鄭剛

(廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣州 510060)

0 引言

變電站是連接發(fā)電廠及用戶的重要元件，起著變換和分配電能的作用。500 kV樞紐變電站位于電力系統(tǒng)的樞紐點，全站停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至整個電力系統(tǒng)癱瘓，因此樞紐變電站的可靠性要求極高[1]。

2012-04-10 T 18：45，深圳地區(qū)的樞紐變電站500 kV深圳站因接連發(fā)生設(shè)備事故導(dǎo)致全站220 kV設(shè)備全停，事故造成深圳電網(wǎng)損失負荷759 MW，市中心區(qū)域的羅湖、福田等區(qū)域大面積停電。近年來，國內(nèi)外電網(wǎng)的大面積停電事故時有發(fā)生[2-9]?！?·10”深圳大面積停電事件是廣東省內(nèi)近年來損失負荷量最大的停電事故，分析事故的原因和總結(jié)事故的經(jīng)驗教訓(xùn)對今后電網(wǎng)調(diào)度運行及規(guī)劃有極好的借鑒意義。

1 事故前電網(wǎng)運行方式

深圳地區(qū)因安排檢修工作，荊龍雙回、龍梅雙回、鵬清雙回共六回同停。深圳站220 kV母線接線方式如圖1所示。

圖1 深圳站220 kV母線接線方式

因鵬清甲乙線停電，清水河站、中航站負荷全部轉(zhuǎn)由深圳站供電，梅林站、皇崗站和濱河站部分負荷也轉(zhuǎn)至深圳站供電。

為了避免深圳站短路電流超標，解開深圳站與鯤鵬站的運行方式，即將簡龍站分母線、馬李雙線轉(zhuǎn)充電運行。為了充分利用梅水線的供電能力以及解決祥梅雙線跳閘而導(dǎo)致梅林站、皇崗站、濱河站3站失壓的問題，將梅林站、皇崗站和濱河站分母線部分負荷轉(zhuǎn)給梅水線供電。為提高供電可靠性、減輕供電壓力，將約200 MW負荷由港電轉(zhuǎn)供。

綜合考慮深圳站、鯤鵬站供電能力，簡龍站分母線、梧桐站掛深圳站網(wǎng)，簡龍站主變壓器掛鵬城片網(wǎng)，李朗站負荷由深李甲乙線供電掛深圳站網(wǎng)，馬李雙線轉(zhuǎn)充電運行。簡龍站、李朗站配置備用進線自動投入裝置(以下簡稱備自投)。事故前深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 事故前深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2 事故及處理過程

2.1 事故第1階段

2.1.1 事故發(fā)生過程

2012-04-10 T 18：45，500 kV深圳站220 kV深清甲線A相開關(guān)爆炸起火，清水河站側(cè)深清甲線開關(guān)同時三相跳閘，220 kV深清甲線停電。爆炸沖擊導(dǎo)致深圳站深清甲線B，C相開關(guān)開啟閉鎖分閘功能，同時造成站內(nèi)深清乙線C相開關(guān)支持瓷瓶套管產(chǎn)生明顯裂痕，威脅設(shè)備正常運行。

2.1.2事故后電網(wǎng)情況

事故發(fā)生后，深圳站220 kV深清甲、乙線開關(guān)同時受損，深圳地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定運行存在以下風(fēng)險。

(1)220 kV深清乙線單回通道供電清水河站、中航站負荷，共計560 MW，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)薄弱，存在220 kV深清乙線跳閘后清水河站、中航站全站失壓的巨大風(fēng)險。

(2)220 kV深清甲線B，C相開關(guān)無法斷開(閉鎖分閘功能，現(xiàn)場遙控模式及就地模式均無法分閘)，意味著仍然存在開關(guān)爆炸、造成事故范圍擴大的風(fēng)險。深清甲線跳閘后，深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 深清甲線跳閘后深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.1.3 事故處理過程

為快速處理深圳站側(cè)設(shè)備故障，解除電網(wǎng)運行風(fēng)險，廣東電力調(diào)度中心調(diào)度員迅速采取事故處理措施。

(1)操作220 kV清經(jīng)線由清水河站側(cè)充電運行轉(zhuǎn)正常運行，加強清水河站、中航站片的供電可靠性。

(2)針對220 kV深清乙線C相開關(guān)缺陷，迅速采取利用深圳站220 kV旁路開關(guān)代深清乙線開關(guān)運行的方法，將故障點有效隔離(整個操作過程線路均不停電)。

