李晨坤，宋軍英，咼虎

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007;2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長(zhǎng)沙410007)

1 引言

某電廠 (下文稱“電廠A”)接入湖南220 kV電網(wǎng)，其外送穩(wěn)定性與該電廠周邊地區(qū)的負(fù)荷水平及周邊電廠開機(jī)方式密切相關(guān)，文中旨在分析電廠A投運(yùn)后不同運(yùn)行方式下的外送安全穩(wěn)定水平，及其對(duì)周邊地區(qū)電網(wǎng)以及湖南主電網(wǎng)的影響，從電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度給出該電廠外送相關(guān)線路的控制功率，從而為合理安排該電廠的運(yùn)行方式以及為新建或改造穩(wěn)定控制措施提供依據(jù)。

2 外送安全穩(wěn)定計(jì)算分析

2.1 計(jì)算條件

電廠A裝機(jī)容量9×20 MW，配3臺(tái)容量為70 MVA的升壓變壓器，電氣主接線簡(jiǎn)圖如圖1。

圖1 電廠A電氣主接線簡(jiǎn)圖

電廠A接入系統(tǒng)后周邊局部電網(wǎng)圖如圖2所示。電廠A由電廠A—變電站C的1回220 kV線路接入系統(tǒng)，同時(shí)變電站C已有電廠B的9×30 MW機(jī)組通過(guò)電廠B—變電站C的1回220 kV線路接入，將電廠A、電廠B作為整體考慮，2個(gè)電廠通過(guò)變電站C—變電站D、變電站C—變電站E、電廠B—變電站F，3回220 kV線路送出。電廠A外送穩(wěn)定水平與該廠和電廠B開機(jī)方式及周邊地區(qū)負(fù)荷水平密切相關(guān)。

圖2 電廠A周邊局部電網(wǎng)圖

本次計(jì)算在湖南電網(wǎng)豐水期小負(fù)荷，電廠A周邊地區(qū)電源大發(fā)的運(yùn)行方式下進(jìn)行。

2.2 潮流計(jì)算

考慮環(huán)境溫度為40℃，電廠A，B相關(guān)線路參數(shù)見表1，根據(jù)調(diào)度部門規(guī)定，BC，CD線及BF線的熱穩(wěn)定極限輸送功率按270 MW考慮。

電廠A和電廠B全開滿發(fā)時(shí)，總出力450 MW，其電力除在變電站C消納外，剩余電力通過(guò)CD，CE，BF這3回220 kV線路送出，CD+CE+BF斷面輸送功率將隨著電廠A和電廠B開機(jī)方式的改變以及周邊地區(qū)負(fù)荷水平的不同而變化。

表1 電廠A、電廠B相關(guān)線路參數(shù)

由表1得到CD，CE，BF線熱穩(wěn)定極限輸送功率分別為270 MW，430 MW和270 MW。下面通過(guò)計(jì)算分析CD+CE+BF斷面的輸送功率極限作為該斷面控制功率。

2.2.1 輸送功率350 MW

由潮流結(jié)果可以得到，CD，CE，BF線輸送功率分別為110 MW，115 MW和123 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的41%，27%和46%，均不過(guò)載，但CD線和BF線負(fù)載相對(duì)較重。

2.2.2 輸送功率400 MW

由潮流結(jié)果可以得到，CD，CE，BF線輸送功率分別為134 MW，134 MW和130 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的50%，31%和48%，均不過(guò)載，但CD線和BF線負(fù)載相對(duì)較重。

2.2.3 輸送功率450 MW

由潮流結(jié)果可以得到，CD，CE，BF線輸送功率分別為159 MW，151 MW和138 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的59%，35%和51%，均不過(guò)載，但CD線和BF線負(fù)載相對(duì)較重。

綜上，正常方式下，CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，400 MW和450 MW時(shí)均沒(méi)有線路過(guò)載的情況出現(xiàn)，但CD線、BF線負(fù)載相對(duì)較重，在CD+CE+BF斷面輸送功率較大時(shí)，若發(fā)生某一線路故障跳閘，另外2回運(yùn)行線路將存在過(guò)載的可能，需要進(jìn)行N-1靜態(tài)安全校核。

2.3 N－1靜態(tài)安全校核

2.3.1 CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為201 MW和148 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的47%和55%，均不過(guò)載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為202 MW和145 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的75%和54%，均不過(guò)載。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為176 MW和169 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的65%和39%，均不過(guò)載。

綜上，CD+CE+BF斷面輸送功率350 MW時(shí)，CD線、CE線、BF線3回線路中任意一回故障跳閘，另外2回線路輸送功率均在其熱穩(wěn)定極限輸送功率之內(nèi)，均不過(guò)載，滿足N-1靜態(tài)安全校核。

2.3.2 CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為239 MW和161 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的56%和60%，均不過(guò)載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為241 MW和156 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的89%和58%，均不過(guò)載。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為204 MW和191 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的76%和44%，均不過(guò)載。

綜上，CD+CE+BF斷面輸送功率400 MW時(shí)，CD線、CE線、BF線3回線路中任意一回故障跳閘，另外2回線路輸送功率均在其熱穩(wěn)定極限輸送功率之內(nèi)，均不過(guò)載，滿足N-1靜態(tài)安全校核。

