曲 瑩，鄭惠萍，劉新元

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

大同二電廠5—2聯(lián)變退出對山西大同電網(wǎng)的影響

曲 瑩，鄭惠萍，劉新元

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

針對山西北部電網(wǎng)500 kV大同二電廠短路電流超標(biāo)問題，通過降低其短路水平的計算研究，采取將該500 kV—220 kV變壓器（即：5—2聯(lián)變）斷開的方式運行。此方式對大同電網(wǎng)網(wǎng)架影響較大，主要從短路水平、靜態(tài)安全、暫態(tài)安全穩(wěn)定等方面分析研究了大二電廠500 kV—220 kV變壓器（即：5—2聯(lián)變）斷開運行的方式下山西大同電網(wǎng)的安全穩(wěn)定特性，為山西電網(wǎng)的安全運行提供了理論依據(jù)。

大同電網(wǎng)；5—2聯(lián)變；短路水平；靜態(tài)安全；暫態(tài)安全

0 引言

2016年，500 kV五寨輸變電工程的投產(chǎn)顯著增強(qiáng)了山西電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，500 kV明海湖輸變電工程為特高壓直流投產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ)，山西電網(wǎng)的本質(zhì)安全水平得到了明顯提升。大同電網(wǎng)是山西電網(wǎng)的重要部分之一，通過500 kV神雁I、II線與山西主網(wǎng)相聯(lián)，通過500 kV大房I、II、III線與華北網(wǎng)互通。500 kV明海湖輸變電工程投產(chǎn)后，雁同—明海湖—五寨—固賢站西通道將全線貫通，電網(wǎng)網(wǎng)架更趨合理，220 kV大同完善工程實施后，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)顯著加強(qiáng)。

大同電網(wǎng)以500 kV雁同站、平城站、大同二電廠以及大唐云岡、華電大一電廠、云峰電廠等為主要電源點，主網(wǎng)架為220 kV線路環(huán)網(wǎng)或雙回線并列運行，110 kV、35 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以直配供電為主。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)和機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)，500 kV“西通道”的全面貫通，大同電網(wǎng)短路容量繼續(xù)上升，將進(jìn)一步影響系統(tǒng)安穩(wěn)特性，大同電網(wǎng)作為山西電網(wǎng)北電南送的送端，保障其安全穩(wěn)定運行對整個電網(wǎng)的重要性不言而喻。

1 山西大同電網(wǎng)分析基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

山西電網(wǎng)通過1 000 kV長治—南陽—荊門特高壓線路與華中電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，晉北—南京特高壓直流投產(chǎn)，山西電網(wǎng)通過此直流線路與華東電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)；同時與華北電網(wǎng)通過大房三回線、神保雙回、陽桂雙、潞辛雙4個外送通道、九回500 kV線路聯(lián)絡(luò)。山西電網(wǎng)為大同、忻朔、中部、南部4個相互之間僅通過500 kV線路聯(lián)系的分區(qū)域電網(wǎng)。

大同電網(wǎng)是典型的大電源、小負(fù)荷、高送出的送斷電網(wǎng)，通過500 kV大房三回線與華北主網(wǎng)相連，通過500 kV神雁雙線、雁同—明海湖雙線共四回線路與山西主網(wǎng)相連，同時通過單回500 kV線路接受內(nèi)蒙京隆電廠1 200 MW電力。2016年底，大同電網(wǎng)擁有火電裝機(jī)9 100 MW（含京隆電廠），風(fēng)電裝機(jī)1 601 MW，光伏裝機(jī)1 495 MW。

由于大同地區(qū)電源眾多，送電需求大，對500 kV大同二電廠、雁同、塔山等區(qū)域短路電流水平影響較大，有可能使其接近或超標(biāo)，進(jìn)而影響到電網(wǎng)穩(wěn)定運行。因此，大同電網(wǎng)對山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有十分重要的影響作用。

本文首先對大同電網(wǎng)的短路電流水平進(jìn)行計算分析校核，針對短路電流方面存在的問題，進(jìn)行了降低系統(tǒng)短路水平的計算研究，提出了降低系統(tǒng)短路電流水平的措施和建議；其次，從靜態(tài)安全分析、暫態(tài)安全分析方面研究了該降低短路電流的措施下大同電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，為山西電網(wǎng)的安全運行提供理論依據(jù)。

