送端電網規劃研究

晉中電力設計院 王存玉

1.電力系統的安全穩定標準

根據我國現行的《電力系統安全穩定導則》中的相關規定，我們通常情況下以三級來表示電力系統承受擾動能力，即：保持穩定運行和電網的正常供電；第二級標準：保持穩定運行，但允許損失部分負荷；第三級標準：當系統不能保持穩定運行時，必須防止系統崩潰并盡量減少負荷損失。客觀上來說，在我們電網設計規劃伊始，通常情況下都是按照第一級標準進行設計的，主要目標在于最大限度的保證系統的在多種擾動情況出現的情況下，核心元件不會受到影響，保證電網的正常供電能力。在本文中所提及的擾動情況，主要有如下幾種較為典型：

a)任何線路單相瞬時接地故障重合成功；

b)同級電壓的雙回線或環網，任一回線單相永久故障重合不成功及無故障三相斷開不重合；

c)同級電壓的雙回線或環網，任一回線三相永久故障斷開不重合；

d)任一發電機跳閘或失磁；

e)受端系統任一臺變壓器故障退出運行；

f)任一大負荷突然變化；

g)任一交流聯絡線路故障或無故障斷開不重合[1]；

h)直流輸電線路單極故障。

同桿架設的現象在當前用電日益緊張的供電環境下應用日益頻繁，但是客觀上來說，如果在這種假設方式的線路上出現問題，尤其是同桿異名相故障的出現，在一定程度上將會導致雙回線路同時起跳的情況，這對于用電安全是非常有害的。這就在客觀上要求我們必須在設計的過程中滿足第二級安全穩定標準，具體的擾動包括：

a)單回線單相永久性故障重合不成功即無故障三相斷開不重合；

b)任一段母線故障；

c)同桿并架雙回線的異名兩相同時發生單相接地故障重合不成功，雙回線三相同時跳開[2]；

d)直流輸電線路雙極故障。

從上述情況中我們可以得知，在電網規劃設計過程中，不同標準是非常常見的情況，因此在實際的電網運行過程中，為了最大限度的保證運行的有效性和安全性，必須是設計規劃的過程中就對日后可能發生的生產調度運行中考慮的問題。

2.送端電網電源接入電網方

2.1 發電機—變壓器—線路的單元接線方式

送端電網存在著大量的發電機組，一方面為了滿足本地區的用電需求，另一方面則是大規模輸送電量。大容量機組的接入電網方式對送端電網的穩定性影響較大。這是因為發電機的阻抗遠大于升壓變的阻抗和線路的阻抗，基于這一情況，在客觀上必然對電網的暫態功能的整體穩定性造成非常嚴重的負面影響。為了進一步加強發發電機組運行的可靠性，通常情況下都是通過雙母線連接的方式，來為故障檢修過程中的順利生產提供支持。但是必須要認識到，這種接線方式雖然能夠有效的提升發電廠發電機組的可靠性，同樣也會對電網的整體穩定性造成一定的負面問題。而如本文索亞就的，采用發電機—變壓器—線路的單元接線方式直接接入系統的樞紐變電所，則能夠對上述問題的解決提供一個較好的途徑，不僅僅能夠有效的保證輸電容量，同樣也不會對電網的整體穩定性造成負面影響，即使線路發生故障，也能夠保證較好的暫態穩定性。

2.2 分層原則

在實際的設計過程中，我們對于送端電網，必須根據500kV和220kV電壓等級的輸送能力，針對不同電廠在容量上的不同，將其接入不同的電壓等級網絡上，從而保證用電平衡和用電穩定。在滿足送電段區域用電的前提下，我們應將將大容量機組接入500kV的電網，這樣做的優勢主要是以下幾點：

(1)如果將大容量機組接入220kV等級電網，那么在實際的操作和應用過程中，整體輸電線路的增加是一種必然情況，這將直接增加后期維護和管理的難度。而直接接入500kV高壓網絡則能夠最大限度的降低線路數量。

(2)系統的暫態穩定性下降，由于輸電出線的增加，對于靠近電源側的故障期間，機組在故障期間獲得的加速功率增大，不利于系統暫態穩定性。

(3)在一定程度上將會限制短路電流，而如果將其直接接入500kV高壓網絡，則能夠有效的提升電網的整體穩定性和可靠性。一般情況下，在發電廠內最好不設向地區供電的出現和聯絡變，最好是通過數量相對較少的輸送線直接接入最近樞紐點[3]。

3.送端電網與受端電網的互聯

3.1 暫態功角穩定問題

如果送端電網通過500kV輸電線路將發電機組的電力輸送至受端系統，加速功率是客觀存在的，必然對輸電電網的穩定性造成破壞。

3.2 熱穩定問題

當電網中存在電磁環網時，高一電壓等級元件某單一元件故障切除后對低一級電壓等級電網造成的熱穩定問題較對本級電網元件帶來的熱穩定問題要嚴重的多。對于送端電網來說，送端電網向受端電網輸送功率時，是通過電網最高等級的電壓輸送；但與此同時，送端電網滿足自身電網的用電需求是通過低一級的電網供電，當二級電網通過變壓器相聯時，將形成電磁環網。

除此之外，在實際的應用過程中，電磁環網是客觀存在的，尤其是輸電走廊不斷縮小的過程中，同雙回500kV線路的廣泛應用，更是直接對220kV電網的熱穩定性能造成了非常嚴重的負面影響。

4.結語

在本文中重點對送端電網電源的接入、送端電網內部電網的連接等輸電網中的核心問題進行了相應的研究和探索，并對電網規劃過程中送電段和受端電網的連接問題進行了說明，并對這一過程中必須給予重視的問題進行了簡單的介紹。筆者認為，在電網規劃設計的過程中，只有充分的考慮到電網的整體穩定性性能，才能夠真正意義上的保證電網運行過程中的穩定性。

[1]李光琦.電力系統暫態分析[M].北京:水利電力出版社,1995.

[2]王正風,陳實,葛斐等.500kV淮宿變電站投運對安徽電網暫態穩定性的影響[J].中國電力,2008,41(8):8-11.

[3]王錫凡.現代電力系統分析[M].北京:科學出版社,2003.