吉林省电网500kV／220kV电磁环网解环研究.pdfVIP

2 0 0 9年 4月 第 3 7卷 第 2期( 总第 2 0 1 期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Ap r 2 00 9 Vo I 3 7 No 2( S e r No 2 0 1 ) 吉林省 电网 5 0 0 k V 2 2 0 k V 电磁环 网解环研究 S t u d y f o r Br e a k i ng El e c t r oma g ne t i c c i r c umf l u e n t o f J i l i n 5 0 0 k V 2 2 0 k V Gr i d 吴 刚 ， 李群英 ， 吴祚 江 ( 吉林省电力有限公 司， 吉林 长春1 3 0 0 2 1 ) 摘要 ： 分析 了电磁环 网对 系统 稳定、 经济 运行 的影响 ， 介绍了吉林 省电 网 5 0 0 k V 2 2 O k V 电磁 环网现状 ， 提 出应 按照近期解列 远期 断引的解环原 则 ， 研 究 了包 括吉林 辽宁 、 吉林黑 龙江 、 吉林 内蒙 古以及 吉林省 内断面 的解环 方 案 ， 经 系统短路 电流计算 ， 省间电磁环网解环后 ， 系统热稳定问题将得到有 效解决 ； 省内部分地 区 2 2 0 k V 系统 短路 电流水平将明显下降 ； 过 网损失将 降低 。最后 提出结合 系统 实际发展和运行 需要 ， 循 序渐进地适 时操 作 ， 避免 不必 要 的投 资浪费 ， 应逐步加快吉林省乃 至东北 电网的 5 0 0 k V主 网架建设 等建 议 关键词 ： 解环 ； 电磁环网 ； 吉林省。 Ab s t r a c t ： Th e i n f l u e n c e o f e l e c t r o ma g n e t i c l o o p n e t wo r k o n p o we r g r i d r u n n i n g i n t h e r ma l s t a b i l i t y，d y n a mi c s t a b i l i t y ，e c o n o mi c o p e r a t i o n，a n d s a f e t y i mp a c t o f a u t o ma t i c d e v i c e s i s a n a l y z e dTh e e x i s t i n g s t a t u s o f J i l i n Pr o v i n c e P o we r Gr i d 5 0 0 k V 2 2 O k V e l e c t r o ma g n e t i c l o o p i s i n t r o d u c e d I t i s p o i n t e d O U t t h a t b r e a k i n g c i r c u mf l u e n t o f J i l i n P r o v i n c e s h o u l d b a s e d o n t h e p r i n c i p l e s o f d e p a r r a l l e l i n g i n s h o r t t e r m a n d b r e a k i n g o u t c i t a t i o n i n l o n g t e r mTh e b r e a k i n g c i r c u mf l u e n t s c h e me o f J i Li n p r o v i n c e ， wh i c h i n c l u d i n g J i ( 1 i n ) Li a o( n i n g) ，J i ( t i n ) H e i ( 1 o n g j i a n g ) ， j i ( 1 i n) ( Ne i ) me n g( g u )a n d J i l i n i n t e r p r o v i n c i a l s