孤網條件下的增量配網系統分析

錢 程 王 崗

（1.國網浙江蒼南縣供電有限責任公司，浙江溫州325000；2.國網浙江杭州市富陽區供電有限公司，浙江杭州310000）

0 引言

受宏觀市場影響，大中型企業的生產成本增加明顯，特別是對于一些高耗能的項目，其電力成本為主要成本之一，因此如何減少企業用電成本成為一個比較重要的研究課題。如能將發電企業就近接入集中用戶組成配電網進行交易和售電，減少輸變電網損，提高利用小時數，大幅降低售電成本，對于企業用戶來說則可以減少很大一部分用電成本。

本文充分發揮現代高科技優勢，運用電力規劃和計算軟件作為輔助工具，對某工業區增量配網的孤網運行方式進行了各種優化計算，并對軟件優化結果進行專家干預，實現了人機優勢互補。

1 電力電量需求預測及平衡分析

1.1 電力需求及平衡

1.1.1 電力負荷預測根據

結合GB/T 50293—2014《城市電力規劃規范》，對擬規劃區域內的園區1、園區2進行電力負荷預測，再根據產業規劃發展要求，結合專家數據，對擬規劃區域內的供電企業進行負荷用量統計。園區1、園區2及某冶煉企業電力負荷預測量如表1所示。

表1 規劃區電力負荷表

1.1.2 規劃區內企業負荷增長情況

電力與國民經濟發展息息相關，從規劃區產業發展看，直供電用戶某冶煉企業主要進行鐵合金冶煉，園區1、園區2主要規劃為高耗能企業，同時配套部分物流倉儲用地，用電需求量相對較大。在中、長期規劃中，園區1、園區2以及某冶煉企業將是主要負荷增長點。規劃區企業負荷預測如表2所示。

表2 規劃區企業負荷預測 單位：MW

1.1.3 規劃區內負荷預測結果

根據某冶煉企業以及園區1、園區2新增負荷特性，規劃區負荷預測如表3所示。預測區內2019年需電量為39億kW·h，最高供電負荷為520 MW。

表3 規劃區負荷預測

1.1.4 規劃區內電源建設規劃

規劃區新建2×350MW自備電廠，遠期還擬擴建1×350MW機組。規劃區電源投產情況如表4所示。

表4 規劃區內電源投產情況 單位：MW

1.1.5 規劃區內電力平衡

根據負荷預測及電源安排，規劃區電網電力平衡結果如表5所示。由電力平衡結果可以看出，規劃區電網2019—2025年電力盈余為145～217 MW，正常情況下，中、長期規劃基本可以滿足規劃區電力平衡。

表5 規劃區電網電力平衡表 單位：MW

1.2 電量需求及平衡

1.2.1 電量預測

規劃區企業規劃用電項目電量表匯總如表6所示。

表6 規劃區電量預測 單位：億kW·h

1.2.2 電量平衡

電量平衡表如表7所示，規劃區電網的發電量基本能夠滿足某冶煉企業和園區1、園區2的負荷需求。

表7 規劃區電網電量平衡

2 網架規劃及主要設備選擇

根據電力體制改革對規劃方案的影響由小到大，按2×350 MW機組直供某冶煉企業、園區1、園區2構成局域網系統思路，提出規劃方案。

2×350 MW機組直供某冶煉企業，還對園區1、園區2用戶供電，以單回1×240 mm2輸電線路分別為園區1、園區2各供電70 MVA，園區1、園區2之間以聯絡線連接互為備用，具體規劃方案：電源點取自新建2×350 MW機組；廠用電備用電源取自某110 kV變電站；新建35 kV園區1、園區2電站，35 kV側采用單母線接線；園區1、園區2之間以聯絡線連接互為備用。規劃區電網系統接線圖如圖1所示。

