600 MW機(jī)組從500 kV電網(wǎng)改接入220 kV電網(wǎng)的實踐

彭明偉，丁曉宇，寧康紅

（浙江省電力設(shè)計院，杭州310012）

600 MW機(jī)組從500 kV電網(wǎng)改接入220 kV電網(wǎng)的實踐

彭明偉，丁曉宇，寧康紅

（浙江省電力設(shè)計院，杭州310012）

根據(jù)對浙江寧波北侖電網(wǎng)現(xiàn)狀及其運行方式的分析，研究論證了以500 kV電壓等級并網(wǎng)的600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)的系統(tǒng)接入方案、送出線路導(dǎo)線截面選擇方案。方案實施結(jié)果表明，北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組從500 kV電網(wǎng)改接入220 kV電網(wǎng)，可有效提高北侖電網(wǎng)供電可靠性、安全穩(wěn)定水平及電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性。

北侖電網(wǎng)；北侖電廠；600 MW機(jī)組；改接；220 kV電網(wǎng)；可靠性；穩(wěn)定性

0 引言

浙江寧波北侖電網(wǎng)是浙江省用電負(fù)荷較大的區(qū)域之一，負(fù)荷密集且多為重要的大中型工業(yè)用戶。目前，北侖電網(wǎng)主要由500 kV春曉變電站（2×100萬kVA）供電，而春曉變電站僅通過2回500 kV線路與浙江主電網(wǎng)相聯(lián)。在此情況下，北侖電網(wǎng)主要存在電網(wǎng)容載比偏低、主供電源單一、電廠送出渠道單一、電網(wǎng)總體運行損耗較大等問題，嚴(yán)重影響其供電可靠性及安全性。

目前國內(nèi)外對提高電網(wǎng)供電可靠性的研究比較多，文獻(xiàn)[1-6]介紹了提高配電網(wǎng)供電可靠性的主要方法，但未涉及提高220 kV及以上主網(wǎng)供電可靠性的方法。

基于上述背景，為確保北侖電網(wǎng)安全可靠供電，提高北侖電網(wǎng)供電可靠性，本文提出將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組從500 kV電網(wǎng)改接入220 kV電網(wǎng)，以解決北侖220 kV及以上電網(wǎng)存在的問題。

1 北侖電網(wǎng)運行方式分析

1.1 北侖電網(wǎng)概述及存在的問題

近年來隨著眾多大型用戶的入駐，北侖地區(qū)用電需求迅速增長。另外，北侖發(fā)電廠裝機(jī)容量為5 000 MW（5×600+2×1 000萬kW），通過4回500 kV線路送出，由于線路通道走廊的限制，北侖發(fā)電廠送出線路多為同桿雙回路架設(shè)，均以500 kV并網(wǎng)，并通過500 kV電網(wǎng)轉(zhuǎn)送至春曉變電站降壓，進(jìn)而通過220 kV電網(wǎng)輸送。

目前，北侖電網(wǎng)主要由500 kV春曉變電站供電，主供電源單一，一旦春曉變電站發(fā)生故障，北侖電網(wǎng)將面臨大面積停電的風(fēng)險。同時，北侖地區(qū)又為臺風(fēng)等自然災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，若發(fā)生嚴(yán)重自然災(zāi)害，使北侖電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)遭到破壞，將會嚴(yán)重影響北侖發(fā)電廠機(jī)組電力的可靠送出以及北侖電網(wǎng)的可靠供電。另外，北侖發(fā)電廠出力以500 kV并網(wǎng)并通過電網(wǎng)轉(zhuǎn)移至春曉變電站降壓，再通過220 kV電網(wǎng)輸送至負(fù)荷區(qū)域，電網(wǎng)運行總體損耗相對較大。

1.2 提高北侖電網(wǎng)供電可靠性的實施方案

基于北侖電網(wǎng)目前存在的問題，提出將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組從500 kV電網(wǎng)改接入220 kV電網(wǎng)的系統(tǒng)實施方案，可以就地平衡負(fù)荷，降低春曉變電站供電負(fù)荷，在春曉變電站1臺主變壓器檢修的情況下，另1臺主變壓器不會過載，可提高電網(wǎng)供電可靠性。同時，該系統(tǒng)實施方案能夠?qū)⒈眮鲭娋W(wǎng)的主供電源點從單一的春曉變電站變成春曉變電站加北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組；使北侖發(fā)電廠通過500 kV和220 kV 2個電壓等級送出電力，增加了電廠的送出渠道；使電力直達(dá)負(fù)荷區(qū)域，降低了線損，提高了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 北侖發(fā)電廠600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)方案研究

