李應(yīng)闖，李宏仲，邱文平，張旭昶，范宏，呂風(fēng)磊

（1.上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海 200090；2.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司南平供電公司，福建南平353000；3.安徽省電力科學(xué)研究院，安徽合肥 230022；4.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)供電公司，山東東營(yíng) 257091）

安徽電網(wǎng)“十二五”期間短路電流限制措施研究

李應(yīng)闖1，李宏仲1，邱文平2，張旭昶3，范宏1，呂風(fēng)磊4

（1.上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海 200090；2.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司南平供電公司，福建南平353000；3.安徽省電力科學(xué)研究院，安徽合肥 230022；4.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)供電公司，山東東營(yíng) 257091）

隨著特高壓輸電工程和皖北大電源集中投產(chǎn)，短路電流成為困擾安徽電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。在華東電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃網(wǎng)架下，對(duì)安徽電網(wǎng)2014年、2015年短路電流超標(biāo)廠站進(jìn)行分析，并從調(diào)整運(yùn)行方式、改變網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和串聯(lián)電抗器3方面提出短路電流限制措施。通過BPA仿真計(jì)算，從短路電流限制效果、靜態(tài)安全分析及供電可靠性3方面考慮，得到最佳方案。

特高壓輸入工程；短路電流；限制措施；安徽電網(wǎng)

目前安徽電網(wǎng)通過4回500 kV線路同江蘇電網(wǎng)相連，通過3回500 kV線路同浙江電網(wǎng)相連。根據(jù)當(dāng)前全國(guó)電網(wǎng)總體形勢(shì)以及安徽“皖電東送”戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)施，“十二五”期間將在安徽電網(wǎng)內(nèi)規(guī)劃1 000 kV特高輸電落腳點(diǎn)[1-2]。待特高壓工程淮南站、皖南站建成后，同安徽皖南500 kV電網(wǎng)相連，共同組成“皖電東送”通道。

近年來，隨著安徽電網(wǎng)輸變電工程和電源大量的投運(yùn)，在滿足電網(wǎng)外送需求的同時(shí)，電網(wǎng)的短路電流水平也迅速提高。特別是在“十二五”期間皖北大電源集中投運(yùn)后，安徽電網(wǎng)短路電流勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)，短路電流超標(biāo)問題成為影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素[3-5]。目前華東電網(wǎng)采用的短路電流限制措施主要有：調(diào)整運(yùn)行方式、改變網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和串聯(lián)電抗器[6-8]。本文對(duì)“十二五”規(guī)劃網(wǎng)架下的安徽電網(wǎng)進(jìn)行短路電流情況分析，并從上述3種短路電流限制措施入手，研究其短路限制措施。

1 安徽電網(wǎng)短路電流分析

近幾年來，隨著“十二五”期間輸變電工程電源工程的集中投產(chǎn)，安徽電網(wǎng)500 kV線路聯(lián)絡(luò)越來越緊密[9-10]。而且按淮滬特高壓工程投產(chǎn)計(jì)劃，2014年特高壓站點(diǎn)淮南站、皖南站投產(chǎn)，安徽省外送電能50%以上由特高壓輸電工程承擔(dān)，致使部分500 kV線路成為省內(nèi)輸電通道。安徽電網(wǎng)是華東電網(wǎng)的重要送端系統(tǒng)，隨著特高壓電網(wǎng)的投運(yùn)，其500 kV電網(wǎng)進(jìn)一步得到完善，出現(xiàn)大量的500/220 kV電磁環(huán)網(wǎng)，造成其短路水平不斷提高。此外，為了滿足浙江電網(wǎng)和上海電網(wǎng)的電能需求，“十二五”期間袁莊電廠和平圩三期、宿州電廠和宿東電廠等皖北電源集中投產(chǎn)，造成安徽電網(wǎng)短路電流水平進(jìn)一步增加，部分廠站短路電流更是存在短路電流超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

本文依據(jù)2014、2015年華東規(guī)劃網(wǎng)架，以其夏季高峰運(yùn)行方式數(shù)據(jù)為計(jì)算基礎(chǔ)，利用BPA仿真軟件，對(duì)安徽電網(wǎng)短路電流水平進(jìn)行掃面。表1、表2分別給出2014—2015年安徽電網(wǎng)部分廠站短路電流超過額定遮斷電流（220 kV、500 kV母線遮斷電流依次為50 kA、63 kA）60%的計(jì)算結(jié)果。

表1 500 kV母線短路電流計(jì)算結(jié)果Tab.1 Calculation results of 500 kV busbar short-circuit current

表2 220 kV母線短路電流計(jì)算結(jié)果Tab.2 Calculation results of 220 kV busbar short-circuit current

由表1、2可以看出，特高壓站投運(yùn)后，安徽電網(wǎng)整體廠站短路電流呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。從表1可知，500 kV母線短路電流超過遮斷電流60%的廠站有5個(gè)，并沒有出現(xiàn)短路電流超標(biāo)現(xiàn)象，但2015年當(dāng)涂站短路電流達(dá)到60.91 kA，接近遮斷電流。

