基于設備供電能力的220 kV 變電站失電風險分析

李浩閃

（國網河北省電力有限公司行唐縣供電分公司，河北 行唐 050600）

現代經濟的發展對電力系統可靠性提出更高的要求，220 kV 變電站作為縣域輸電網絡的重要環節，分析其失電時的電網可靠性具有重要意義。

文獻[1] 介紹了大電網可靠性分析的原理，對系統狀態分析中包含的網絡拓撲分析、斷線潮流計算、最大負荷削減量的計算等步驟的實現方法進行了分析。文獻[2]圍繞考慮架空線路動態容量及輸電網絡結構優化對大電網可靠性水平的影響，開展大電網可靠性研究。文獻[3]主要分析電網各分區間的可靠性計算指標的合成方法，得到了大電網可靠性評估指標，可有效評估大電網薄弱點。文獻[4-5]主要集中在分析大電網可靠性因素，并利用交叉熵、高斯混合模型、降維解集模型等算法進行分析。大電網系統規模大、隨機性強、建模困難，計算復雜度高[5]，是個多約束、非線性、高緯復雜的系統。本文主要研究如何從系統角度分析電網結構、電網供電能力，簡單有效分析大電網失電下電網負荷轉供通道、電網的運行可靠性，作為指導220 kV 變電站建設的建議。

1 220 kV 變電站失電分析

220 kV 變電站作為縣域主要電源點，縣域內一般存在1～3 座220 kV 變電站，失電后，所帶負荷能否轉供，須考慮需轉供負荷、負荷轉供通道所經輸電線路的供電能力、接受負荷變電站的供電能力，分析過程中須考慮負荷轉供通道，即網絡結構的變化。本文考慮最大程度轉供負荷為目標，以輸電線路供電能力、接受負荷變電站供電能力為約束條件，分析220 kV 電網失電情況下可靠性。

2 典型區域220 kV 失電分析

2.1 電網現狀描述

某縣域內有220 kV 變電站一座A 站，電壓等級為220/110/35 kV，區域內110 kV 變電站5 座，35 kV 變電站10 座，分析220 kV 變電站失電后縣域內負荷轉供情況及失負荷情況。

首先分析正常情況下縣域內各變電站電源情況，5 座110 kV 變電站均來自220 kV A 變電站，2 座35 kV 變電站來自220 kV A 站，其余來自110 kV變電站。縣域內與外部聯絡通道主要有2 條，向北的通道1，向南的通道2，如圖1 所示。

圖1 縣域35 kV 及以上電網結構

2.2 輸送通道分析

該縣與區域外110（35） kV 聯絡通道共4 條，線路通道最大傳輸容量312.78 MW。一是220 kV E站西送通道，可通過220 kV E 站110 kV 1 線（目前為備供線路）接帶北部區域負荷；二是220 kV F 站南送通道，可通過220 kV F 站110 kV 2 線、110 kV 3 線、35 kV 1 線接帶南部區域負荷，如表1 所示。

表1 縣域與外部聯絡線路最大傳輸容量 MW

2.3 轉供能力校驗

220 kV A 站全站失電后，通過一次轉供，將北部和南部負荷分別轉接至區域外220 kV E 站、F 站供電。其中，220 kV E 站接帶該縣北部負荷，由110 kV 1 線供電；220 kV F 站接帶該縣南部負荷，由110 kV 2 線、35 kV 1 線、110 kV 3 線供電。但110 kV B3 站由220 kV A 站雙輻射供電無法實現一次轉供，須進行二次負荷轉接。

綜合考慮通道傳輸容量、上級變電站容量裕度等制約因素，對該縣220 kV A 站全站失電后電網一二次轉供能力進行校驗。

2.3.1 —次轉供能力校驗

（1）轉供方案

220 kV E 站接帶該縣北部負荷，由110 kV 1 線供電； 220 kV F 站接帶該縣南部負荷，由110 kV 2 線、110 kV 3 線、35 kV 1 線供電。

35 kV C1 站由110 kV B2 站或B4 站供電，考慮到B2 站已重載，2023 年B4 站進行3 號主變擴建及2 號主變增容，由110 kV B4 站供電。