(3)針對220 kV深清甲線B，C相開關(guān)閉鎖分閘故障，擬采取調(diào)度專業(yè)長期以來處理此類故障的典型方法，即利用220 kV母聯(lián)開關(guān)串代故障開關(guān)的方法隔離深清甲線開關(guān)。該方法要求先將深圳站220 kV#1母線上除深清甲線開關(guān)外所有設(shè)備倒至#2母線，然后再通過斷開母聯(lián)開關(guān)達到隔離故障點的目的。

2.2 事故第2階段

2.2.1 事故發(fā)生過程

2012-04-10 T 20：30，深圳站在執(zhí)行調(diào)度指令“220 kV#1母線上除深清甲線開關(guān)外所有設(shè)備倒至#2母線”的過程中，220 kV深東甲線B相刀閘支持瓷瓶突然斷裂，導(dǎo)致220 kV母線的繼電保護動作，2套母差保護正確出口，切除深圳站220 kV#1母線、#2母線上所有線路來隔離故障點(倒母操作過程中母聯(lián)開關(guān)2012開關(guān)鎖死)，深圳站220 kV母線全部失壓。

深圳站220 kV雙母線同時失壓、3臺主變壓器同時故障后，深圳站穩(wěn)控裝置立即向220 kV李朗站發(fā)切除負荷命令，合計負荷289 MW。同時，按照導(dǎo)則和規(guī)程規(guī)定要求，因系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制而切除的負荷不得自投供電，故穩(wěn)控切除的木古站、崗頭站、丹竹頭站、大芬站和樟樹布站5個110 kV站未自投供電，相關(guān)5個110 kV站失壓。

220 kV簡龍站備自投滿足自投條件，簡龍站自投前先切除了2回110 kV線路負荷(導(dǎo)致110 kV安良站失壓)，備自投動作出口，合上簡坪甲乙線，220 kV梧桐站、簡龍站轉(zhuǎn)供至500 kV鯤鵬片網(wǎng)。220 kV李朗站備自投滿足自投條件，合上馬李甲乙線，220 kV李朗站轉(zhuǎn)供至500 kV鯤鵬片網(wǎng)。

110 kV備自投裝置方面，滿足動作條件的少年宮站、崗廈站、車公廟站3個站的110 kV備自投裝置在跳閘后10 s內(nèi)先后動作，將220 kV清水河站、中航站、經(jīng)貿(mào)站、東湖站4個220 kV變電站及其所帶的23個110 kV變電站轉(zhuǎn)至梅林網(wǎng)供電；皇崗站、雅苑站、濱河站和黃貝嶺站的10 kV備自投裝置先后動作，將其失壓母線轉(zhuǎn)由其他運行主變壓器供電，以上7個站備自投裝置均正確動作。崗廈站110 kV備自投裝置正確動作后，由110 kV濱廈線供電清水河站、中航站、經(jīng)貿(mào)站和東湖站220 kV母線及部分負荷。

2.2.2 事故后電網(wǎng)情況

事故導(dǎo)致深圳地區(qū)損失負荷759 MW(含處理過程中深圳電力調(diào)度中心限電負荷，當(dāng)時深圳電網(wǎng)負荷9 521 MW)，8個變電站全站失壓，分別為110 kV益田站、安良站、丹竹頭站、大芬站、樟樹布站、崗頭站、木古站及220 kV水貝站；3個220 kV變電站部分母線失壓，分別為梅林站220 kV#2母線、皇崗站220 kV#2母線、濱河站220 kV#2及#6母線(事故前，該片區(qū)負荷由梅水線單供)。

110 kV崗廈站110 kV備自投動作合上110 kV濱廈線1275開關(guān)，由110 kV濱廈線供電清水河站、中航站、經(jīng)貿(mào)站和東湖站220 kV母線及部分負荷，該線路負荷達300 MW，過載非常嚴重。

另外，因深圳片網(wǎng)大量負荷損失，造成“500 kV嶺鯤甲乙線+鵬深甲線”送出斷面嚴重過載，負荷達到4 150 MW(正?？刂颇繕藶? 100 MW)。深圳站220 kV母線失壓后，深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 深圳站220 kV母線失壓后深圳片區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.2.3 事故處理過程

