大型電站500千伏雙回輸電線路建設期間穩(wěn)定運行研究

張龍

摘 要：分析電網(wǎng)在過渡期間的合理開機方式和安全穩(wěn)定裝置控制措施等工作，以保證安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞：建設；穩(wěn)定；研究

中圖分類號：TM726.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0126-01

1 背景分析

紅沿河核電站4臺機組僅通過4回500kV線路并網(wǎng)，線路故障期間可能會出現(xiàn)剩余500kV線路過載問題。500kV南關嶺變進線施工期，大連南部電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定性將大幅下降，為避免孤網(wǎng)問題將會改變現(xiàn)有大連南北分區(qū)供電的格局，改為500kV/220kV電磁環(huán)網(wǎng)運行，屆時可能會出現(xiàn)220kV線路過載、短路電流水平超標、電壓水平超標等問題。因此，需要開展相關專題研究，分析電網(wǎng)在過渡期間的合理開機方式和保護及安全穩(wěn)定裝置控制措施等工作，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

2 大連電網(wǎng)現(xiàn)況

大連地區(qū)電網(wǎng)是遼南電網(wǎng)的重要組成部分，也是遼寧省的負荷中心之一。通過瓦渤#1、#2線、瓦海#1、#2線及丹海#1、#2線與遼寧主網(wǎng)相連，形成3通道、6回路500kV線路；通過宮利線、巖莊線2回220kV線路與丹東電網(wǎng)相連。

大連地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)有500kV變電站4座，總變電容量為7500MVA，分別為雁水變電站（2×1000MVA）、南關嶺變電站（2×750MVA）、金家變電站（2×1000MVA）和瓦房店變電站（2×1000MVA），另有500kV開關站1座，即黃海開關站；500kV線路18條，總長度1074.6公里；現(xiàn)有220kV系統(tǒng)變電站32座，開關站5座，總變電容量11243MVA。

3 電網(wǎng)建設過渡期計算分析

3.1 過渡期間電網(wǎng)運行方式

目前，大連220kV電網(wǎng)已形成了南北分區(qū)的供電結構，解列點位于220kV吳屯變。南部電網(wǎng)由500kV南關嶺變和500kV雁水變進行供電；北部電網(wǎng)由500kV金家變和500kV瓦房店變進行供電。

若紅沿河～南關嶺線路于瓦房店～金家線路之后投運，則存在500kV南關嶺變電站以及大連南網(wǎng)僅通過2回500kV線路聯(lián)網(wǎng)的問題。并且，金家～雁水500kV線路與金家～南關嶺500kV線路存在同塔雙回路段，若發(fā)生同塔雙回故障大連南網(wǎng)將孤網(wǎng)運行，需要采取過渡措施和手段，以保證電網(wǎng)建設過渡期間的安全穩(wěn)定運行。

根據(jù)相關電網(wǎng)運行計劃，在停電過渡期間，為避免孤網(wǎng)問題的發(fā)生，220kV吳屯變將退出解列運行狀態(tài)，與此同時為控制地區(qū)220kV電網(wǎng)短路電流水平，規(guī)劃將華能大連熱電廠從220kV母線側解環(huán)，分為2段后各連接3回220kV線路。

3.2 潮流與穩(wěn)定校驗

根據(jù)電力平衡分析結果，夏季大連南網(wǎng)負荷較重，若大連南北電網(wǎng)間的500kV聯(lián)絡被徹底切斷，大負荷方式南部電網(wǎng)所缺電力大部分通過金家～吳屯2回220kV線路提供，單回線路最大潮流超過450MW，仍保持在線路輸送能力范圍內(nèi)（線路截面2×400mm2，控制電流水平1600A，最大輸送容量約為610MVA）。該方式下吳屯～南關嶺單回線路最大潮流超過300MW，已超出線路輸送能力范圍（線路截面400mm2，控制電流水平800A，最大輸送容量約為305MVA，功率因數(shù)按0.9考慮最大輸送能力約為275MW）。

根據(jù)暫態(tài)穩(wěn)定分析結果，在大連南部電網(wǎng)同塔500kV線路或220kV線路發(fā)生跨線故障斷開后電網(wǎng)能保持穩(wěn)定運行。

考慮到大連南網(wǎng)并網(wǎng)220kV火電全部需要承擔供熱任務，供暖期前完成檢修工作勢在必行，地區(qū)2臺及以上火電機組同時檢修將導致大連南網(wǎng)大幅缺電，屆時若采取上述過渡方式運行，在500kV線路發(fā)生同塔雙回故障時下級220kV線路存在過載風險，不利于保證負荷供電的可靠性。

3.3 紅沿河～南關嶺線路投運前后對核電站影響對比

根據(jù)現(xiàn)行調(diào)度運行控制要求，在紅沿河核電廠電力經(jīng)紅瓦#1、#2、#3線送出情況下，正常方式下若核電廠開機3臺，則3臺機組可滿出力運行；若核電廠開機4臺，則需控制4臺機組單機發(fā)電出力需不超過850MW。在檢修方式下，若核電廠開機2臺，則2臺機組可滿出力運行；若核電廠開機3臺，則3臺機組單機發(fā)電出力需不超過860MW。