2 短路水平分析

2.1 計算條件

本文短路電流水平計算采用山西電網(wǎng)220 kV及以上設(shè)備為全接線方式，500 kV、220 kV聯(lián)絡(luò)設(shè)備均為合環(huán)運行方式；計算時間段內(nèi)山西電網(wǎng)所有機(jī)組以滿出力全開機(jī)方式運行[1]。

2017年大同電網(wǎng)總裝機(jī)預(yù)計達(dá)到9 800 MW，省調(diào)裝機(jī)6 080 MW。接入500 kV系統(tǒng)容量為7 200 MW：大二3 320 MW，塔山1 200 MW，塔山二期1 320 MW，恒北660 MW，同煤陽高700 MW（2017年12月投產(chǎn)）。接入220 kV系統(tǒng)發(fā)電裝機(jī)容量共2 600 MW，風(fēng)電容量達(dá)到1 848 MW，光伏容量達(dá)到1 495 MW。

2.2 短路電流計算結(jié)果

2017年，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)和機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)、500 kV雁同—明海湖—五寨—固賢“西通道”的全面貫通，大同電網(wǎng)短路容量繼續(xù)上升。本文分別從夏季和冬季兩方式計算了大同電網(wǎng)500 kV系統(tǒng)的短路電流。計算結(jié)果見表1。

表1 大同電網(wǎng)各廠站500 kV母線短路水平表

2017年，500 kV大二電廠母線短路電流均超標(biāo)，冬季陽高電廠投產(chǎn)后，500 kV大二電廠短路電流水平進(jìn)一步提高。

針對大二電廠短路電流超標(biāo)問題，采取斷開大二電廠5—2聯(lián)變和大二電廠機(jī)組全開方式下停塔山1臺機(jī)組的措施，大二電廠短路電流計算結(jié)果見表2。

表2 大二電廠500 kV母線短路水平表

采取斷開大二電廠5—2聯(lián)變及停塔山1臺機(jī)組（大二電廠機(jī)組全開方式下）的措施后，大二電廠短路電流夏季滿足開關(guān)遮斷要求，而冬季仍然超標(biāo)。

根據(jù)山西省政府安排，大二電廠預(yù)計2017年退役4臺200 MW機(jī)組。據(jù)此進(jìn)一步考慮大二電廠1—4號機(jī)組停運、大二電廠5—2聯(lián)變斷開，塔山電廠全開方式，大二電廠母線短路電流滿足開關(guān)遮斷容量要求，計算結(jié)果見表3。

表3 大二電廠500 kV母線短路水平表

由以上分析可知，針對大同二電廠母線短路電流水平超標(biāo)問題，建議過渡期采取斷開大二電廠5—2聯(lián)變及限制近區(qū)機(jī)組開機(jī)的措施。

3 靜態(tài)安全分析

邊界條件：2017年冬季，山西電網(wǎng)220 kV及以上設(shè)備全接線方式運行，220 kV系統(tǒng)分為大同、忻朔、中部、南部4片運行?？紤]特高壓南送1 000 MW，山西500 kV九回外送斷面潮流12 500 MW。該方式下華北分調(diào)機(jī)組全開，省調(diào)機(jī)組均勻開停機(jī)。

3.1 正常方式

2017年冬季大同電網(wǎng)大發(fā)方式（風(fēng)電考慮30%，光伏考慮80%出力），大同東雙變上載潮流490.5 MW，雁同雙變上載潮流908.2 MW，大同聯(lián)變倒送362.5 MW。在此方式下，500 kV主變N-1，另1臺主變均不過載；220 kV聯(lián)絡(luò)線N-l均能滿足大負(fù)荷供電要求，潮流分布和電壓水平基本合理。相關(guān)設(shè)備N-1后潮流轉(zhuǎn)移情況見表4。

表4 大發(fā)方式大同電網(wǎng)重載設(shè)備N-1后潮流轉(zhuǎn)移情況表

3.2 大同二電廠5—2聯(lián)變退出方式

在3.1正常方式基礎(chǔ)下，大同二電廠500 kV側(cè)和220 kV側(cè)斷開運行，大同東雙變上載潮流649.9 MW，雁同雙變上載潮流1 105.8 MW。雁同主變N-1，另1臺主變上載潮流854.9 MW，過載23.8%，雙變運行極限為890 MW。此大發(fā)方式，220 kV聯(lián)絡(luò)線N-l均能滿足大負(fù)荷供電要求，潮流分布和電壓水平基本合理。相關(guān)設(shè)備N-1后潮流轉(zhuǎn)移情況見表5。