由表2可知，220 kV母線短路水平較高，主要集中在蕪湖、合肥、淮北等地區(qū)，其中短路電流超過45 kA的廠站有繁昌站、肥西站以及濉溪站。從短路電流值來看，肥西站在2014年短路電流值就已經(jīng)超過額定遮斷電流，2015年隨著肥南站的投運(yùn)，短路電流進(jìn)一步增加到54.89 kA；濉溪站短路電流從48.54 kA增加到51.05 kA，2015年超過額定遮斷電流。此外，從表2還可以看出，楚城、繁昌、潁州、官山和禹會(huì)等500 kV站點(diǎn)220 kV母線短路電流值超過三相短路電流值。特別是2015年繁昌站單相短路電流值達(dá)到49.34 kA，接近額定遮斷電流?？梢?，220 kV母線單相短路電流水平也是影響安徽電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要因素。

綜上分析，制約安徽電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要是220 kV母線短路電流水平。本文以繁昌站、肥西站以及濉溪站為研究對(duì)象，尋找最佳短路電流限制方案。

2 安徽電網(wǎng)短路電流限制措施研究

在限制短路電流水平的同時(shí)，必須考慮到安徽電網(wǎng)的整體輸供電能力[11]。故在研究500 kV肥西站、濉溪站及繁昌站短路電流控制措施時(shí)，從調(diào)整運(yùn)行方式、改變網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和串聯(lián)電抗器入手，采取電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)、開斷線路、母線分裂運(yùn)行以及中性點(diǎn)加裝小電抗等措施。

2.1 肥西站

肥西站位于合肥電網(wǎng)，屬于樞紐變電站，接線圖如圖1所示。

圖1 肥西站周圍廠站接線圖Fig.1 Wiring diagram of stations and plants around Feixi station

2.1.1 分層分區(qū)

截至2013年，合肥、安慶、六安三地區(qū)電網(wǎng)通過500 kV和220 kV線路合環(huán)運(yùn)行，其中合肥電網(wǎng)與安慶電網(wǎng)通過云谷—廬江雙回220 kV線路聯(lián)絡(luò)。有表2可知，可以看出合肥電網(wǎng)整體短路水平偏高，尤其是肥西站。方案1：打開合肥、安慶電網(wǎng)區(qū)域聯(lián)絡(luò)線。

2.1.2 開斷線路

肥西站作為合肥電網(wǎng)樞紐站，包括7回500 kV進(jìn)線，10回220 kV出線。為保證合肥電網(wǎng)的供電可靠性，振寧站和紫云站均有3路電源進(jìn)行供電。方案2：竹振雙線、蓮紫雙線解列。

2.1.3 母線分裂運(yùn)行

肥西站擁有2臺(tái)主變，經(jīng)計(jì)算主變貢獻(xiàn)短路電流共21.44 kA。方案3：肥西站2臺(tái)主變分裂運(yùn)行。兼顧考慮合肥電網(wǎng)供電可靠性以及系統(tǒng)電氣聯(lián)系，提出方案4：肥西站220 kV母聯(lián)加裝5 Ω小電抗。

表3給出了各方案下短路電流限制效果，均限制在50 kA以內(nèi)，顯然均為可行方案。

表3 肥西站短路電流限制效果Tab.3 Limiting effect of short-circuit current of Feixi station kA

以2014、2015年規(guī)劃數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行潮流計(jì)算和N-1/N-2校核。經(jīng)計(jì)算，存在如下問題：

1）2014年方案1下肥西主變N-1時(shí)會(huì)造成漢游雙線過載且局部地區(qū)出現(xiàn)低壓?jiǎn)栴}，500 kV線路N-2時(shí)會(huì)造成漢游雙線潮流加重，個(gè)別情況出現(xiàn)過載；2015年，當(dāng)高峰負(fù)荷N-1時(shí)文都、雙嶺及敬亭主變均會(huì)發(fā)生過載，皋肥線路N-2時(shí)，漢游雙線潮流過載。

2）2014年方案2下會(huì)造成東螺雙線潮流壓力增加，同時(shí)500 kV線路N-2和220 kV線路N-1時(shí)，東螺雙線、云紫雙線、漢游雙線、廬云雙線及濱錦雙線出現(xiàn)過載問題。

3）2014年方案3下，當(dāng)肥西主變N-1時(shí)會(huì)造成東螺雙線、賈螺雙線過載；2015年，皋文雙線N-2時(shí)，東螺雙線、云紫雙線、漢游雙線、廬云雙線及肥蓮雙線出現(xiàn)過載問題；此外，還影響合肥地區(qū)供電可靠性。