e c t i o n a r e r e s e a r c h e d S y s t e m t h e r ma l s t a b i l i t y wi l l b e s o l v e d e f f e c t i v e l y a f t e r s y s t e m s h o r t c i r c u i t c u r r e n t c a l c u l a t i o n o n i f t h e i n t e r p r o v i n c i a l e l e c t r o ma g n e t i c l o o p b r e a k i n g 2 2 0 k V s y s t e m s h o r t c i r c u i t c u r r e n t l e v e l i n c e r t a i n a r e a s o f J i Li n p r o v i n c e wo u l d d e c r e a s e d a n d t h e wh e e l i n g l o s s o f J i l i n Pr o v i n c e wo u l d b e r e d u c e d F i n a l l y ，c o n s i d e r i n g t h e r e q u i r e me n t o J a c t u a l d e v e l o p me n t a n d o p e r a t i o n o f t h e s y s t e m ，t h e s u g g e s t s o f d e v e l o p i n g s t e p b y s t e p i n a n o r d e r l y wa y t o a v o i d u n n e c e s s a r y wa s t e o f i n v e s t me n t 。a g r a d u a l l y s p e e d i n g u p 5 0 0 k V ma i n g r i d b u i l d i n g i n J i l I n Gr i d a n d No r t h e a s t Gr i d a r e p u t f o r wa r d Ke y wo r d s ： b r e a k i n g c i r c u mf l u e n t ；e l e c t r o ma g n e t i c c i r c u mf l u e n t g r i d；J i l i n p r o v i n c e 中图分类号 ： T M7 1 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 0 9 ) 0 2 0 0 0 1 0 5 电磁环网是指两组不同电压等级的输电线路， 通过两端变压器磁或电磁耦合 回路连接所构成的环 形电网， 是主干电网电压等级由低 向高发展过程 中 的必 然产 物 ， 在 提 高断 面 输送 能 力 方 面 发挥 了重 要 作用。以东北电网中吉( 林) 黑 ( 龙江) 省间输电断面 为例 ， 第 1 条 5 0 0 k V合南线投产后 ， 该断面输送能 力 由 原 来 的 5 0 0 MW 提 高 到 9 0 0 MW ； 第 2条 5 0 0 k V永包线投产后进一步提高到 1 2 0 0 Mw ， 但 随着高电压等级 电网的逐步发展 ， 电磁环 网对电网 运行也存在不利影响 。依据 DL 7 5 5 2 o O 1 电力系 统安全稳定导则 ： 随着高一级电压 电网的建设 ， 下 级 电压电网应逐步实现分区运行 ， 相邻分区之 间保 持互为备用 。应避免和消除严重影响电网安全稳定 的不 同电压 等级 的 电磁环 网。 以下 吉林 省简称 吉 ， 黑 龙江省简称黑， 内蒙古 自治 区简称蒙。 