大乌海地区电网安全稳定问题分析及优化建议.pdf

2009年第27卷第3期 内蒙古 电力技 术 IN N ERMO N G OL IAELECTRIC P O WER 大乌海地 区电网安全稳定问题分析及优化建议 Anal y sistoSafetyStabilityIssues anditsO pt imizationRecommendation forGrandWuhaiD istrictPowerGrid 辛颖 。 ，齐 军 。 ，岳 航 。 (1内蒙古蒙能发电有限责任公司，内蒙 -b - 呼 和浩特010020；2内蒙古电 力调度通 信中心，内蒙古 呼 和浩特 010020； 3乌海电业局内蒙古鸟海016000) 摘要】以 2009年内蒙古电网结构 和运行方式为基础，从静态和 动态的角度 对大乌海地 区电网的安全稳定 水平进 行了分析，指出了大乌海电网运行中存在的 安全 隐患，其中鸟吉断 面潮流和 母线短路 电流不断增大等问题已 经影响到大乌海地 区电网的安全稳 定运行。针对电 网存在的问题建议加快 大乌海电网500k V 主 网架的建设速度，合理调整 220 kV系统网架 结构 从根 本上解决多处断面受限和短路 电流过大的 问题。 关键词1 大鸟海地区电网；安 全稳定；电网 优 化；运行 分析 中图分类号1 T M732 【 文献标识码B 文章编号11008 6218(2009)03 0015 03 1电网现状 11网架结构 大乌海地区电网位于内蒙古电网最西端，通过 乌海 一 布日都500kV双回线与主 网相连。大乌海地 区电网供电区域以乌海市为中心 ，东部与鄂尔多斯 西部电网相连，北部与巴彦淖尔临河地区电网相连， 西部与阿拉善电网相连(见图1)。 12电网特点 (1)大乌海 地区电 网与主 网电气距离较远，发 电机组 全部接入220kV系统。随着大乌海地区负荷 的增长，220k V系统网架负担加重，线路热稳定 问 题突出，局部地区电压稳定 问题凸现，同时受220kV 网架结构凌乱、网架薄弱、电源接入过于集中、电源 接入系统薄弱和电磁环 网等因素影响，大量暂态稳 定问题依然存在。大乌海地区电网多种安全稳定问 题交织在 一 起，成为内蒙古电网最复杂的区域。 (2)从装机容量和负荷水平 看，大乌海地区为 送出端，由于受负荷水平增长较快 ，暂态稳定、热稳 定等因素的影响电厂窝电现象严重，在内部检修和 临时检修较多的情况 下 ，仍有可能是受电区域。因 金嘲 I 卜 。黯 岗 慧通 j海厂 三期 海勃 湾电厂 纛稚囊赫 海吉氯碱且 鼎 占 额济雅布赖 息 品 图中： 一 IlO k V输电线： 一 220 k V输电线： 一 500kV输电线 日 发电厂o 1 10 kV变电站220 kV变电站500 kV变 电站 图l大乌海地区电网网架结构 图 此，2009年大乌海受电和外送潮流均会 出现，潮流 方 向的不确定性增加了电网运行的复杂性。 2安全稳定问题分析 2009年 ，随着乌海北变 电站的投产和乌海北 一 【收稿日期】2009 03 26 作者简介】辛 颖(1975 一 ) 女 ( 蒙古族)，内蒙古人，硕士学位，工程师，从事调度自动化管理工作， 16 内蒙古电 力技术2009年第27卷第3期 祥和、乌海北 一 库布其220kV线路工程的完善 ，大 乌海地区电网220 kV系统将由3座500kV变电站 接带，220kV网络基本形成接带乌海和乌海北2座 500kV变电站之间双环网的结构 ，220kV系统增加 了1个500 kV出口 ，220 kV系统的暂态稳 定水平 得到了较大的提高。以前 由于电源全部接人220kV 侧，因此220 k 、 ，系统故障是影响大乌海 电网安 全稳 定 的主要因素。随着500kV和220kV电源的投产 布乌双回线的外送潮流将增 大，500kV系统故 障， 特别是汗旗线、布 鸟双回线 、220 k V系统故 障(主 要 是乌海母线和海厂母线处故障)成为影响大乌海地 区电网安全稳定水平和布乌外送能力的关键因素。 21正常方式下的潮流分析 2009年夏季 ，大乌海地区电网乌海北变电站投 产运行，同时海勃湾发电厂(以下简 称海厂)母线并 列运行，蒙西发电厂的潮流将大部 分流向乌海北站， 通过乌海北升压 ，这将缓解祥伊双回线、华顺线潮流 的压力。