事故發(fā)生后，廣東電力調(diào)度中心與深圳電力調(diào)度中心迅速取得聯(lián)系，充分溝通事故信息，協(xié)商事故處理分工和原則，各負其責(zé)，密切合作，積極采取有效的措施進行事故處理。

(1)因500 kV嶺鯤甲乙線+鵬深甲線負荷達到4 150 MW，廣東電力調(diào)度中心即令嶺澳A廠、嶺澳B廠共減負荷600 MW，同時聯(lián)系中電控股有限公司(以下簡稱中電)取消廣東購電計劃(當(dāng)時中電向廣東輸送電力500 MW)，為盡快消除斷面過載，中電曾短時吸收廣東300 MW電力，控制500 kV嶺鯤甲乙線+鵬深甲線負荷不高于3 100 MW。

(2)深圳電力調(diào)度中心通過供電方式調(diào)整以及緊急事故限電等手段，控制110 kV濱廈線不超過正常限流值。

(3)廣東電力調(diào)度中心逐步恢復(fù)深圳站、水貝站220 kV母線及相關(guān)設(shè)備正常運行。

3 事故原因分析

3.1 同一變電站內(nèi)短時間內(nèi)接連發(fā)生設(shè)備事故

2012-04-10 T 18：45，500 kV深圳站220 kV深清甲線A相開關(guān)爆炸起火，清水河站側(cè)深清甲線開關(guān)同時三相跳閘，爆炸沖擊導(dǎo)致深圳站深清甲線B，C相開關(guān)開啟閉鎖分閘功能，同時造成站內(nèi)深清乙線C相開關(guān)支持瓷瓶套管產(chǎn)生明顯裂痕。

20：30，深圳站在執(zhí)行調(diào)度指令隔離深清甲線開關(guān)的過程中，220 kV深東甲線B相刀閘支持瓷瓶突然斷裂，導(dǎo)致深圳站220 kV母線全部失壓。

短時間內(nèi)同一變電站內(nèi)接連發(fā)生3個220 kV設(shè)備復(fù)合故障，導(dǎo)致調(diào)度員在處理事故時安全裕度不足，最終導(dǎo)致大面積停電事故。

3.2 樞紐變電站220 kV雙母接線方式抵御電網(wǎng)風(fēng)險能力弱

為有效控制短路電流、高低壓電磁環(huán)網(wǎng)給系統(tǒng)運行帶來的風(fēng)險，圍繞1個或2個500 kV變電站采取輻射型供電的運行方式成為220 kV電網(wǎng)的主要運行方式[10-12]。這種方式對500 kV變電站可靠性要求較高，一旦變電站發(fā)生故障，波及范圍較大。深圳站采用雙母線結(jié)構(gòu)，若1條母線停運，就會導(dǎo)致220 kV出線全跳；若在倒母線切換操作過程中發(fā)生母線故障，同樣會導(dǎo)致220 kV出線全跳，波及范圍相當(dāng)大。

4 深圳電網(wǎng)構(gòu)架改進建議

4.1 有效控制500 kV站220 kV母線失壓波及范圍

(1)500 kV站220 kV側(cè)母線及樞紐220 kV站點220 kV母線應(yīng)至少采用雙母雙分段結(jié)構(gòu)。500 kV站220 kV側(cè)母線及樞紐220 kV站點220 kV母線至少采用雙母雙分段的結(jié)構(gòu)，控制每段母線的出線條數(shù)，即控制母線故障后波及的范圍，對于220 kV出線12回以上的，建議采用雙母三分段結(jié)構(gòu)。

(2)各獨立分區(qū)間應(yīng)具備足夠的互供互備能力。220 kV，110 kV各分區(qū)間須有足夠的備用線路，尤其是珠三角及沿海臺風(fēng)密集地區(qū)，以提高片區(qū)間互備互供能力，既能提供事故支援，又能增加轉(zhuǎn)供電能力，同時還能為備自投等安全措施提供條件。在獨立分區(qū)電源失去時，可利用聯(lián)絡(luò)線、備自投裝置快速恢復(fù)供電；在供電能力不足時，利用互供互備能力，可滿足系統(tǒng)需求。各分區(qū)間的互備能力，應(yīng)滿足至少該區(qū)總負荷80%以上的負載。

(3)加強備自投裝置的配置，減少故障情況下的負荷損失。備自投裝置是減少負荷損失的重要措施，建議加強220 kV，110 kV等站點備自投的配置，將備自投裝置作為220 kV，110 kV站點的標準配置，在互供互備能力足夠的情況下，采取自投措施，最大限度減少負荷損失。