1 电磁环 网对电网运行的影响 1 I 系统热稳定问题 如果在主要 的受端负荷 中心， 用高低压 电磁环 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 2 2 O 作者简介 ： 吴 刚( 1 9 7 6 一 ) ， 男， 高级工程师 ， 从 事电网调 度运行、 电网规 划工作。 1 2 0 0 9年 4月 第 3 7卷 第 2期( 总第 2 0 1 期) 吉 朱 电 力 J i l i n E e c t r i c P o we r 网供电而又带重负荷时， 当高一级电压线路故障跳 闸后， 其全部负荷将通过低一级电压线路( 虽然可能 不止一回) 送出， 容易出现超过导线热稳定电流的问 题 。如 目前的吉辽省间断面， 个别方式下当 5 0 0 k V 沙 梨线故 障跳 闸后 ， 2 2 0 k V 昌巨线 负载率 最 大可达 l 1 8 ， 线 路将 严重 过载 。 1 2 系统动稳 定 问题 正 常情 况 下 ， 两侧 系统 问 的联 络阻 抗将 略小 于 高压线路的阻抗 ； 而一旦高压线路因故障断开， 系统 问的联络阻抗将突然显著增大( 为两端变压器阻抗 与低压线路阻抗之和 ， 而线路阻抗的标 幺值又与运 行 电压的平方成正 比) ， 因而极易超过该联络线的暂 态稳定极 限可 能发 生系统振 荡 。 如 2 0 0 6年某 省 电网 发生 的重 大停 电事 故 ， 起 因就 是其 电 网 中的某 5 0 0 k V变 电站继 电保护装置误 动作 ， 线路相继 跳 闸， 电压急剧下降 ， 引发系统振荡， 导致 4条5 0 0 k V 线 路 、 5条 2 2 0 k V 线 路 跳 闸 ， 2 6台机组 退 出 运行 ， 损失用 电负 荷 2 7 6 5 MW 。 1 3 系统经济运行 问题 5 0 0 k V 与 2 2 0 k V线路 的 自然功率 值相差极 大， 同时 5 0 0 k V线路( 多为 4 X 4 0 0 mm。 导线 ) 的电 阻 值 也 远 小 于 2 2 0 k V 线 路 ( 多 为 2 X 2 4 0 mm 或 1 4 0 0 mm 导线 ) 的 电阻值 。在 5 0 0 k V 2 2 o k V 电 Apr 2 0 0 9 Vo1 3 7 No 2 ( Se r No 2 0 1) 磁环网运行情况下 ， 系统潮流分配难 以达到最经济 。 1 4 安全 自动装置问题 为解决上述问题， 需要配置大量的联锁切机、 切 负荷等安全 自动装置。 但实践证明 ， 若安全 自动装置 本身拒动、 误动将给电网的安全稳定运行带来较大 的隐患 。 2 吉林 省电网电磁环 网现状 目前 ， 吉 林省 电 网正处 于从 5 0 0 k V 与 2 2 0 k V 构成 的电磁环 网为骨干网架 ， 向以 5 0 0 k V 为骨干 网架 、 省间 5 0 0 k V 线路互联 、 省 内电网分区供 电过 度的电网结构转型时期。由于多种原因造成吉林省 5 0 0 k V变电站布点少 ， 5 0 0 k V输电网架相对薄弱， 部分 2 2 0 k V线路还承担着部分输电任务或电厂外 送任务 。 吉林省电网电磁环网现状见图 l 。 存在电磁 环 网的输 电断面 线路构 成见 表 1 。 为了解决因电磁环网带来的热稳定及动稳定问 题 ， 目前 在 上述输 电断 面均 配 置 了相 当数 量 的跳 闸 联切等稳定控制装置。 按照东北电网的统一规划 ， 随 着 5 0 0 k V 电 网建 设 的 不断 推 进 ， 2 0 0 9 2 0 1 0年 将 逐步实施吉辽、 吉蒙、 吉黑省间电磁环网解环运行。 表 1 存在电磁 环1 目 的输 电断面线路构成 3 电磁环 网解环原则 东北 电网省 间 电磁 环 网解 环应按 照 东北 电网有 限公司 关于印发东北电网主要输 电断面 5 0 0 k V 2 2 0 k V电磁环网解环可行性研究报告评审意见 的 通知 ( 东 电发 策 2 0 0 6 3 1 0 3号 文 件 ) 所 确定 原 则 实 施 ， 坚持 近期解列 远期 断引 的原则 。 2 备 2 2 0 k V 线路 平线 长新线 。 