山东电网500kV规划主网架优化方案的研究

沙志成 张 杰 赵 龙

山东电力工程咨询院有限公司 山东 济南 250013

1 山东电网现状

山东电网是一个以火电为主的电网，现已覆盖了全省的17个地市。目前，全省已拥有1000 MW容量以上电厂16座，最高电压等级为交流500kV，已运行的最大发电机组为1000 MW。山东电网已成为以300 MW和600 MW级发电机组为主力机型、220kV和500kV为主网架，发、输、配电网协调发展的超高压、大容量、高参数、高自动化的大型现代化电网。

截至2009年底，山东省电厂总装机容量60786 MW；其中统调公用电厂装机容量42484 MW。2009年山东全社会用电量2941亿kW·h，同比增长7.85%，其中统调公用电厂发电量2044.8亿kW·h；2009年全社会最大负荷为46000 MW，同比增长9.52%，其中电网统调最大负荷39025 MW（含自备电厂，2009年12月18日），同比增长17.02%。

目前，500kV电网已覆盖17个地市，形成了“五横两纵”的主网架结构。至2009年底，全省拥有500kV线路61条，长度5167 km；500kV变电站25座，变压器49台，变电总容量35750 MVA；500kV/220kV联络变压器3台，总容量1500 MVA。220kV电网为山东省17个地市的主要输电网，网架结构比较坚强，潮流分布比较均衡合理，能够满足供电需求。

电网存在主要问题：

1）电源结构有待改善。山东省水资源匮乏，新能源和可再生能源尚处于起步阶段，全省电厂基本上都是燃煤机组，煤电机组占全部机组的94%以上。其中，100 MW及以下发电机组容量占总容量的20%以上，比例较大。

2）少数变电站短路电流水平上升较快，成为制约电网发展的因素。

3）输电走廊资源日益紧张，前期工作难度大。

2 山东500kV主网架规划概况

“十一五”期间，山东电网形成了东西方向主断面为五个双回路送电通道、南北方向为两个单回路送电兼联络通道的“五横两纵”500kV主网架结构。“十二五”期间，山东500kV电网以“五横两纵”主网架结构为基础，新增济南、潍坊特高压交流落点和呼盟特高压直流、彬长直流落点，并根据负荷增长及分布情况考虑新增17座500kV变电站落点。从整体来看，山东500kV电网仍维持“五横两纵”的主网架结构，在局部则随着新增的500kV变电站的建设以及特高压交流、直流的接入，形成了若干500kV区域环网，并在原送电通道间增加了新的沟通。

到2015年，山东电网将通过1000kV锡盟—济南—南京、蒙西—济南—潍坊交流特高压大通道及济南、潍坊两个交流特高压变电站接入特高压电网。网内形成三个直流、两个特高压交流变电站伸入负荷中心，500kV线路为主要输电通道，覆盖全省负荷中心和主要电源点的环网或双回路的网络结构，网架结构坚强，可较好的满足山东电网接受区外来电以及网内供电要求。

传统的财务管理体系，难以应对企业合并重组过程中所产生的财务风险。因此财务部门应统一各环节的财务管理目标，以降低财务风险。例如，财务部门首先要建立起财务交接制度，在该制度中物资变化都应得到责任人的确认。当盘点中出现物资缺失的情况时，责任人将承担赔偿责任。其次，财务部门应在合并重组的过程中，成立闲置资产处置小组。该小组可对企业的产能进行有效评估，从而确定出闲置设备。同时该小组也应当在市场中了解这部分设备的公允价值，并依据市场环境设置浮动范围。若出售价格高出公允价值，处置人应当得到相应的奖励。

在上述网架下，山东电网继续保持与华北主网500kV合环运行，2015年山东电网将有部分变电站500kV母线短路电流超过设备额定遮断容量（50kA），主要有聊城站、济南站、淄博站、滨州站，此外淄川、益都站500kV母线短路水平也接近设备额定遮断容量。

考虑到上述四站中相关500kV设备运行均未超过20年，并且更换设备仅满足局部500kV变电站短路水平要求，并未对500kV系统短路电流进行控制，随着500kV系统短路水平逐步增高，电网将面临更多的设备更换问题，同时限制低一级电压系统短路水平也将愈加困难。

因此，更换500kV变电站相关电气设备不是解决山东电网500kV系统短路水平日益增高问题的最优选择，在保证可靠供电的前提下，对500kV网络进行优化，控制局部500kV变电站的短路水平，从根本上满足电网安全运行的需要。

3 优化方案的研究

经短路计算，2015年山东电网聊城站、济南站、淄博站、滨州站四个站500kV短路水平超过设备额定遮断容量（50kA），针对上述该站分析短路超标原因并提出可行的限制500kV短路电流措施：