表5 大發(fā)方式大同電網(wǎng)重載線路N-1后潮流轉(zhuǎn)移情況表

4 暫態(tài)安全分析

穩(wěn)定計算邊界條件：山西電網(wǎng)2017年冬季大方式下，考慮特高壓南送電力5 800 MW，山西九回外送華北電力12 500 MW，風(fēng)電機(jī)組出力按15%額定容量考慮。

4.1 正常方式

2017年冬季，風(fēng)電出力考慮15%，大同電網(wǎng)機(jī)組大發(fā)方式下，大雁雙潮流375.8 MW、雁東雙潮流900.7 MW、神雁雙潮流2 543 MW、雁魯雙潮流2 506.2 MW、大房三回潮流4 095.2 MW；大同東主變倒送204.7 MW，雁同主變倒送650.3 MW，大同5—2聯(lián)變主變倒送236.9 MW。

4.2 大同二電廠5—2聯(lián)變退出方式

在4.1正常方式基礎(chǔ)下，大同二電廠500 kV側(cè)和220 kV側(cè)斷開運行，大雁雙潮流152.9 MW、雁東雙潮流1005.4 MW、神雁雙潮流2 551.5 MW、雁魯雙潮流2 509.7 MW、大房三回潮流4 081.3 MW；大同東主變倒送309.4MW，雁同主變倒送780.7MW。

在此兩種方式下，進(jìn)行穩(wěn)定校核，大同電網(wǎng)500 kV線路、主變N-1故障均能保持穩(wěn)定。其嚴(yán)重故障穩(wěn)定計算結(jié)果見表6。

表6 冬季大發(fā)方式大同電網(wǎng)嚴(yán)重故障穩(wěn)定計算

5 結(jié)論

隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)和機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)、500 kV雁同—明海湖—五寨—固賢“西通道”的全面貫通，大同電網(wǎng)短路容量繼續(xù)上升。全接線方式下，大同二電廠母線短路電流水平超標(biāo)。采取斷開大二電廠5—2聯(lián)變及限制近區(qū)機(jī)組開機(jī)的措施后，可有效降低大二電廠短路電流，但對大同電網(wǎng)潮流和穩(wěn)定帶來一定影響，但整體考慮該措施可行。

a)采取斷開大二電廠5—2聯(lián)變及限制近區(qū)機(jī)組開機(jī)的措施后，夏季，大二電廠母線單相/三相短路電流由52.02/51.16 kA下降至49.7/48.96 kA；冬季，大二電廠母線單相/三相短路電流由52.23/52.2 kA下降至49.21/48.8 kA，滿足運行控制要求。

b)大同二電廠5—2聯(lián)變斷開運行，大同電網(wǎng)大發(fā)方式下，雁同主變不滿足N-1運行要求，需控制雙變運行極限在890 MW之內(nèi)。

c)大同二電廠5—2聯(lián)變斷開運行，大同電網(wǎng)大發(fā)方式下，大雁雙大二側(cè)發(fā)生三永N-2故障，系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，降低了大同電網(wǎng)穩(wěn)定性，安控切機(jī)量增大。

[1] 楊冬,劉玉田,牛新生.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對短路電流水平及受電能力的影響分析 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37 (22): 62-67.

Analysis on the Influence of 5—2 Associated Transformer Disconnection of Datong No.2 Power Plant on the Stability of Datong Power Grid

QU Ying,ZHENG Huiping,LIU Xinyuan
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi030001,China）

In order to solve the problem of short circuit current in 500 kV Datong No.2 Power Plant in northern Shanxi power grid, 500 kV-220 kV associated transformer(ie,5-2 transformer)is disconnected to reduce short-circuit level.This method has a great influence on Datongpower grid,sothat the stabilityofDatongpower grid under disconnection of5-2 transformer is mainlystudied in terms ofshort-circuit level,grid static security and transient safety,which provides a theoretical foundation for the secure and stable operation of Shanxi power grid.

Datongpower grid;5—2 interconnection transformer;short-circuit current level;static safety;transient safety

TM712

A

1671-0320（2017）04-0024-04

2017-04-19，

2017-05-12

曲 瑩（1988），女，山西侯馬人，2012年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)分析研究工作；

鄭惠萍（1972），女，湖北當(dāng)陽人，1993年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)自動化專業(yè)，碩士，高級工程師，從事電力系統(tǒng)分析研究工作；

劉新元（1986），男，山西汾陽人，2011年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)分析研究工作。