镜平线 ， 松五线， 榆双线 i 线 松 丰线 ， 松磐梅线 ， 三公线 ， 东双伊线 ， 西 巨线 丰徐 1 、 2 号线 昌巨线 ， 清富线 ， 梅中 1号线 ， 白中线 ， 云卧线 宝岭线 ， 电双线 ， 通巨线 哈长线 ， 舒榆 线 松蛟敦线 东三线 ， 浑梅线 ， 郑梅线 前农线 ， 松德线 ， 扶五线 吉林省电网内电磁环网解环应按“ 有利原则” 实 施 ， 即电磁环网解环应有利于提高电网安全稳定水 平 ， 有利于提高断面输电能力， 有利于降低系统短路 电流水平 的原则 ， 根据 电网发展适 时实施 解环 。 省 内 地 区间 2 2 0 k V联络线解环 时尽量保持 2 2 0 k V联 络线， 保持相当容量的 2 2 0 k V备用通道。原则上不 再 规划新 建地 区间联 络线 ， 避免 电磁 环网结 构 。 解环后区域电网应满足电网可靠性和潮流转供 2 0 0 9年 4月 第 3 7 卷 第 2期( 总第 2 0 1期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r A p r 2 0 09 Vo 1 37 No 2 ( Se r No2 0 1) 图 1 2 0 0 9年初吉林省 电磁环 网现状 的需 求 ； 解 环 区域 间 5 0 0 k V 电 网应 满 足 “ 两 线 ” 原 4 1 吉 辽断 面 则 ， 解 环 区间 内 5 0 0 k V 电 网应满 足 “ 二 变 ( 变 压 2 0 0 9年 6月吉辽省间第 4回 5 0 0 k V输变电工 器) ” 或“ 二站( 变电站) ” 原则。 程投产后 ， 吉辽省间电磁环 网将实现解环 。 吉辽断面 4 吉林省 电磁 环网解 环方案研究 至昌图 至清河厂 电厂 解环后 系统结线见图 2 。2 2 0 k V 昌巨线解环后， 对 系统稳定没有影响 ， 考虑降压 ( 6 6 k V) 运行 ， 以增强 巨丰变电站和四平变电站 ( 以下简称变电站为变) 间 梅河 图 2吉辽 断面解环 示意图 至卧 至金厂变 3 2 0 0 9年 4月 第 3 7卷 第 2期 ( 总第 2 0 1 期 ) 吉 怵 电 力 J i l i n E e c t r i c P o we r 的联络能力 ； 清富线解环断引后， 对系统稳定没有影 响 ， 远期 接入 四平 变 ， 形成 四平 地 区 2 2 0 k V双 环 网 ； 梅中 1号线 、 中白线解环后， 白云变单 回线联 网， 供 电可靠性下降 ， 将梅 中 1号线接人 白云变， 形成梅 河一 白云 2 2 0 k V 双回线路 ； 根据 目前地 区电源负 荷平衡情况 ， 近期应暂解列云水线 ， 云峰电厂经云卧 线送 出， 远期解列云卧线 ， 云峰 电厂经云水线送出， 解列后的云卧线接入拟建的 2 2 0 k V集安变。 4 2 吉黑 断面 东北电网 目前 已启动 5 0 0 k V平安变第 2台主 变压 器 ( 以下简称 主变 ) 扩建工 程 ， 预 计将 于 2 0 0 9年 底建成投产 ， 届时吉黑省间电磁环网将实现解环 。 吉 黑断面解环后系统结线见图 3 。经计算 ， 长新线、 松 松源 电 Ap r 2 0 0 9 Vo 1 3 7 No 2( S e r No 2 0 1 ) 五线解环对系统稳定没有影响； 榆双线解环后， 舒兰 变 、 榆 树变 2 2 0 k V母 线 电压在东舒 线 一1 方式 下 将下降到 2 1 4 k V 和 2 l 7 k V， 因此可将松五线就近 接入舒兰变， 形成松舒线和舒五线 ， 不但提高了舒 兰变的供电可靠性 ， 而且有利于提高舒 兰变和榆树 变电压水平 ， 舒五线正常解列运行 ， 作为五常变的备 用 电 源线 路 ， 同时 配 合解 环 工 程 在榆 树 变 加 装 3 0 Mv a r 低压 电容 器 补偿装 置 。上 述措 施 实施 后 可 将舒兰变和榆树变2 2 0 k V母线电压在联络线 N一1 方式下恢 复到2 2 3 k V和 2 2 5 k V， 能够满足运行 要 求； 镜平线解环后 ， 可将镜平线作为 2 2 0 k V塔东变 ( 用 户变 ) 的联 络线 。 