郭辰理
(中國能源建設(shè)集團山西省電力勘測設(shè)計院,山西 太原 030001)
網(wǎng)架補強方案對大同電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響分析
郭辰理
(中國能源建設(shè)集團山西省電力勘測設(shè)計院,山西 太原 030001)
針對山西電網(wǎng)神雁雙回線故障后,可能導致大同區(qū)域機組失步,存在區(qū)域全黑的風險問題,通過對網(wǎng)架補強方案雁同—平魯—五寨—興縣500 kV通道建設(shè)對大同電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響研究,為山西電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供理論依據(jù)。
網(wǎng)架補強;電網(wǎng);線路故障
山西電網(wǎng)位于華北電網(wǎng)西部,是華北電網(wǎng)的主要組成部分,不僅承擔著向京津唐地區(qū)送電的重要任務,而且全省有著3 600多家煤礦、電氣化鐵路等高危用戶。山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行對整個華北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有重大影響。
山西北部的大同電網(wǎng)通過神雁雙回線連接山西中部電網(wǎng)、并通過大房三回與北京電網(wǎng)相連,在發(fā)生神雁雙回線發(fā)生N-2故障后,大同電網(wǎng)僅通過大房三回線與華北相連,呈弱聯(lián)系狀態(tài),可能導致大同電網(wǎng)區(qū)域機組失步,存在區(qū)域全黑的風險,達到省級電網(wǎng)一般事故、市級電網(wǎng)重大事故標準,影響整個山西電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。因此研究“十三五”期間新建大同電網(wǎng)與山西主網(wǎng)的500 kV聯(lián)絡(luò)通道,解決山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問題十分必要。
預計“十三五”初期,山西北部電網(wǎng)新增平魯、五寨500 kV變電站,形成雁同—平魯—五寨—興縣500 kV通道,平魯作為一個中間節(jié)點將雁同與五寨相連,增強了大同電網(wǎng)與主網(wǎng)的聯(lián)系。山西北部電網(wǎng)網(wǎng)架補強后,大同電網(wǎng)送電通道為大房三回、神雁雙回、平雁線(平魯—雁同)共6回線路,大同電網(wǎng)拓撲如圖1所示。
圖1 大同電網(wǎng)拓撲圖
網(wǎng)架補強后,與山西主網(wǎng)連接線路增加了雁同—平魯500 kV線路,對網(wǎng)架補強后的大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限進行計算,結(jié)果如表1所示。
由表1可知,雁同—平魯500 kV線路投運后,不同外送通道退出時大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限均有所增加,尤其是對于神雁雙退出運行后大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限為10 983 MW,提高了4 244 MW,增幅明顯。對正常方式下大同電網(wǎng)外送靜態(tài)穩(wěn)定極限進行求解,其值為14 468 MW,提高了1 708MW。
網(wǎng)架補強后大同電網(wǎng)外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限及神雁雙故障后大同電網(wǎng)外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限關(guān)系如表2所示。
表1 網(wǎng)架補強前后不同方式下大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限比對表
表2 網(wǎng)架補強前后山西北部外送斷面靜穩(wěn)極限
網(wǎng)架補強前大同電網(wǎng)通過大房三+神雁雙回斷面輸電能力為6 700MW。網(wǎng)架補強后,大同電網(wǎng)輸電能力有所提高,考慮新增發(fā)電機組450MW,大同電網(wǎng)總裝機達到10 589.75MW,大同電網(wǎng)機組全開滿發(fā)方式,山西北部大同電網(wǎng)通過大房三、平魯—雁同線和神雁雙斷面外送電力8 032MW,大房三回線4 937MW,平雁線潮流265MW,神雁雙潮流2 830MW。神雁Ⅰ線N-1,神雁Ⅱ線2 042 MW,線路滿載。網(wǎng)架補強后,受神雁雙N-1熱穩(wěn)限制(4×300導線,極限潮流2 165MW),大同電網(wǎng)輸電能力為8 000MW,提高了1 300MW。
大房三回、神雁雙回、大雁雙回三永N-2故障,以及大房三回三永N-3故障進行了穩(wěn)定計算分析。由于神雁雙回線路雁同側(cè)故障情況嚴重,在三永N-2故障情況找不到合適的切機量。
穩(wěn)定計算結(jié)果如表3所示。
表3 網(wǎng)架補強前大同電網(wǎng)線路三永N-2嚴重故障穩(wěn)定計算
網(wǎng)架補強后,大同—房山三回、神二—雁同雙回、雁同—大同雙回三永N-2故障,以及大房三回三永N-3故障進行了穩(wěn)定計算分析。穩(wěn)定計算結(jié)果如表4所示。
表4 網(wǎng)架補強后大同電網(wǎng)線路三永N-2嚴重故障穩(wěn)定計算
由表3可知,有3個故障發(fā)生后系統(tǒng)依然保持穩(wěn)定運行,有5個故障發(fā)生后,系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行,出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問題。
a)大同—房山雙回首末端、雁同—大同雙回雁同側(cè)發(fā)生三永N-2故障后,系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定運行。