紅沿河～南關嶺#1線投運前后，在正常及檢修方式下，若僅通過調(diào)整系統(tǒng)運行方式避免系統(tǒng)出現(xiàn)安全穩(wěn)定問題，則紅沿河核電廠機組開機數(shù)量及出力必須進行限制。

紅南#1線投運后，正常方式下紅沿河核電廠可以實現(xiàn)4臺核電機組開機運行，但為了避免正常方式下紅瓦#2、#3線發(fā)生跨線故障后紅瓦#1線過載，需對機組出力加以限制。考慮紅南#1線線路載流量不大于2400A，紅南線或紅瓦線檢修方式下核電廠外送通道中發(fā)生500kV線路N-1故障后，系統(tǒng)不存在熱穩(wěn)定及同步穩(wěn)定問題，安全穩(wěn)定水平有所提高；僅在紅瓦#1線檢修方式下，為避免紅瓦#2、#3線發(fā)生跨線故障后紅南#1線出線過載問題，需限制紅沿河核電廠機組發(fā)電總出力不超過2400MW，與目前系統(tǒng)運行控制要求相比，紅瓦#1線檢修方式下對核電廠機組的出力限制更為嚴格。若紅南#1線全線更換為4×630mm2導線，則線路極限傳輸功率將大幅增加，紅瓦#1線檢修方式下僅需限制紅沿河核電廠機組發(fā)電總出力不超過2800MW，對機組的出力限制有所緩解。

4 結語

根據(jù)工程建設進展，紅沿河～南關嶺2回500kV線路可能無法同步投運，屆時將存在紅沿河核電站僅通過4回500kV線路并網(wǎng)的運行方式。受潮流自然分布影響，在小負荷方式紅沿河～瓦房店3回500kV線路中的2回發(fā)生同塔雙回故障后，剩余的1回線路可能存在過載問題，需要控制火電機組出力水平。

當新建的紅沿河～南關嶺線路仍存在4×300mm2導線時，根據(jù)調(diào)度要求最大電流控制在2400A以內(nèi)，遠小于站內(nèi)相關設備額定電流水平，可以認為在電網(wǎng)建設過渡期間南關嶺變電站現(xiàn)有設備與線路相匹配，在電網(wǎng)的合理運行方式下不會出現(xiàn)因設備過載導致的損壞問題；若將原有導線全部更換為4×630mm2導線，則按調(diào)度提供數(shù)據(jù)最大輸送潮流可達3300MW，折算為電流超過3800A，大部分通過南關嶺～金家500kV線路送出。站內(nèi)旁路母線、母聯(lián)兼旁路及相關設備大部分電流為3000A或3150A，部分方式可能存在過載問題，需要進行更換。

由安全穩(wěn)定分析結果可知，紅沿河～南關嶺#1線投運后，正常方式下紅沿河核電廠可以實現(xiàn)4臺核電機組開機運行，但為避免正常方式下紅瓦#2、#3線發(fā)生跨線故障后紅瓦#1線過載，需對機組出力加以限制?？紤]紅南#1線線路載流量不大于2400A，紅南線或紅瓦線檢修方式下核電廠外送通道中發(fā)生500kV線路N-1故障后，系統(tǒng)不存在熱穩(wěn)定及同步穩(wěn)定問題，安全穩(wěn)定水平有所提高；僅在紅瓦#1線檢修方式下，為避免紅瓦#2、#3線發(fā)生跨線故障后紅南#1線出線過載問題，需限制紅沿河核電廠機組發(fā)電總出力不超過2400MW，與目前系統(tǒng)運行控制要求相比，紅瓦#1線檢修方式下對核電廠機組的出力限制更為嚴格。若紅南#1線全線更換為4×630mm2導線，則線路極限傳輸功率將大幅增加，檢修方式下僅需限制紅沿河核電廠機組發(fā)電總出力不超過2800MW，對機組的出力限制有所緩解。

目前，紅沿河核電廠未配置安全穩(wěn)定控制裝置。根據(jù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析結果，正常方式下紅瓦#2、#3線發(fā)生跨線故障后，系統(tǒng)不存在同步穩(wěn)定問題。檢修方式下，紅沿河～瓦房店#2、#3線發(fā)生同塔跨線故障后，可能造成熱穩(wěn)定及暫態(tài)穩(wěn)定問題，可通過檢修方式下限制核電廠機組出力或故障后切除部分核電機組加以解決。建議在紅沿河電廠經(jīng)4回通道送出的過渡期間，不新增安全穩(wěn)定控制裝置，通過調(diào)整運行方式避免正常及檢修方式下系統(tǒng)出現(xiàn)安全穩(wěn)定問題。

參考文獻

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