图 3 吉黑I 面解 环示意图 4 3 吉蒙断 面 预计 2 0 0 9年 6 月 5 0 0 k V 科尔 沁变 2号 主变工 程投产 ， 届时 通辽 至吉林 断面 电磁环 网将实现 解环 。 经计算 ， 通巨线解环对电网安全稳定运行没有影响； 电双线解环后使双辽变单回线联 网， 供电可靠性下 降 。将 通 巨 线 与 电 双 线 就 近 相 连 ， 形 成 双 辽 变一 5 0 0 k V梨树变 双 回线 ； 宝 岭线 解环 后使 长岭 变 单 回 线联网， 供电可靠性下降。暂将宝岭线解环不断引， 配置线路备 自投装置， 以保证当岭西线永久故障后 ， 通过宝岭线代出长岭变负荷。远期应逐步加强长岭 变与主网的电气联系， 吉蒙断面解环后系统结线见 图 4 。 4 4 省内断面电磁环网 4 4 1 通 ( 化 ) 白( 山 ) 断面 通( 化) 自( 山) 送 出断面不存在外送潮流受限问 题， 系统短路电流尚在允许 范围内考虑 到 2 0 0 9年 5 0 0 k V平包东二 回线投产后， 通 ( 化 ) 白( 山) 地 区东 d 长岭 风电 树 图 4吉 蒙断 面 解 环 示 恿 图 丰 变 2 2 0 k V 侧 系 统 短 路 电 流 在 4 3 k A 左 右 ， 5 0 0 k V丰通 甲、 乙线全线基本 为同塔双 回建设 ， 实 施2 2 0 k V联络线解环将给通化 、 白山地区电网带来 较多的安全稳定问题 ， 因此应待通( 化) 白( 山) 地区 电网与 5 0 0 k V 主网进一步加强后， 该断面适 时实 施 解环 。 2 0 0 9年 4月 第 3 7卷 第 2期( 总第 2 0 1 期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Ap r 2 0 09 Vo 1 3 7 No 2( S e r No 2 0 1 ) 4 4 2 松( 原) 长( 春) 断面 5 0 0 k V 松原输变 电工程投产后形成的松 ( 原 ) 长 ( 春) 断 面 电磁 环 网暂不 具 备解 环 条 件 。应待 5 0 0 k V松原变配置第 2台主变 ， 且 5 0 0 k V 松原变 至主网建设 5 0 0 k V第 2送出通道时 ， 该断面可实施 解环 。 4 4 3白( 城 ) 松 ( 原 ) 断面 2 0 0 9年末 ( 或 2 0 1 0年 初 ) 5 0 0 k V 白城 输 变 电 工程投产后 ， 形成的白城一松原断面电磁环网， 是典 型的潮流外送断面， 尽管实施电磁环 网解环能够有 效释放输 送能力 ， 但 当 5 0 0 k V 白城一松原双 回线 路发生同杆故障， 将 导致 白城地 区电网与主网解列 单运 ， 有可能损失部分负荷， 因此暂不实施该断面解 环， 考虑配置相关安全 自动装置解决该断面电磁环 网运 行 带来 的相关 安 全 稳定 问 题 。应 待 5 0 0 k V 白 城变至主网建设 5 0 0 k V第 2 送 出通道时实施解环。 4 4 4 吉( 林) 长( 春) 断面 5 0 0 k V 包 家 变 第 2台 主 变 ( 平 包 东 二 回线 工 程) 投运后 ， 吉 ( 林) 长 ( 春) 断面哈长线解环 ， 舒榆线 保 留。解环后的哈长线为长吉城际铁路提供电源。 4 4 5 吉林 中部断面 目前吉林中部断面解环时机不成熟 ， 待 5 0 0 k V 长春南变电站 、 5 0 0 k V 吉林东变 电站投产 ， 丰满水 电站改造接人系统方案明确后 ， 该断面具备解环的 基 本条 件 。 4 4 6 吉( 林 ) 延 ( 吉) 断面 第 2回 5 0 0 k V 平包线 ( 平包 东二 回线工程) 、 5 0 0 k V平安变第 2台主变投产后 ， 吉( 林) 延( 吉) 断 面具备解环条件 。 5 省 间电磁环 网解 环后的效果 a 上述断面实施解环后， 系统热稳定问题得到 有效解决 ， 为解决吉黑 、 吉辽、 吉蒙省间断面 5 0 O k V 线路故障引发 的 2 2 0 k V 联络线过载问题而配置的 联锁切机装置将拆除。 b