大軍,徐東文

(1.云南電網(wǎng)規(guī)劃研究中心,昆明 650051；2.山西省萬(wàn)家寨引黃工程管理局,太原 030012)

特約稿件

2015年昆明電磁環(huán)網(wǎng)分析研究

司大軍1,徐東文2

(1.云南電網(wǎng)規(guī)劃研究中心,昆明 650051；2.山西省萬(wàn)家寨引黃工程管理局,太原 030012)

昆明是云南重要的電力負(fù)荷中心,為了保證供電的可靠性,保持了較多的500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng),隨著負(fù)荷的不斷增加、電網(wǎng)的不斷加強(qiáng),目前的電磁環(huán)網(wǎng)已不適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展。以2015年為水平年,通過(guò)短路電流計(jì)算與潮流分析,結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際及對(duì)供電可靠性的要求,提出了昆明電磁環(huán)電網(wǎng)運(yùn)行方案,為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)行提供了技術(shù)支持。

電磁環(huán)網(wǎng)；昆明電網(wǎng)、運(yùn)行方式

1 前言

一般情況下,220 kV及以下電壓等級(jí)的高低壓電磁環(huán)網(wǎng)都開環(huán)運(yùn)行。由于電網(wǎng)建設(shè)、安全等原因,相當(dāng)一部分500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)還保持了高低壓電磁環(huán)網(wǎng)。保持高低壓電磁環(huán)網(wǎng)主要優(yōu)點(diǎn)在于較低電壓等級(jí)電網(wǎng)的可靠性高,因此在電網(wǎng)較為薄弱的情況下采用保持電磁環(huán)網(wǎng)提高電網(wǎng)的可靠性。但保持高低壓電磁環(huán)網(wǎng)也有很大的弊端,主要表現(xiàn)為：

1)高電壓等級(jí)電網(wǎng)故障后,會(huì)有潮流大量轉(zhuǎn)移至低電壓等級(jí)電網(wǎng),易導(dǎo)致低電壓等級(jí)電網(wǎng)過(guò)載,引起連鎖反應(yīng),造成大面積停電,如美加大停電、巴西大停電過(guò)程中保持高低壓電磁環(huán)網(wǎng)是故障造成連鎖反應(yīng)的重要因素[1-2]；

2)保持電磁環(huán)網(wǎng)將會(huì)大大增加低電壓等級(jí)電網(wǎng)的短路電流,某些情況下會(huì)造成超過(guò)斷路器遮斷容量的情況；

3)在高電壓等級(jí)電網(wǎng)薄弱情況下,一旦高電壓等級(jí)電網(wǎng)故障斷開,系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗將突然顯著增大,極易超過(guò)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定極限,發(fā)生系統(tǒng)振蕩,引起系統(tǒng)失穩(wěn)。

昆明電網(wǎng)保持了電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行,而隨著昆明電網(wǎng)的加強(qiáng)、負(fù)荷的不斷發(fā)展,目前保持的電磁環(huán)網(wǎng)已不能滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的需要,以下將對(duì)2015年昆明電磁環(huán)網(wǎng)進(jìn)行研究,提出解環(huán)方案,為電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行提供基礎(chǔ)。

2 電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)原則

1)由于電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行導(dǎo)致短路電流超過(guò)斷路器遮斷容量,必須全部或者部分?jǐn)嚅_電磁環(huán)網(wǎng),使短路電流降至斷路器遮斷容量以下。

2)對(duì)于斷開電磁環(huán)網(wǎng)不滿足N-1原則的電磁環(huán)網(wǎng),優(yōu)先考慮合環(huán)運(yùn)行,保持電磁環(huán)網(wǎng)應(yīng)無(wú)重大安全穩(wěn)定問(wèn)題。若按照國(guó)家法規(guī)、電力系統(tǒng)規(guī)程與規(guī)范,保持電磁環(huán)網(wǎng)有重大安全穩(wěn)定問(wèn)題或控制措施過(guò)于復(fù)雜,則應(yīng)斷環(huán)。

3)對(duì)于為保證N-1原則而保持的電磁環(huán)網(wǎng),應(yīng)盡可能保證N-2時(shí)無(wú)穩(wěn)定與過(guò)載問(wèn)題,若存在穩(wěn)定與過(guò)載問(wèn)題應(yīng)有應(yīng)對(duì)措施。

4)計(jì)算原則：正常運(yùn)行情況下,線路電流不超過(guò)其熱穩(wěn)電流,主變不過(guò)載；故障情況下,線路電流不超過(guò)其熱穩(wěn)電流,主變過(guò)載不超過(guò)40%(可運(yùn)行0.5小時(shí))。

3 電網(wǎng)概況

昆明電網(wǎng) 2014年將七甸變?cè)黾?3#主變, 2015年將新建500 kV圭山變 (2×750 MW),廠口也將增加3#主變。總負(fù)荷2013年約6000 MW, 2015年將增加至約7 200 MW。2015昆明電磁環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 昆明電磁環(huán)網(wǎng)示意圖