4）2014年方案4對(duì)合肥電網(wǎng)潮流及供電可靠性影響不大；2015年，當(dāng)肥西主變N-1時(shí)，造成漢游雙線過載。

綜上所言，從短路電流限制效果和靜態(tài)安全分析結(jié)果來看，推薦2014年、2015年分別采用方案4和方案2。

2.2 濉溪站

濉溪站位于淮北電網(wǎng)，為皖北電廠集中地區(qū)，其接線圖如圖2所示。

圖2 濉溪站同周圍廠站接線圖Fig.2 Wiring diagram of stations and plants around Suixi station

根據(jù)肥西站短路限制措施制定原則，針對(duì)濉溪根據(jù)肥西站短路限制措施制定原則，針對(duì)濉溪站的實(shí)際情況制定如下方案。

方案1：淮北宿州解環(huán)（濉埇雙線解列）。方案2：濉铚雙線解列。

方案3：濉溪站220 kV母線分裂運(yùn)行。

方案4：濉铚雙線加裝20 Ω串抗。

方案5：濉溪站220 kV母聯(lián)加裝5 Ω小電抗。

表4給出各方案下短路電流限制效果和產(chǎn)生的影響。

由表4可知，各方案均將短路電流限制在50 kA，短路電流值最大的為方案4。潮流計(jì)算時(shí)，方案1會(huì)造成2015年高峰負(fù)荷下，虎山電廠送出線超過其熱穩(wěn)定極限。N-1/N-2校驗(yàn)時(shí)，方案2、3會(huì)出現(xiàn)線路潮流過載問題。故綜合短路電流限制效果、靜態(tài)安全分析以及可靠性3方面因素，濉溪站220 kV母聯(lián)加裝5 Ω小電抗為最佳方案。

2.3 繁昌站

繁昌站接線圖如圖3所示，且不同于肥西站、濉溪站，其單相短路電流超過其三相短路電流值，且接近額定遮斷電流。針對(duì)繁昌站特殊情況，制定如下方案。

表4 濉溪站短路電流限制效果以及產(chǎn)生影響Tab.4 Limiting effect and impact of short-circuit current of Suixi station

圖3 繁昌站同周圍廠站地理接線圖Fig.3 Wiring diagram of stations and plants around Fanchang station

方案1：繁月雙線解列。

方案2：繁昌站220 kV母聯(lián)加裝5 Ω小電抗。

方案3：繁昌站1號(hào)、2號(hào)主變中點(diǎn)加裝12 Ω小電抗。

短路電流限制效果及影響如表5所示。

從表5可以看出，方案1至3均有一定的短路電流限制作用，但方案1、2從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式方面同時(shí)限制三相和單相短路電流，并沒有從根本上解決單相短路電流大于三相短路電流的問題。方案3通過增加零序阻抗值，從而達(dá)到限制單相短路電流的作用。綜合靜態(tài)安全分析，建議2014年、2015年采用方案3。

表5 繁昌站短路電流限制效果以及產(chǎn)生影響Tab.5 Limiting effect and impact of short-circuit current of Fanchang station

3 結(jié)論

隨著特高壓站淮南和皖南站投運(yùn)和皖北電源集中投產(chǎn)，造成安徽電網(wǎng)短路水平不斷增長(zhǎng)，尤其是肥西站、濉溪站及繁昌站220 kV母線短路電流，已近接近或是超過額定遮斷電流。本文從分層分區(qū)、開斷線路、串聯(lián)電抗器、母線分裂運(yùn)行以及變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地等方面進(jìn)行其短路電流限制措施研究，推薦措施如表6所示。

表6 推薦措施表Tab.6 Table of recommended measures

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（編輯 馮露）

Research on Limiting Measures of Short-Circuit Current in Anhui Power Grid in the Twelfth Five-Year

LI Yingchuang1，LI Hongzhong1，QIU Wenping2，ZHANG Xuchang3，F(xiàn)AN Hong1，Lü Fenglei4
（1.College of Electrical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China；2.Nanping Power Supply Company，State Grid Fujian Electric Power Company，Nanping 353000，F(xiàn)ujian，China；3.Anhui Electric Power Research Institute，Hefei 230022，Anhui，China；4.Dongying Power Supply Company，State Grid Shandong Electric Power Corporation，Dongying 257091，Shandong，China）

With the commissioning of UHV transmission project and large-sized power plants in northern Anhui，the short-circuit current has become a major risk factor constraining the safe and stable operation of Anhui power grid.In this paper，firstly，the short-circuit current of Anhui power grid under the Twelfth Five-Year Guideline network of East China power grid is analyzed，and limiting measures are proposed through adjusting the operation mode，changing the network configuration and series reactors.Through the BPA simulation，the optimal scheme is obtained from three aspects of short circuit current limiting effect，static security analysis and power supply reliability.

UHV transmission project；short-circuit current；limited measures；Anhui power grid

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51307104）。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（51307104）.

1674-3814（2016）10-083-05

TM713

A

2016-03-14。

李應(yīng)闖（1991—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析運(yùn)行；

李宏仲（1977—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)電壓穩(wěn)定、電網(wǎng)規(guī)劃；

邱文平（1989—），男，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)可靠性。