河北省南部電網(wǎng)“十三五”220 kV電網(wǎng)分區(qū)供電方法研究

荊志朋, 張欣悅，王　穎

(國網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 石家莊　050000)

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河北省南部電網(wǎng)“十三五”220 kV電網(wǎng)分區(qū)供電方法研究

荊志朋, 張欣悅，王穎

(國網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 石家莊050000)

摘要:針對(duì)河北省南部電網(wǎng)短路電流日趨明顯的問題，以石家莊電網(wǎng)為例分析220 kV電網(wǎng)分區(qū)供電方案，計(jì)算短路分支電流，提出有針對(duì)性的分區(qū)措施，并從電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上進(jìn)一步優(yōu)化分區(qū)方案，通過電氣計(jì)算，說明該方案實(shí)施后可有效改善短路電流超標(biāo)問題。

關(guān)鍵詞：河北省南部電網(wǎng)；短路電流；電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu); 分區(qū)供電

河北省南部電網(wǎng)(簡稱“河北南網(wǎng)”)“十三五”期間主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不斷增強(qiáng)，短路電流超標(biāo)的問題日益突出，這對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃和電網(wǎng)安全運(yùn)行是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)[1-7]。在控制電網(wǎng)短路電流的措施方面，比較有效的手段是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)合理的分層分區(qū)運(yùn)行，國內(nèi)部分省市在這方面也先后開展了積極的探索[8-14]。在明確220 kV電網(wǎng)分區(qū)供電的原則基礎(chǔ)上，結(jié)合河北南網(wǎng)規(guī)劃情況，以2017年河北石家莊電網(wǎng)為例，對(duì)實(shí)施分區(qū)供電的方法和過程進(jìn)行了分析和闡述，以期對(duì)“十三五”期間河北南網(wǎng)分區(qū)供電方案的實(shí)施提供參考。

1分區(qū)供電原則

根據(jù)河北南網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行特點(diǎn)，從保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高供電可靠性方面明確了220 kV電網(wǎng)分區(qū)供電的原則，具體如下：

a. 根據(jù)500 kV和220 kV電磁環(huán)網(wǎng)和電力流向情況、短路電流情況合理選擇分區(qū)斷面。220 kV分區(qū)供電應(yīng)有助于降低500 kV電網(wǎng)事故擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)、簡化運(yùn)行方式。首選將與重要500 kV送電斷面相重疊的220 kV通道作為分區(qū)界面，弱化220 kV電網(wǎng)的輸電功能。

b. 實(shí)現(xiàn)分區(qū)供電后，各分區(qū)至少有2回線路與其他分區(qū)互相聯(lián)絡(luò)。一般運(yùn)行方式下可供各供電區(qū)之間轉(zhuǎn)帶負(fù)荷，提高各分區(qū)之間負(fù)荷高峰互濟(jì)能力，總體上提高500 kV主變壓器利用效率；在發(fā)生重大災(zāi)害和特大事故等極端條件下，可作為供電區(qū)之間的支援通道。

c. 注重電源安排與分區(qū)供電的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，從供電安全角度，盡量考慮各分區(qū)內(nèi)擁有一定支撐電源且分散接入，在嚴(yán)重事故情況下便于盡快恢復(fù)供電。

d. 在各變電站短路電流水平得到有效控制的前提下，建議分區(qū)斷面聯(lián)絡(luò)線保持運(yùn)行狀態(tài)，從而使得現(xiàn)有輸電線路得到最大程度利用并降低網(wǎng)損，同時(shí)提高可靠性。

2分區(qū)供電現(xiàn)狀

河北南網(wǎng)在500 kV主網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐步堅(jiān)強(qiáng)的情況下，將次一級(jí)電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行是控制系統(tǒng)短路電流的有效手段，并可簡化運(yùn)行管理、減少電網(wǎng)安全隱患。2007年底，河北南網(wǎng)斷開邢石、邢衡斷面220 kV聯(lián)絡(luò)線，將220 kV電網(wǎng)初步解開為石保衡滄和邯邢兩部分運(yùn)行；2010年，進(jìn)一步斷開保滄斷面的220 kV線路作為備用；2010年，隨著慈云變電站建成投產(chǎn)，慈云500 kV變電站形成獨(dú)立220 kV供電區(qū)。截至目前，河北南網(wǎng)形成石保、邯邢、衡滄、慈云共4個(gè)220 kV供電區(qū)分區(qū)供電。

3分區(qū)供電研究

3.1短路水平分析

由于500 kV變電站的擴(kuò)建和220 kV側(cè)電源的接入，2017年河北南網(wǎng)500 kV/220 kV短路電流將有明顯提升，特別是部分500 kV變電站的220 kV母線短路電流接近甚至超過設(shè)備額定短路遮斷容量，220 kV電網(wǎng)需要進(jìn)一步采取分區(qū)措施。

2014年底河北南網(wǎng)500 kV變電站220 kV母線分裂運(yùn)行的有石北、廉州、清苑、滄西、辛安、藺河6個(gè)500 kV變電變電站；2015-2017年河北南網(wǎng)將新建渤海、西柏坡、衡北、保東、保滄、成峰6個(gè)500 kV變電站，將擴(kuò)建慈云、彭村、辛集、廉州、石北、武邑6個(gè)500 kV變電站主變壓器。對(duì)石家莊電網(wǎng)而言，新擴(kuò)建工程有西柏坡新建和石北變電站擴(kuò)建工程。