500kV聊城站有聊城电厂机组直接接入，并且是山东与华北主网的联网点之一，其中至辛安的联网线提供的短路电流在14kA以上，以上因素造成该站500kV短路水平较高。山东电网与华北500kV主网合环运行的情况下，可考虑将聊城电厂至聊城站的1回线路与聊城至长清线路串内短接，聊城站解出2回500kV线路，其500kV短路水平可降至48kA以下。根据聊城站500kV电气主接线方式，聊城电厂线路与聊城—长清线路在同一串上出线，届时可以直接将串中两侧断路器开断，中间断路器闭合来实现两回500kV线路短接。若山东电网与华北500kV主网开环运行，聊城站500kV短路水平降至50kA以下，则可将串中断路器合上，恢复原有接线方式。

500kV滨州站是山东与华北主网的联网点，其中至黄骅2回500kV联网线提供了15kA以上的短路电流，此外，滨州站位于500kV黄河—油城—滨州—沾化—黄河环网与500kV惠民—滨州—淄博—济南—章丘—济南特高压—惠民环网中，网络较为紧密，500kV短路水平高。与聊城站处理方式相同，滨州站可考虑通过将500kV线路解出降低变电站短路电流。提出两种500kV线路解出方案如下：

方案A：将惠民—滨州线路与滨州—淄博线路在站外短接，形成惠民—淄博线路；

500kV济南站位于山东中部电网中心，短路水平较高（45kA），济南特高压站接入后，济南站通过济南—闻韶—济南特高压线路和济南—章丘站—济南特高压线路与特高压站直接相连，短路水平进一步升高。为降低该站短路电流，考虑将济南站与济南特高压联络线路解出，提出下面两个优化方案：

方案A：将闻韶—济南与济南—彩石线路在站外短接；

方案B：将济南—章丘与济南—彩石线路在站外短接。

500kV淄博站位于山东电网中路送电通道中心位置，并经淄博—滨州、淄博—淄川线路与北路、中路第二回送电通道相连，“十一五”期间系统短路水平已较高（约43kA），随着济南特高压、潍坊特高压的接入，淄博及周边500kV站短路水平进一步升高。为降低淄博站短路电流，考虑优化方案如下：

方案A：将济南—淄博线路与淄博—滨州线路在淄博站外短接，并将淄博—滨州线路开断接入高青站；

方案B：将淄川—淄博线路与淄博—滨州线路站内短接，并将淄博—滨州线路开断接入高青站。

对2015年短路电流水平超过设备额定遮断容量的500kV聊城站、济南站、淄博站、滨州站短路电流控制方案进行组合，提出两种山东电网主网架优化方案如下：

主网架优化方案一：如图1，在原主网架基础上，将聊城电厂至聊城站线路与聊城—长清线路在串内短接，闻韶—济南线路与济南—彩石线路在站外短接，淄川—淄博线路与淄博—滨州线路短接，并将原淄博—滨州线路开断接入高青站，惠民—滨州线路与滨州—油城线路串内短接。

主网架优化方案二：如图2，在原主网架基础上，将聊城电厂至聊城站线路与聊城—长清线路在串内短接，章丘—济南线路与济南—彩石线路在站外短接，济南—淄博线路与淄博—滨州线路短接，并将原淄博—滨州线路开断接入高青站，惠民—滨州线路与滨州—淄博线路站外短接。

图1 优化方案一

图2 优化方案二

4 优化方案对比分析

优化方案一：济南特高压潮流分布较为均衡，济南特高压降压潮流约1100MW，潍坊特高压升压潮流120MW，500kV黄骅—滨州线路送电潮流为2×15MW，辛安—聊城线路送电潮流为2×590MW，500kV电网各主要送电线路潮流在100～1000MW范围。经“N-1”方式校核，能满足安全运行要求，500kV电网无过流线路。

优化方案二：形成较为明晰的以济南特高压为中心，向周边辐射型供电的局域环网，济南特高压降压潮流约1100MW，潍坊特高压升压潮流330MW，500kV黄骅—滨州线路送电潮流为2×120MW，辛安—聊城线路送电潮流为2×600MW，500kV电网各主要送电线路潮流在100～1000MW范围。经 “N-1”方式校核，能满足安全运行要求，500kV电网无过流线路。

方案一、二周边相关500kV变电站短路计算结果详见表1。

5 结论

通过以上计算分析，2个主网架优化方案均能在控制系统短路水平的前提下，满足电网安全稳定运行的要求。方案一的优点在于最大限度保持原中路送电通道，并且维持了北路送电通道与中路第一、二回送电通道间的沟通，以济南特高压站为中心的供电环网与山东主网结合较为紧密；方案二形成以济南特高压站为中心的局部供电环网，虽然也可以满足安全受电的要求，但与方案一相比，方案二中以济南特高压站为中心的供电环网与山东主网间沟通相对较为薄弱，方案一供电可靠性及稳定性优于方案二。此外，方案一短路水平控制较方案二好，电网整体短路水平低，500kV系统短路容量均不超过现有设备的遮断容量，为山东电网后续发展提供了更好的条件。因此，综合分析比较，建议方案一作为山东500kV主网架优化推荐方案。

表1 方案一、二短路计算结果比较表 单位：kA