2.1 改接系統(tǒng)方案研究

北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組的入網(wǎng)方式改接可結(jié)合周邊220 kV電網(wǎng)建設(shè)情況進(jìn)行。北侖發(fā)電廠附近有220 kV江南變電站和鄔隘變電站，目前還有2回220 kV啟備線分別接入220 kV江南變電站和新樂變電站。

若考慮采用在北侖發(fā)電廠設(shè)置聯(lián)絡(luò)變壓器方案，則要求其以獨立供區(qū)運行，根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定，為滿足電網(wǎng)運行N-1要求，需新建2臺聯(lián)絡(luò)變壓器，相關(guān)工程投資較大，并且電網(wǎng)運行控制相對復(fù)雜。

另外，若將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV江南變電站，部分線路可利用目前發(fā)電廠至江南變電站的啟備線路徑。但江南變電站投產(chǎn)年份較早，其部分間隔設(shè)備不能滿足發(fā)電廠接入要求，需進(jìn)行改造，改造時變電站正、付母線要同時停電約3天，會對其供區(qū)供電產(chǎn)生較大影響。

因此，決定將機(jī)組接入220 kV鄔隘變電站。鄔隘變電站為新投產(chǎn)變電站，相關(guān)設(shè)備可以滿足機(jī)組接入要求。具體改接方案如下：

（1）北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接至220 kV母線，出線2回，接入220 kV鄔隘變電站，線路路徑長度約12.8 km。

（2）為保證北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組的可靠送出，將江南—新樂線開口環(huán)入鄔隘變電站，形成江南—鄔隘1回線、新樂—鄔隘1回線。

系統(tǒng)改接方案如圖1所示。

圖1 北侖電廠1臺600 MW機(jī)組入網(wǎng)方式改接前后的系統(tǒng)方案

2.2 線路導(dǎo)線截面選擇

根據(jù)發(fā)電廠實際運行情況，通過BPA軟件計算分析，在考慮廠用電為6%、功率因數(shù)為0.9的情況下，北侖發(fā)電廠改接入220 kV電網(wǎng)的送出容量為626 MVA。

北侖發(fā)電廠600 MW機(jī)組通過2回220 kV線路接入鄔隘變電站，根據(jù)線路路徑方案，從發(fā)電廠出口處開始有5.2 km線路需利用原北侖—新樂、北侖—江南線路通道，之后7.6 km線路為新建線路。

根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃導(dǎo)則，其送出線路需滿足N-1要求，因此，北侖—鄔隘線路單回線路需滿足626 MVA的輸送要求。根據(jù)目前電網(wǎng)線路導(dǎo)線選型要求，在周圍空氣溫度35℃時，2×630 mm2的普通220 kV架空導(dǎo)線可以滿足輸送容量要求，因此，新建的7.6 km線路導(dǎo)線可以選擇截面為2× 630 mm2的普通220 kV架空導(dǎo)線。

另外，從北侖發(fā)電廠出口處開始5.2 km線路需利用原有的北侖—新樂、北侖—江南線路通道，線路導(dǎo)線截面分別為500 mm2和2×300 mm2，在周圍空氣溫度35℃時，線路極限輸送容量分別為296 MVA和441 MVA，不能滿足送出線路輸送容量要求，需更換導(dǎo)線，而原線路桿塔荷載水平不能滿足2×630 mm2的普通220 kV架空導(dǎo)線的架線要求，因此，若采用2×630 mm2的普通220 kV架空導(dǎo)線，則需重建桿塔，投資巨大。在此情況下，為節(jié)約投資，盡量利用老線路桿塔，選擇滿足桿塔荷載水平的導(dǎo)線。經(jīng)過比較，選用截面為600 mm2的碳纖維導(dǎo)線，其在周圍空氣溫度35℃，溫升到160℃時，最大輸送容量可以達(dá)到670 MVA，能夠滿足送出線路輸送容量的要求。同時，經(jīng)過比較計算分析，在本方案中，相同輸送容量下，綜合考慮工程投資因素，與2×630 mm2的普通220 kV架空導(dǎo)線相比，選用碳纖維導(dǎo)線年費用相對較低，電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性較好。

3 安全穩(wěn)定性校驗

要將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)，需對北侖220 kV電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平進(jìn)行校核，以驗證電網(wǎng)對600 MW機(jī)組的適應(yīng)性。