通過建立網(wǎng)架計(jì)算分析模型，校驗(yàn)500 kV變電站220 kV母線的短路電流大小是否超過斷路器的額定遮斷容量，對(duì)超過或接近斷路器額定遮斷容量的變電站，分析計(jì)算其短路電流分布系數(shù)，從而在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)層面明確了哪條線路對(duì)220 kV母線注入的短路電流較大，優(yōu)先斷開相關(guān)線路，并采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)措施來優(yōu)化局部電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可有效降低相關(guān)變電站220 kV母線的短路電流。2017年石家莊電網(wǎng)500 kV變電站220 kV母線三相短路電流見表1。

表12017年500 kV變電站220 kV母線三相短路電流

母線三相短路電流/kA石北220kV西段母線43.7石北220kV東段母線52.0廉州220kV西段母線39.9廉州220kV東段母線34.2西柏坡220kV母線42.5元氏220kV母線42.8辛集220kV母線49.2

由表1可以看出，石北變電站東段220 kV母線短路電流52.0 kA，超過斷路器額定遮斷容量，辛集變電站220 kV母線短路電流49.2 kA，接近斷路器額定遮斷容量，需要采取措施降低短路電流水平。

下面通過分支電流計(jì)算，確定分支電流的大小，以提出有針對(duì)性的分區(qū)措施。石北變電站東段母線分支電流主要由兩類電氣元件提供，一類是連接在石北變電站東段母線的分支線路，另一類是連接在石北變電站東段母線的1號(hào)、2號(hào)主變壓器，計(jì)算情況見表2。

表2石北變電站東段母線分支電流

分支名稱分支短路電流/kA常山-石北I4.6常山-石北II4.6侯坊-石北I6.0西關(guān)-石北I3.4西關(guān)-石北II3.4桃園-石北I3.3桃園-石北II3.31號(hào)主變壓器10.42號(hào)主變壓器11.5

除石北變電站東段2臺(tái)主變壓器分別提供11 kA左右的短路電流外，分支線路中石北-侯坊線路短路電流較高為6.0 kA，依據(jù)網(wǎng)架拓?fù)淅碚揫11]，進(jìn)一步斷開侯坊-常山線路斷備，以解開石北變電站附近的220 kV小環(huán)，可以顯著降低石北變電站東段220 kV母線短路水平，并實(shí)現(xiàn)石家莊電網(wǎng)南北分區(qū)。

3.2電氣計(jì)算論證

結(jié)合分支電流計(jì)算和河北石家莊地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行情況，分區(qū)方案為：西柏坡、石北為一個(gè)供電區(qū)，元氏、廉州以及辛集變電站為一個(gè)供電區(qū)。分區(qū)斷面選擇侯坊-常山、侯坊-石北線路以及常山-留村雙回線路。圖1為2017年石家莊地區(qū)分區(qū)方案圖。

圖1　2017年石家莊地區(qū)分區(qū)方案

采用分區(qū)供電方案后，將石北變電站東段母線短路電流由52 kA降低到46.8 kA，降低短路電流效果明顯，可將石家莊地區(qū)電網(wǎng)500 kV變電站220 kV母線的短路水平控制在合理范圍。2017年短路計(jì)算結(jié)果見表3。2017年石家莊地區(qū)分區(qū)潮流分布，見圖2。

表32017年分區(qū)后500 kV變電站220 kV母線三相短路電流

母線三相短路電流/kA石北220kV西段母線43.8石北220kV東段母線46.8廉州220kV西段母線39.9廉州220kV東段母線32.8西柏坡220kV母線42.5元氏220kV母線42.9辛集220kV母線44.0

圖2　2017年石家莊地區(qū)分區(qū)潮流分布

同時(shí)經(jīng)潮流校核，分區(qū)后潮流分布合理，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4結(jié)論

“十三五”期間，隨著河北南網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷增強(qiáng)，短路電流超標(biāo)的問題日益突出，220 kV電網(wǎng)分區(qū)供電將是解決這一矛盾行之有效的方法和手段。實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部分區(qū)后，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步明晰，有助于簡化調(diào)度管理工作，有利于簡化安全穩(wěn)定自動(dòng)控制裝置，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定水平和供電可靠性，220 kV網(wǎng)架為主要供電網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)格局正在逐步形成。

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本文責(zé)任編輯：靳書海

Research on Sub-area Power Supply Scheme Based on 220 kV PowerGrid During "13thFive-year" Period

Jing Zhipeng, Zhang Xinyue,Wang Ying

(State Grid Hebei Economic Research Institute , Shijiazhuang 050000, China)

Abstract:In view of the problem of short-circuit current in Hebei South Power Grid(HSPG) becoming so increasingly obvious，the paper focus on the research of subarea power supply of 220kV Shijiazhuang power grid. By calculating the branch current of short-circuit current,the corresponding measures of subarea power supply is put forward.Further,the paper makes optimization of the subarea scheme by the way of topological structure of Power Grid in order to ease the issue of short-circuit current effectively and give reference to the research on subarea supply of HSPG during the Five-Year Period.

Key words:Hebei South Power Grid;short circuit current;topological structure of power grid;sub-area power supply

中圖分類號(hào)：TM727.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)01-0017-03

作者簡介：荊志朋(1986-)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃與電力系統(tǒng)分析計(jì)算工作。

收稿日期：2015-09-02