4 七甸變電磁環(huán)網(wǎng)分析

目前七甸變與廠口變、寶峰變、羅平變 (或圭山變)保持電磁環(huán)網(wǎng)。

500 kV七甸變3#主變建成后,將會(huì)造成七甸220 kV側(cè)短路電流有較大增長(zhǎng) (保持廠口～七甸、寶峰七～七甸、羅平 (圭山)～七甸電磁斷環(huán)網(wǎng)短路電流達(dá)到58.7kA)。表1給出了七甸變不同運(yùn)行方式下其220 kV側(cè)最大短路電流情況,可以看出：2015年七甸變?cè)诓糠趾檄h(huán)方式下短路電流就接近或超過(guò)50 kA,必須完全斷環(huán)運(yùn)行。

2015年七甸變主變?nèi)萘?×750 MVA,最大下網(wǎng)負(fù)荷1670 MW,可以滿足主變N-1要求,但主變N-2后需要通過(guò)穩(wěn)控措施聯(lián)切部分負(fù)荷,以防止另外一臺(tái)主變過(guò)載。

由于保持七甸與周邊電磁環(huán)網(wǎng)短路電流均較大,因此建議：七甸變完全斷環(huán)運(yùn)行；七甸主變N-2后需要通過(guò)穩(wěn)控措施聯(lián)切部分負(fù)荷防止另外一臺(tái)主變過(guò)載。

表1 七甸變不同運(yùn)行方式下的短路電流 (單相接地)

5 廠口變電磁環(huán)網(wǎng)分析

目前廠口變與七甸變、草鋪擴(kuò)、龍海變保持電磁環(huán)網(wǎng)。500 kV廠口變建成3#主變后,保持廠口-草鋪擴(kuò)、廠口-龍海、廠口-七甸電磁環(huán)網(wǎng),則220 kV母線短路電流達(dá)到58.1kA；若斷開廠口-七甸電磁環(huán)網(wǎng)而保持廠口-草鋪擴(kuò)、廠口-龍海電磁環(huán)網(wǎng),則220 kV母線短路電流達(dá)到51.4kA,不同運(yùn)行方式短路電流情況見表2。從短路電流來(lái)看,500 kV廠口變建成3#主變后,僅可保持廠口-草鋪擴(kuò)或廠口-龍海電磁環(huán)網(wǎng),下面將對(duì)這兩種情況進(jìn)行分析。

表2 廠口變不同運(yùn)行方式下的短路電流 (單相接地)

1)保持廠口-龍海而斷開廠口-草鋪擴(kuò)電磁環(huán)網(wǎng)：若發(fā)生廠口-龍海線路N-2時(shí),廠口三臺(tái)主變下網(wǎng)潮流達(dá)到2038 MW,負(fù)載率達(dá)到90%,220 kV廠口-嵩明雙回線路潮流達(dá)到1079 MW,線路已過(guò)載,廠口-七甸線路潮流為2274MW。考慮到目前對(duì)于220 kV線路過(guò)載無(wú)安穩(wěn)措施,可能引起連鎖反應(yīng)造成大面積停電。因此,建議斷開廠口-龍海電磁環(huán)網(wǎng)。

2)保持廠口-草鋪擴(kuò)而斷開廠口-龍海電磁環(huán)網(wǎng)：若發(fā)生廠口-龍海線路N-2時(shí),廠口-七甸線路潮流為3020 MW,已過(guò)載。為消除廠口-七甸線路過(guò)載,需要切除滇西北機(jī)組。廠口主變切機(jī)靈敏度約45%。因此,為消除廠口-七甸線路過(guò)載需要切除滇西北1100 MW機(jī)組。

綜上所述,在廠口有3臺(tái)主變時(shí)應(yīng)斷開廠口～龍海電磁環(huán),若保持廠口～草鋪擴(kuò)電磁環(huán)網(wǎng),則草鋪擴(kuò)主變N-2時(shí)將造成220 kV廠口-普吉-車家壁-昆二電廠-草鋪擴(kuò)雙回線路過(guò)載。因此建議：斷開廠口～龍海、廠口～草鋪擴(kuò)電磁環(huán)網(wǎng)。

6 寶峰變電磁環(huán)網(wǎng)分析

500 kV寶峰變主變?nèi)萘?×750 MVA,若斷開樟木箐～馬鞍山三回線路、寶峰～江川雙回線路、紅塔山～秀溪雙回線路,2015年寶峰變下網(wǎng)負(fù)荷最大約1040 MW,草鋪?zhàn)兿戮W(wǎng)負(fù)荷最大約730 MW,考慮0.95功率因素情況下,寶峰主變N-1過(guò)載將超過(guò)1.4倍,草鋪主變N-1將滿載 (草鋪主變無(wú)過(guò)載能力)。根據(jù)前面七甸變分析情況,寶峰～七甸電磁環(huán)必須斷開。因此,寶峰周邊電磁環(huán)網(wǎng)考慮以下幾種方案：