2009年冬季乌海北 一 吉兰太线路投产，形 成大乌海地区500 kV环 网结构，同时华润电厂、京 海 电厂投产。大乌海 电网有大量的电力需要 通过布 乌双同外送，大乌海三角环网潮流方向为乌海北流 向乌海、乌海北流 向吉兰太、吉兰太 流向乌海。， 2009年 大 乌 海地区电网计划 投产机组2 360 Mw 其中500kV层面l300 MW220 kV层面 l060MW 。另外风电装机198MW，大乌海电网 的总 装机将达到6 8 68MW。其中火电装机6 670M W 。 2008年末 ，由于受经济因素的影响大乌海地区电 网负荷水平明显下降，日前供电和厂用电2000M W 左右，预计2009年夏季负荷增 长到2 500 M W ，冬 季负荷增长到3 000MW ，根据负荷平 衡，大乌海盈 余电力3 8 00M W ，大量 的 电力需要外送，这将给大 乌海地区电网运行带来极 大 的压力。 211乌绒双回线 鸟绒双回线指乌海 一 鄂绒的双回220kV线路， 导线型号L GJ 一 2x300正常方式下 ，若鄂绒电厂机组 全停，这2回线将输送660 M W潮流 ，此时 l回线掉 闸另I回线将严重过载。根据鄂绒变负荷实际功率 因数并考虑夏季温度系数，正常方式下 这2回线输 送潮流应控制在4 30 M W以内。若其巾1回线检修， 考虑鄂绒发 电厂l台机组无故障掉闸后，另 l回线 不发生过载。潮流应用控制在 120 MW以内。 212祥伊双+乌祥线 祥伊双指 由祥和 一 伊和的双回220kV线路。蒙 西电厂开2台机时，大部分潮流将通过祥伊双回线 流 向伊和侧 ，祥伊双回线中有l回线导线型号 为 LGJ 一 4 00，线径较细，如 果另 l回线路 掉闸 ，较 细 的 线路将过载。为保证 一 l方式线路不发 生过载 ，祥 伊双+乌祥线潮流应控制在310MW以内。 21_ 3 华顺线+伊顺线+伊卧线 华顺线指由华电乌达 电厂 一 顺 达220kV线路， 伊顺线指伊和 一 顺达220k V线路 伊卧线指伊和 一 卧龙岗220 kV线路。蒙西发电厂 、华电乌达、乌热电 厂大开 机方式下 ，大量潮流将通过以 上3回220kV 线路向南部输送，其中伊顺线掉 闸会导致华顺线过 载，华顺线掉闸会导致伊顺线过载。经过分析 ，该 断 面潮流控制在570MW以内能够保证华顺线 、伊顺 线、伊卧线任意1回线路掉闸其他线路不过载。 214乌吉l号 线+吉顺双 回线 乌吉断面受 电，控制(海神+吉电+乌斯 太)出 力 ，正常 方 式下受电670M W ，停乌海主变、布 乌 1 回或响布l回，控制潮流600 MW 。 22短路电流 分 析 2009年上半年 ，随着500k V乌海北变电站和 乌海北 一 乌海500 kV线路的投 产大乌海地区的短 路电流水平将有较大的提高，很多站点短路电流达 到4 0kA左右；2009年下半年，随着大乌海电 网吉 兰太2号 变和吉兰太 一 鸟海北线路的投产，大乌海 电网进 一 步加强短路电流水平再 一 次大幅度提高， 其中乌海 变短路电流将超过50kA。目前，乌海电网 顺达变电站10kV侧由于设备不满足短路 容量，已 经采取分段运行的临时措施。 (1)2009年大乌海 电网500 k V网架有较大 的 变化：新建500kV鸟海北变，扩建占兰太2号变，新 建乌海北 一 乌海、鸟海北 一 吉兰太500k V线路，形 成 由3座500 kV变电站构成 的二角环网接带 220 kV网络 的网架结构。大乌海220 k V系统 电力增加 了1个500kV出口220 kV系统的暂态 稳 定水平 得到了较大的提高。但由于大乌海与主网电气距离 较远，同时 大乌海地区电网计 划 新 增装机 2 360 MW ，电网依然存在诸多安全稳定问题。 (2)将华电乌达 电厂 一 伊和的线路破入到顺 达 变，形成华电乌达点对 网的接入结构，从而增强大乌 海地区电网南部的电源支撑，改善无功分布，减少无 功传输，增 加乌祥线分流，减轻 由鸟海北部向南部输 送的潮 流解决 华顺线+伊顺线+伊卧线热稳 定问 2009年第27卷第3期 内蒙古 电力技术 17 题提高祥伊双+乌祥线的热稳定极 限。