圖1 規劃區電網系統接線圖

短路水平及主要設備選擇：220 kV、35 kV電壓等級短路電流分別按50 kA、40 kA考慮；220 kV主變壓器選用三相雙繞組油浸式有載調壓變壓器，容量：315 MVA，電壓：230±8×1.25%/69 kV，連接組別：YNd11；園區1、園區2變電站：35 kV主變壓器選用三相雙繞組油浸式無勵磁調壓變壓器，容量：31.5 MVA，電壓：35±2×2.5%/10.5 kV，連接組別：YNd11；220 kV、35 kV開關設備：220 kV、35 kV斷路器選用SF6瓷柱式單斷口斷路器；220 kV主變、出線斷路器的額定電流容量暫按4 000 A考慮，220 kV母聯斷路器暫按4 000 A考慮；35 kV主變、出線斷路器的額定電流容量暫按4 000 A考慮，35 kV母聯斷路器暫按4 000 A考慮；220 kV、35 kV母線隔離開關選用單柱垂直端口隔離開關，出線隔離開關選用雙柱水平斷口隔離開關；220 kV、35 kV電流互感器選用油浸式電流互感器，220 kV、35 kV電壓互感器選用電容式電壓互感器。

3 孤網條件下的增量配網系統分析

3.1 潮流計算

潮流計算的目的就是校驗各種運行方式下電網的適應性，在電網正常運行情況下，電網中各條線路的潮流情況如圖2所示。

圖2 正常運行情況下電網線路潮流圖

在一臺發電機故障時，220 kV升壓站母聯斷路器閉合；一條220 kV線路故障時，220 kV升壓站母聯斷路器、某冶煉企業母聯開關閉合；一臺發電機故障、一條220 kV線路故障時，220 kV升壓站母聯斷路器、某冶煉企業母聯開關閉合；一條園區線路故障、一條220 kV線路故障時，220 kV升壓站母聯斷路器、某冶煉企業母聯開關、園區聯絡線斷路器閉合；一臺發電機故障、一條園區線路故障、一條220 kV線路故障時，220 kV升壓站母聯斷路器、園區聯絡線斷路器、某冶煉企業母聯開關閉合；一臺發電機故障、一條園區線路故障時，220 kV升壓站母聯斷路器、園區聯絡線斷路器閉合等非正常工況下，通過甩負荷操作，可以滿足系統潮流正常。

從潮流分析中可以得出，在孤網情況下，處于非正常工況，需要配置相應的安全穩定性裝置，按負荷類型進行優先策略控制，切除部分負荷，潮流分布才符合電網系統要求。

3.2 暫態穩定計算

在接網運行情況下，進行暫態穩定計算，計算方式為1.5 s故障，1.7 s相關斷路器動作。暫態穩定計算結果表明，規劃區電網在故障情況下能夠保持穩定運行。穩定計算結果如圖3所示。

圖3 一臺發電機故障時220 kV升壓站、某冶煉企業母線電壓波動曲線圖

在一臺發電機故障；一條220 kV線路故障；一臺發電機故障、一條220 kV線路故障；一條園區線路故障、一條220 kV線路故障；一臺發電機故障、一條園區線路故障、一條220 kV線路故障；一臺發電機故障、一條園區線路故障等非正常工況下，通過甩負荷操作，可以滿足系統穩定。

從暫態穩定計算可以得出，在孤網情況下，處于非正常工況，需要配置相應的安全穩定性裝置，按負荷類型進行優先策略控制，切除部分負荷，系統才能滿足穩定要求。

3.3 短路計算

為校驗電網的短路電流水平，對正常接線方式進行了短路計算。系統短路容量根據110 kV變電站的短路電流為40 kA計算得出，現有降壓變短路阻抗采用典型參數，新建某冶煉企業降壓變的短路阻抗采用高-中短路阻抗為14%。計算結果如圖4所示。

圖4 220 kV、35 kV母線三相短路電流計算結果圖

從計算結果來看，電網的短路電流水平符合電網系統要求。

4 結語

增量配網系統穩定性分析，為項目估算、財務分析及經濟分析提供了技術支持，進一步為項目的機會研究、可行性與可能性論證提供了科學依據。孤網條件下的增量配網系統符合電網N-1準則，電網安全、可靠、經濟，工程建成后形成高可靠性電網，工程在技術上可行。該類似系統是開展電力體制改革的有益嘗試，能促進當地的經濟發展，創造更多工作崗位，符合國家電力體制改革的精神。孤網條件下的增量配網系統方案為電力體制改革實質性地邁出了第一步，對其他類似工程也具有示范意義。