1)方案1,保持寶峰-草鋪、寶峰-寧州、玉溪-寧州電磁環(huán)網(wǎng)。

2)方案2,斷開寶峰-草鋪電磁環(huán)網(wǎng),保持寶峰-寧州、寶峰-玉溪、玉溪-寧州電磁環(huán)網(wǎng)。

方案1電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式下,除寶峰主變N-1另外一臺(tái)主變潮流達(dá)到762MW,輕微過(guò)載,其它元件N-1不過(guò)載。草鋪主變N-2時(shí),寶峰主變潮流達(dá)到1720 MW,過(guò)載約15%,220 kV寶峰-樟木箐雙回線路 (400 mm2)潮流達(dá)到950 MW,嚴(yán)重過(guò)載。若草鋪主變N-2時(shí)可以聯(lián)切昆鋼、中石油以220 kV接入草鋪?zhàn)兊拇筘?fù)荷,則220 kV寶峰-樟木箐雙回線路潮流可減少280 MW,但仍嚴(yán)重過(guò)載。

方案2電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式下,除寶峰主變N-1另外一臺(tái)主變潮流達(dá)到830 MW,過(guò)載約13%,其它元件N-1不過(guò)載。寶峰主變N-2時(shí),寧州主變潮流達(dá)到1070 MW,過(guò)載約7%,220 kV江川-寧州雙回線路 (400 mm2)潮流達(dá)到670 MW,過(guò)載2%,通過(guò)將寶峰變所帶220 kV撫仙負(fù)荷120 MW轉(zhuǎn)移七甸變,220 kV江川-寧州雙回雙回線路潮流可減少70 MW。玉溪主變N-2時(shí),寧州主變潮流達(dá)到910 MW (重載),寶峰主變潮流達(dá)到1580 MW,過(guò)載約5%, 220 kV紅塔山-寶峰雙回線路 (400 mm2)潮流達(dá)到540 MW,滿載。

由以上分析可知,保持寶峰-草鋪、寶峰-寧州、玉溪-寧州電磁環(huán)網(wǎng)時(shí),草鋪主變N-2將造成220 kV寶峰-樟木箐雙回線路嚴(yán)重過(guò)載,并且切除接入草鋪?zhàn)兊?20 kV大負(fù)荷也無(wú)法消除過(guò)載,因此不推薦。斷開寶峰-草鋪電磁環(huán)網(wǎng),而保持寶峰-寧州、寶峰-玉溪、玉溪-寧州電磁環(huán)網(wǎng)時(shí),寶峰主變N-2時(shí)會(huì)造成寧州～江川雙回線路過(guò)載,可通過(guò)將撫仙負(fù)荷轉(zhuǎn)移至七變緩減寧州～江川雙回線路過(guò)載。因此,建議斷開寶峰-草鋪電磁環(huán)網(wǎng),而保持寶峰-寧州、寶峰-玉溪、玉溪-寧州電磁環(huán)網(wǎng)。

7 結(jié)束語(yǔ)

1)在七甸變建成3#主變后,由于220 kV短路超過(guò)斷路器遮斷容量,需要斷開廠口-七甸、寶峰-七甸、七甸-羅平 (圭山)電磁環(huán)網(wǎng)。七甸主變N-2后需要通過(guò)穩(wěn)控措施聯(lián)切部分負(fù)荷防止另外一臺(tái)主變過(guò)載。

2)在廠口變建成3#主變后,由于220 kV短路超過(guò)斷路器遮斷容量,建議斷開廠口～草鋪擴(kuò)、廠口～龍海電磁環(huán)網(wǎng)。

3)由于寶峰變負(fù)荷較重,建議保持寶峰-玉溪、寶峰-寧州、玉溪-寧州電磁環(huán)網(wǎng),而斷開寶峰-草鋪電磁環(huán)網(wǎng)。

4)寶峰變下網(wǎng)負(fù)荷重,建議結(jié)合未來(lái)負(fù)荷發(fā)展,開展寶峰變周邊建設(shè)500 kV變電站的前期研究工作。

[1]汪鴻.“8·14”美加大停電對(duì)方式工作的啟示 [J].華北電力技術(shù),2004,7：16-17

[2]林偉芳,孫華東,湯涌,等.巴西 “11·10”大停電事故分析及啟示 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2010,7(34)：1-5.

Study on Electromagnetic Looped Networks of 2015 Year Kunming Power Grid

(1.Yunnan Grid Planning and Research Center,Kunming 650011；
2.Shanxi Wanjiazhai Yellow River Diversion Project Administrative Bureau,Taiyuan 030012)

Kunming is important load center of Yunnan Provine.In order to insure power supply reliability,most of 500/220 kV electromagnetic looped networks are retained.But,present electromagnetic looped networks don't adapt to increasing load and in enhancing power grid.A operation scheme of Kunming electromagnetic looped networks is presented by short-circuit current calculation and power flow analysis.The scheme can guide power system planning,construction and operation.

electromagnetic looped network；kunming power grid；operation mode

TM73

B

1006-7345(2014)02-0001-03

2014-03-26

司大軍 (1976),男,博士,高級(jí)工程師,電網(wǎng)規(guī)劃研究中心,從事電力系統(tǒng)分析、電網(wǎng)規(guī)劃研究工作 (e-mail)dajunsi1976@163.com。