2.3.3 CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為276 MW和174 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的64%和64%，均不過(guò)載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為279 MW和166 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的103%和61%，CD線過(guò)載，該結(jié)果表明若CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW時(shí)，將有線路N-1過(guò)載的情況發(fā)生，需要減小該斷面輸送功率。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為232 MW和211 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的86%和49%，均不過(guò)載。

綜上，CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW時(shí)，將出現(xiàn)CE線故障跳閘后CD線過(guò)載的情況，不能通過(guò)N-1靜態(tài)安全校核，需要減小CD+CE+BF斷面輸送功率，從而得到該斷面輸送功率極限。

2.3.4 CD+CE+BF斷面輸送功率極限

在之前的計(jì)算中得到CD+CE+BF斷面輸送功率450 MW時(shí)，CE線故障跳閘將導(dǎo)致CD線過(guò)載，現(xiàn)將該斷面功率降低到435 MW。潮流結(jié)果表明，該方式下，CD線、CE線、BF線輸送功率分別為153 MW，147 MW和136 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的57%，34%和50%。

1)CD線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率435 MW，CD線故障跳閘后，CE，BF線輸送功率分別為267 MW和170 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的62%和63%，均不過(guò)載。

2)CE線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率435 MW，CE線跳閘后，CD，BF線輸送功率分別為270 MW和164 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的100%和61%，CD線滿載，該結(jié)果表明為了確保線路N-1不過(guò)載，需要根據(jù)電廠周邊地區(qū)負(fù)荷調(diào)整電廠A或者電廠B的出力來(lái)控制CD+CE+BF斷面輸送功率不超過(guò)435 MW。

3)BF線故障跳閘。CD+CE+BF斷面輸送功率435 MW，BF線跳閘后，CD，CE線輸送功率分別為226 MW和206 MW，分別占其熱穩(wěn)定極限輸送功率的84%和48%，均不過(guò)載。

綜合本節(jié)N-1靜態(tài)安全校核得出，CD+CE+BF斷面輸送功率較大時(shí)將出現(xiàn)線路N-1過(guò)載的情況，需要根據(jù)電廠周邊地區(qū)負(fù)荷，調(diào)整電廠A或者電廠B的出力來(lái)控制CD+CE+BF斷面輸送功率不超過(guò)435 MW，否則將出現(xiàn)正常方式線路N-1過(guò)載的情況，435 MW為該斷面極限輸送功率。

2.4 暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算

本節(jié)將在2014年湖南電網(wǎng)豐水期小負(fù)荷，CD+CE+BF斷面輸送功率達(dá)到435 MW極限的運(yùn)行方式下，進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定校核。

故障類型采用三相永久性故障，220 kV電壓等級(jí)，采用近故障點(diǎn)0.12 s和遠(yuǎn)故障點(diǎn)0.12 s切除故障進(jìn)行計(jì)算。

暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表2。計(jì)算結(jié)果顯示AC線兩側(cè)、BC線兩側(cè)以及BF線B側(cè)三相短路接地故障時(shí)，電廠A或電廠B機(jī)組將出現(xiàn)功角失穩(wěn)，相應(yīng)機(jī)組振蕩解列后主電網(wǎng)保持穩(wěn)定運(yùn)行。CD線兩側(cè)、CE線兩側(cè)、崗復(fù)線兩側(cè)以及BF線F側(cè)三相短路接地故障主電網(wǎng)均保持穩(wěn)定運(yùn)行。

表2 暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

綜上，正常方式暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表明，系統(tǒng)總體穩(wěn)定水平較高，在機(jī)組具備振蕩解列功能的前提下，電廠A接入系統(tǒng)后各運(yùn)行方式下發(fā)生線路三相短路接地故障，系統(tǒng)均保持穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)論

電廠A的9×20 MW機(jī)組投產(chǎn)后將接入220 kV變電站C，該站已有電廠B的9×30 MW機(jī)組接入。電廠A、電廠B送出電力除在變電站C消納外，剩余電力通過(guò)CD，CE，BF這3回220 kV線路送出。CD+CE+BF斷面輸送功率將隨著電廠A和電廠B開機(jī)方式的改變以及電廠周邊地區(qū)負(fù)荷水平的不同而變化，在該斷面輸送功率較大時(shí)，將出現(xiàn)線路N-1過(guò)載的情況，在實(shí)際運(yùn)行中需要根據(jù)電廠周邊地區(qū)負(fù)荷，調(diào)整電廠A或者電廠B的出力來(lái)控制CD+CE+BF斷面輸送功率不超過(guò)435 MW。

〔1〕湖南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院.電廠A水電站工程可研階段接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)〔R〕.2009.

〔2〕湖南省電力公司科學(xué)研究院.2014—2015年湖南電網(wǎng)規(guī)劃滾動(dòng)計(jì)算分析報(bào)告〔R〕.2012.

〔3〕湖南省電力公司.2013年度湖南電網(wǎng)運(yùn)行方式 (強(qiáng)電部分)〔R〕.2012.