北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)后，220 kV電網(wǎng)主要由500 kV春曉變電站和1臺600 MW機(jī)組供電。春曉變電站供區(qū)內(nèi)接有臺塑自備發(fā)電廠負(fù)荷450 MW、亞漿自備發(fā)電廠負(fù)荷120 MW、北侖發(fā)電廠負(fù)荷4 400 MW。

改接后，為校核220 kV電網(wǎng)的穩(wěn)定水平，取典型故障型式如下：220 kV北侖—鄔隘線的北侖發(fā)電廠側(cè)發(fā)生三相永久故障，北侖發(fā)電廠側(cè)0.1 s切除故障，鄔隘側(cè)0.12 s切除故障。通過BPA軟件進(jìn)行仿真計算，結(jié)果表明：在上述典型故障方式下，北侖220 kV電網(wǎng)系統(tǒng)和機(jī)組均能保持穩(wěn)定。

另外，若北侖220 kV電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障造成北侖發(fā)電廠的改接機(jī)組切機(jī)，有可能造成500 kV春曉變電站重載。因此，隨著負(fù)荷的不斷增長，應(yīng)適時擴(kuò)建春曉變電站主變壓器，以保證電網(wǎng)嚴(yán)重故障導(dǎo)致北侖改接機(jī)組切機(jī)時電網(wǎng)負(fù)荷基本不損失。

4 電網(wǎng)短路電流水平校驗

將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)，會提高北侖220 kV電網(wǎng)的短路電流水平，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生較大影響。

通過短路計算分析，北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)后，500 kV春曉變電站220 kV側(cè)單相短路電流水平達(dá)到48 kA，已經(jīng)接近設(shè)備的短路遮斷容量（50 kA）。在此情況下，為解決該問題，考慮將220 kV新樂—鄔隘線開斷運行，可有效降低220 kV電網(wǎng)的短路電流水平，春曉變電站220 kV側(cè)單相短路電流水平可降至41 kA，能夠滿足設(shè)備運行要求。

5 運行損耗分析

將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)，使電力直達(dá)負(fù)荷區(qū)域，能有效降低電網(wǎng)損耗，同時，采用碳纖維導(dǎo)線作為發(fā)電廠送出線路，可有效降低線路運行過程中的功率損耗，提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性，促進(jìn)節(jié)能降耗。

通過BPA軟件進(jìn)行建模計算分析，北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)前，北侖220 kV及以上電網(wǎng)整體運行損耗約為15.9 MW。改接后，北侖220 kV及以上電網(wǎng)整體運行損耗約為12.7 MW，整體運行損耗降低約20.1%。在此情況下，根據(jù)北侖電網(wǎng)歷史運行經(jīng)驗，在最大負(fù)荷利用小時數(shù)按5 000 h考慮、功率因數(shù)為0.9的情況下，考慮損耗小時數(shù)為3 400 h[7]，則北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)后，北侖電網(wǎng)每年可節(jié)約損耗電量約0.112億kWh，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

6 結(jié)語

本文提出的將北侖發(fā)電廠1臺600 MW機(jī)組從500 kV電網(wǎng)改接入220 kV電網(wǎng)的方案已經(jīng)實施，目前該工程已順利投產(chǎn)，作為全國首例500 kV并網(wǎng)機(jī)組改接入220 kV電網(wǎng)的實施案例，對類似電網(wǎng)具有很好的參考價值。

[1]管霖，馮垚，劉莎，等.大規(guī)模配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)的近似估測算法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2006，26（10）∶92-98.

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[7]電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計總院.電力系統(tǒng)設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社，1998.

（本文編輯：徐晗）

Practice of 600 MW Units Reconnected from 500 kV Power Grid to the 220 kV One

PENG Mingwei，DING Xiaoyu，NING Kanghong
（Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

Based on the analysis to the present situation and operation mode of Beilun grid in Ningbo，Zhejiang province，the paper investigates and demonstrates scheme for 600 MW units synchronized at 500 kV voltage class connects to 220 kV power grid and conductor section of outgoing transmission lines.According to the result,the implementation of 600 MW units in Beilun power plant changing to connect to 220 kV power grid can effectively improve the reliability of power grid，level of security and stability and the economic benefit of power grid operation.

Beilun power grid；Beilun Power Plant；600 MW units；connection changing；220 kV power grid；reliability；stability

TM621.5

：B

：1007-1881（2014）04-0045-03

2013-12-09

彭明偉（1985－），男，甘肅金昌人，工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工作。