嘉兴220 kV电网中期运行分区方式研究

杨晓雷，叶琳，张静炜

（1．嘉兴电力局，浙江嘉兴314033；2．浙江电力调度控制中心，杭州310007）

嘉兴220 kV电网中期运行分区方式研究

杨晓雷1，叶琳2，张静炜1

（1．嘉兴电力局，浙江嘉兴314033；2．浙江电力调度控制中心，杭州310007）

针对嘉兴220 kV电网分区现状及存在问题，结合嘉兴电网发展规划，对嘉兴220 kV电网中期运行的分区方式进行研究分析，提出了分阶段逐步完善的分区运行方式，以适应实际电网安全可靠运行的需要。

500 kV；220 kV；分区方式；短路电流

0 引言

随着浙江电网大量电源的投产和500 kV主网架的逐步扩张和完善，一方面地区220 kV电网网架结构得到了增强和改善，另一方面也使220 kV电网短路电流，尤其是500 kV变电站220 kV母线的短路电流水平提升较快。为了限制220 kV电网的短路容量，消除不利于电网安全和稳定运行的电磁环网，实行500 kV/220 kV电网分层分区运行势在必行[1-5]。

电网分区解环工作需要提前规划，并分阶段逐步实施。本文主要针对嘉兴220 kV电网运行现状，结合嘉兴地区2~3年内将新增的电源点建设情况（主要是500 kV变电站和接入220 kV电网的发电厂）及功率输配要求，对嘉兴220 kV电网中期运行的分区方式进行研究分析，逐步理顺结构，以适应实际电网安全可靠运行需要，并与远景规划衔接。

1 电网分区的思路及原则

1.1 电网分区的思路

随着500 kV电网结构的加强及地区220 kV电网规模的不断扩大，220 kV电网分区运行是电网发展的必然。通过电网分区解环运行，不但可以切实减小系统短路电流，有效解决局部220 kV电网短路电流超标问题，同时可以解决500 kV/ 220 kV电磁环网在线路N-1或N-2方式下潮流转移导致的热稳定问题，充分发挥高一级电压等级的输电能力。而且可以使电网结构清晰、层次分明，便于实现分区解列，有效构筑安全稳定的第三道防线。

目前嘉兴电网仍处于不断发展过程中，从电网中长期规划来看，嘉兴地区内500 kV变电站落点及500 kV网架还将有较大的调整和完善，因此，嘉兴220 kV电网中期分区运行需要综合考虑多种因素，比如分区时间点的确定、分区断面及分区方式的选择等，从而解决220 kV电网短路电流超标及局部断面潮流控制问题，逐步适应电网的远景规划目标。

1.2 电网分区的基本原则

220 kV电网分区运行应依据以下基本原则：

（1）分区运行应优先考虑消除对浙江电网500 kV主网架安全运行不利的电磁环网。

（2）选择分区方式应尽可能避免500 kV单台主变压器形成的独立供区，分区后应满足220 kV电网N-1方式下的供电可靠性要求。

（3）分区时应满足220 kV网络的转供能力，以适应主要设备检修方式或故障情况下的电网互供能力。

（4）在满足短路电流水平要求及电网安全稳定运行条件时，应尽可能少开断分区线路，以减少辐射型220 kV同杆双线终端变电站的数量，提升电网供电可靠性。

2 嘉兴220 kV电网分区现状及存在问题

2.1 嘉兴220 kV电网分区现状

嘉兴电网位于浙江电网北部，是浙江电网与上海电网间区域联络的重要通道，区域内有秦山核电站及嘉兴发电厂等华东电网及浙江电网的重要电源基地。截至2010年底，嘉兴电网现有500 kV变电站3座，分别为王店变电站（3×750 MVA）、汾湖变电站（2×750 MVA）、由拳变电站（2×1 000 MVA）；220 kV变电站共24座；220 kV并网电厂2座，分别为嘉兴发电厂一期（2×300 MW）、秦山核电站一期（1×320 MW）。