4.2 改進樞紐變電站倒母線的操作方式

現(xiàn)有220 kV母線倒閘操作，在正常方式下均采用熱倒方式，即合上另一側(cè)母線刀閘后再拉開本側(cè)母線刀閘。在倒閘操作中，若母聯(lián)開關(guān)跳閘則會導(dǎo)致帶負荷拉刀閘，所以在倒閘操作中需將母聯(lián)開關(guān)操作電源取下，但此方式增加了倒閘過程中因設(shè)備故障而導(dǎo)致雙母失壓的風(fēng)險。因此，建議樞紐或重要變電站進行倒母線操作時，可采用“先拉后合”出線設(shè)備停電的方式，但此方式必須先確保設(shè)備停電涉及電網(wǎng)運行風(fēng)險可控，且不會導(dǎo)致事故限電或嚴重窩電。

4.3 加強對深圳電網(wǎng)的可靠備用及技術(shù)支援

(1)優(yōu)化500 kV主網(wǎng)運行方式，尤其是做好與中電聯(lián)網(wǎng)方式、粵東電力外送等有關(guān)的運行方式安排，做好深圳媽灣電力有限公司、深圳能源集團東部電廠、粵電集團惠州天然氣發(fā)電公司、中國神華能源股份有限公司國華惠州熱電分公司、廣前電力有限公司、美視電力工業(yè)有限公司、嶺澳核電站開、停機方式安排，維持深圳電網(wǎng)主網(wǎng)運行方式、供電能力的相對穩(wěn)定。

(2)通知惠州供電局、東莞供電局，加強廣東省網(wǎng)與深圳電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)設(shè)備的運行維護，確保深圳電網(wǎng)供電的可靠性。

(3)廣東電力調(diào)度中心需加強與深圳電力調(diào)度中心的日運行風(fēng)險評估及溝通工作，及時掌握110 kV線路運行方式調(diào)整情況，校核穩(wěn)控系統(tǒng)、備自投方式的適應(yīng)情況，配合協(xié)調(diào)深圳電力調(diào)度中心做好設(shè)備缺陷處理、隱患排查后設(shè)備檢修的停電方式安排及運行風(fēng)險預(yù)警工作，做好設(shè)備倒閘操作期間風(fēng)險評估及控制工作。

5 結(jié)束語

通過對500 kV深圳變電站220 kV母線全部失壓事故進行分析及總結(jié)，暴露出當(dāng)前深圳電網(wǎng)在運行、規(guī)劃等方面亟待完善的問題，為排除深圳電網(wǎng)潛在運行風(fēng)險，提升電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度運行水平，增強電網(wǎng)抵御嚴重事故的能力提供經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]國家電力調(diào)度通信中心.電網(wǎng)調(diào)度運行實用技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社，2000:35-36.

[2]湯涌，卜全廣，易?。《取?·30”“7·31”大停電事故分析及啟示[J].中國電機工程學(xué)報，2012，32(25)：167-174.

[3]曾慶禹.我國未來電網(wǎng)建設(shè)從巴西電網(wǎng)大停電應(yīng)吸取的經(jīng)驗[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010，26(2)：3-8.

[4]方勇杰．美國“9·8”大停電對連鎖故障防控技術(shù)的啟示[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36(15)：1-7.

[5]陳亦平，洪軍．巴西“11·10”大停電原因分析及對我國南方電網(wǎng)的啟示[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，34(5)：77-82.

[6]周保榮，柳勇軍，吳小辰，等.巴西2009年11月10日大停電事故及其啟示分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2010，4(1)：23-28.

[7]鄒江峰，章顯亮．巴西“2009·11·10”和“2011·2·4”大停電事故及啟示[J].中國電力，2011，44(11)：19-22.

[8]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)自動化，2010，34(7)：1-5.

[9]薛禹勝，肖世杰.從印度大停電透視電力系統(tǒng)的廣義阻塞[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36(16)：1-8.

[10]楊雄平，李力，李揚絮，等．限制廣東500 kV電網(wǎng)短路電流運行方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33(7)：104-107.

[11]孫奇珍，蔡澤祥，李愛民，等.500 kV電網(wǎng)短路電流超標機理及限制措施適應(yīng)性[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33(21)：92-96.

[12]楊振綱，李力，李揚絮，等.廣東電網(wǎng)短路電流超標問題及對策[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2011，5(5)：90-93.