（2）通道傳輸容量校驗

110 kV 1 線轉供能力校驗：110 kV 1 線傳輸容量113.80 MW，現狀為備供線路，疊加110 kV B2站和110 kV B1 站后，最大負荷77.9 MW， 最大負載率68.45%，線路仍有裕度，滿足轉供要求。

110 kV 2 線轉供能力校驗：110 kV 2 線線路傳輸容量為86 MW，疊加110 kV B4 站、35 kV C1 站后，最大負荷82.49 MW，最大負載率95.9%，線路重載，滿足轉供要求。

110 kV 3 線轉供能力校驗：110 kV 3 線線路額定傳輸容量為86 MW，為110 kV B5 站備供線路，最大負荷為45.16 MW，最大負載率為52.51%，線路裕度較大，滿足轉供要求。

35 kV 1 線轉供能力校驗：35 kV 1 線線路傳輸容量為26.98 MW，疊加35 kV C3 站和35 kV C2 站后，最大負荷26.86 MW，最大負載率99.56%，線路接近滿載，滿足轉供要求。

（3）上級電源容量裕度校驗

220 kV E 站容量裕度校驗：220 kV E 站現有主變2 臺、容量360 MV.A，最大負荷為261.55 MW，疊加110 kV B2 站和110 kV B1 站負荷后， 最大負荷達到296.75 MW，最大負載率84.17%，變電站重載，滿足轉供要求。

220 kV F 站容量裕度校驗：220 kV F 站現有主變2 臺、容量240 MV.A，最大負荷174 MW，疊加110 kV B4 站、B5 站、35 kV C2 站、C1 站負荷后，最大負荷達到311.83 MW，不考慮220 kV F 站調整運行方式情況下，最大負載率將達到129.92%，變電站過載，不滿足轉供要求，負荷缺口71.83 MW。

（4）一次轉供校驗結論

在一次轉供情況下，線路輸送通道容量可以滿足轉供要求，但上級電源220 kV F 站容量裕度不足，無法接帶一次轉供全部負荷，存在負荷缺口71.83 MW。110 kV B3 站無法轉供。

2.3.2 二次轉供能力校驗

（1）轉供方案

110 kV B3 站通過二次轉供方式，由110 kV 1 線通過B2 站、220 kV A 站110 kV 母線接帶；220 kV F 站通過運行方式調整，將部分負荷轉供至其他220 kV 變電站，進一步釋放接帶能力。

（2）線路傳輸容量校核

疊加110 kV B1 站、110 kV B2 站、110 kV B3站負荷，3 座變電站最高負荷為95.22 MW，小于110 kV 秋譚Ⅱ線傳輸容量，線路最大負載率83.67%，線路重載，滿足轉供要求。

（3）220 kV E 站容量裕度校核

將E 站負荷曲線與B1、B2、B3 變電站疊加后，220 kV E 站最高負荷為307.11 MW，最大負載率將達到85.33%，變電站仍為重載，滿足轉供要求。

因此，通過110 kV 1 線轉帶B1 站、B2 站、B3 站負荷，線路通道傳輸容量和上級變電站容量均滿足要求，110 kV B3 站可通過二次轉供方式恢復供電。

2.4 220 kV 變電站失電后負荷轉供結論及建議

以最大程度轉供負荷為目標，以線路及變電站供電能力為約束條件，分析該縣220 kV A 站全站失電后，負荷無法全部一次轉供，一次轉供下損失負荷18.95 MW（B3 站負荷）且存在負荷缺口71.83 MW，B3 站可通過二次轉供將負荷轉出。

針對一次轉供下的負荷缺口，建議在縣域南部新增220 kV 變電站1 座，解決周邊網架薄弱問題，強化與220 kV A 變電站間的聯絡通道，提高故障情況下負荷的轉移能力。若220 kV A 站全站失電，可將站內全部負荷改接至新建220 kV 變電站及220 kV E 站，此時，一次轉供下可全部轉出，大大提高區域供電可靠性。

3 結束語

本文以最大程度轉供負荷為目標，以負荷轉供通道所經輸電線路的供電能力、接受負荷變電站的供電能力為約束條件，綜合考慮220 kV 變電站失電后網絡結構變電、負荷轉供通道，進行了220 kV 變電站失電后供電能力分析。選取典型縣為參考，分析了220 kV 失電后一次負荷轉供、二次負荷轉供情況，并對220 kV 電網建設提出有效建議。