若顺 达无空 余间隔或扩建可能，也可将华电乌达电厂破人吉兰 太 一 顺达双回线中，并将华电乌达 一 伊和、华电乌 达 一 顺达线路贯通形成伊和 一 顺达第二回线路。 (3)将黄河变破入到 海勃湾 发电厂 一 顺 达线 路。增强乌海南部电网网架支撑能力，改善顺达 一 黄 河、黄河 一 海勃湾电厂检修时带来的潮 流大转移，进 一 步改善南部电网的支撑能力。 (4)大乌海电 网220kV侧的严 重故障仍然集 中在乌海变220 kV侧，虽然乌海北变电站投产提高 了220 k V系统故障的稳定特性，但是2009年220kV 侧装机又增加了 l060MW ，特别是乌海主变处新 增了2台330M W机组 因此乌海变220k V系统仍 存在 一 定 的稳定问题，特别是海厂 和鄂绒电厂 5台 或6台330 M W机组 运行时，乌海主变故障有可能 引起大乌海 电网对主网暂态失稳，因此应控制乌海 主变潮流在744MW以内，同时控制海厂和鄂绒 电 厂5台330 MW机组 出力l650 MW ，6台机组出力 l930MW 。乌海主变故障大乌海电网失稳后，布日 都地区电网与乌海电网同步，因此建议在响布双回 线加装失步解列装置。 (5)2009年大乌海地区电 网有大量的电力需 要外送，如果发生布乌双回线或响布双 回线同时掉 闸，将与主网解列，解列后将出现高周；因此，应考虑 部分机组装设高周切机装置，并与全网的高周切机 相互配合。 (6)2009年大乌海地区电 网吉兰太地区的稳 定性有了较大的提高因此建议加快乌海北变、吉兰 太2号 变、乌海北 一 乌海、乌海北 一 吉兰太500k V 线路建设进度。 (7)2009年上半年，大乌海电网将投产500kV 乌海北变电站，新投500k v主变l台容量750 MVA 新建乌海北 一 乌海500kV线路。华润金能发 电厂2350MW机 组将通过单回500kV线路接入 乌海北变。220 k V部分鄂绒 电厂将新投2330 MW 机组 ，这2台机组分别通 过单回220 k V线路接入棋 盘 井 变 电站。下半 年将新建乌 海北 一 吉兰太 的 500 k V线路 ，同时扩建吉兰太第2台主变，形成以 乌海、乌海北、吉兰太3座500 k V变 电站为顶点 的 500 kV三角环网结构 ，京海煤矸石电厂2x300 MW 机组将通过单回500 k V线路接入乌海北变 。220kV 部分将投产神华海勃湾电厂2200MW机组 大乌 海地区电网的网架结构得到加强。但是220 k V部 分网络结构仍然比较凌乱，潮流分布不均衡，线路掉 闸后潮流转移较为复杂，线路热稳定 问题 突出。随着 华 润 电厂 和乌海北 一 乌海500 k V线路投 产 ，这些 220kV线路与500 k V 线路又构成了新 的热稳定控 制断面，大乌海地 区电网热稳定控制将非常复杂 。 (8)2009年冬季，大乌海电网的短路电流将超 过50kA，根据2009年内蒙古电网发电机组停备计 划通过限制发 电机组开机方式，可以将短路电流调 整到50 kA以内。为从根本上降低短路电流水平，应 尽快开展220kV网络分区的研究工作。 4结论与建议 (1)根据2009年大乌海地 区电网安全稳定性 问题，大乌海 电网在外送电力时受功角稳定性的制 约。外送极 限约8 50 M W ；在受电时受电压稳定制 约受电极 限约700 MW。 (2)大乌海 电网作为 一 个负荷 中心，已经凸显 出由于暂态电压不稳定而导致 的地区电网功角失稳 的现象电压安全问题应引起重视，应保证电网足够 的补偿容量提高电网运行电压水平。大乌海地区电 网的负荷中心顺 达、黄河、宝 山、卧龙岗变 电站的电 压支撑问题严重制约着未来乌海 电网的发展，应进 一 步加强该地区的网架结构加强无功补偿工作，提 高用户负荷功率因数，提高变电站的电压运行水平， 保证电网有足够的静态电压安全稳定储备。 (3)临河地区距离乌海主网距离较远，随着该 地区负荷的进 一 步发展，电压水平将下降。 I临河电厂 暂态稳定水平下降，存在由于暂态 电压难以恢复导 致的功角失稳问题，因此在临河地区负荷增加的同 时应加强与主 网的联 系，同时做好临河、厂 汉变电站 的无功补偿工作，以提高该地区静态