b)雁同—大同雙回大同側(cè)、雁同—神二雙回首末端發(fā)生三永N-2故障后,系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行,出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問題。采取安控措施后,系統(tǒng)均能夠保持穩(wěn)定運行。
c) 大同—房山三回首末端發(fā)生N-3故障后,系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行,出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問題。采取安控措施后,系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定運行。
通過對比表3和表4,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架補強以后,神雁末端N-2故障后切除3 240MW機組可維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行,與網(wǎng)架補強前同一故障相比,系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高。
對于送出系統(tǒng)來講,網(wǎng)架建設(shè)給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來積極影響的同時也提高了系統(tǒng)外送能力。由神雁雙回線三永故障切機量過大機理分析可知,在正常運行方式外送電力增加的情況下,發(fā)生三相永久性短路故障后送端系統(tǒng)加速面積也會相應增加;但由于網(wǎng)架增強后,故障線路切除后外送斷面靜穩(wěn)極限也會有所提升,這又有利于送端系統(tǒng)故障后減速面積的增加。兩因素相互制約影響,若網(wǎng)架補強后系統(tǒng)仍維持原送出水平,則在理論上認為嚴重故障后切機量會相應降低;若網(wǎng)架補強后外送電力也相應提高,則嚴重故障后切機量與故障前后送出斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限差值和比值密切相關(guān)。某一嚴重故障前后送出斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限差值越大、故障后外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限與故障前外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限比值越小,則故障后機組加速面積越大,減速面積越小。平魯工程投產(chǎn)后神雁雙回故障前后山西電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限差值大幅降低,神雁雙回故障后加速面積降低,減速面積增加,有利于神雁雙回嚴重故障后系統(tǒng)恢復至穩(wěn)定運行狀態(tài)??梢?,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加強后,電網(wǎng)聯(lián)系更加密切,因此可以有效減少切機量,改善大同地區(qū)的穩(wěn)定性。
針對2016年山西北部電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的雁同—平魯—五寨—興縣500 kV通道,本文研究了網(wǎng)架補強方案平魯工程山西電網(wǎng)西通道投運后對大同電網(wǎng)穩(wěn)定特性和嚴重故障切機量的影響。
a)網(wǎng)架補強后,受神雁雙N-1故障熱穩(wěn)限制,大同電網(wǎng)輸電能力為8000MW,提高了1 300 MW。
b)網(wǎng)架補強后有效增強了大同電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)系,神雁雙退出運行后山西北部外送斷面靜穩(wěn)極限為10 983 MW,較網(wǎng)架補強前提高了4 244 MW,增幅明顯。
c)網(wǎng)架補強以后,神雁末端N-2故障后切除3 240MW機組可維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行,與網(wǎng)架補強前同一故障相比,系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加強后,電網(wǎng)聯(lián)系更加密切,可以有效減少切機量,改善大同地區(qū)的穩(wěn)定性,建議盡快建設(shè)500 kV平魯變電站,同步建設(shè)雁同—平魯—五寨—興縣西通道。
Analysis on the Influence of Grid Reinforcement on the Security and Stability of Datong Power Grid
GUO Chenli
(Shanxi Electric Power Exp loration and Design Institute of China Energy Engineering Group,Taiyuan,Shanxi 030001,China)
Three-phase short-circuit faultofShenyan double linesmight lead to generator out-of-step in Datong power,which is at the risk of regional black.This paper presents amethod of grid reinforcement.The study of this paper found that building the 500 kV channelof Pinglu-Wuzhai-Xingxian willaffect the security and stability of Datong power grid,which can provide the theory basis for the security and stability ofShanxipowergrid.
grid reinforcement;powergrid;line fault
TM712
B
1671-0320(2015)02-0010-04
2015-01-12,
2015-02-27
郭辰理(1969),男,山西洪洞人,1993年畢業(yè)于太原理工大學計算機專業(yè),高級工程師,從事電力系統(tǒng)自動化工作。