由于嘉兴电网区域内的220 kV电源较少，主要依靠500 kV变电站作为功率来源。随着500 kV由拳变电站于2009年顺利投产及其220 kV送出线路的逐步完善，王店变电站与由拳变电站、王店变电站与汾湖变电站之间分别形成了“日”字形的220 kV双环网结构。2010年嘉兴地区220 kV电网结构如图1所示。

在网架结构逐步增强的同时，220 kV短路电流的问题更加突出，为电网的初步分区运行创造了条件。在由拳变电站投产后，为了抑制220 kV短路电流超标问题，综合考虑电网潮流分布情况后，采取了开断部分220 kV线路（图1中虚线所示）的方式，对嘉兴220 kV电网进行了初步分区运行。表1为嘉兴220 kV电网2010年分区前后相关站点的短路电流水平。

图1 2010年嘉兴220 kV电网结构

表1 2010年分区前后相关站点的短路电流水平

2.2 现有分区方式存在的问题

（1）分区后，随着220 kV电网供电结构的改变，秦山二、三期核电送出功率将无法通过王店变电站就地消纳，加之汾湖变电站与上海间联络通道潮流方向改为受入，使秦山二、三期经由王店变电站、由拳变电站、乔司变电站通向浙南地区的500 kV输电通道的稳定问题更为突出。

（2）分区后，在由拳变电站独立供区主变压器检修情况下，需要重新与王店变电站220 kV双回联络通道合环运行，同时为抑制王店变电站短路电流，需陪停王店变电站1台主变压器，方式调整较为复杂。

（3）分区后，嘉兴电网220 kV同杆双回线路供电终端变电站数量增至13座，供电可靠性受到较大影响。

（4）分区后，部分地区内220 kV变电站分属多个供区（最多情况下分属3个不同供区），使下级电网方式安排及调整较为复杂。

（5）分区后，因由拳变电站缺乏有效的电源支撑，使供区内220 kV电压在负荷峰谷时段电压变化较大，出现负荷高峰时段220 kV末端电网电压偏低和低谷时段电压偏高的情况。

3 电网规划及中期运行分区方式研究

3.1 电网规划

根据规划，十二五期间嘉兴500 kV电网将新增2个落点，分别为500 kV桐乡变电站、洪明变电站。同时随着500 kV方家山核电机组及输电工程的逐步建成投产，将进一步理顺秦山核电机组送出通道，也将使嘉兴电网500 kV网架初步形成“口”字形环网运行，电网结构更加坚强合理。图2为2015年的嘉兴电网500 kV网架结构。

图2 2015年嘉兴电网500 kV网架结构

2015年，嘉兴220 kV电网将规划31座220 kV变电站，网架结构进一步完善。随着500 kV落点的逐步投产，嘉兴220 kV电网短路电流水平进一步提升，也更有必要对嘉兴220 kV电网进行分区方式调整。

3.2 电网中期运行分区方式

3.2.1 2013年分区方式

2013年底前，随着方家山核电输电线路工程的建成投产，秦山核电机组送出通道并网点由王店变电站逐步调整至由拳变电站，现有分区方式下500 kV通道热稳定受限问题将得到解决，同时也将改善由拳变电站供区内的电压状况。尽管嘉兴电网500 kV网架结构调整较大，但由于500 kV无新增落点，仅汾湖变电站于2012年新增500 kV主变压器1台（1×1 000 MVA），嘉兴220 kV电网总体无较大调整，各站点短路电流变化不大，仍将维持原有分区方式运行。

3.2.2 2014年分区方式

2014年，500 kV桐乡变电站（2×1 000 MVA）将建成投产，随着其220 kV配套线路的逐步投产，将对嘉兴220 kV电网分区方式产生较大影响。结合桐乡变电站投产初期220 kV配套线路（主要为桐乡-梧桐、桐乡-安兴）情况，需考虑与相邻供区互联运行，以增强网架结构，充分利用其主变压器容量，均衡各500 kV主变压器负载水平。根据电网实际规划，在桐乡变电站、由拳变电站、王店变电站供区及王店变电站与汾湖变电站供区间，将形成多种分区调整方案。

（1）桐乡变电站、王店变电站、由拳变电站联合供区。

结合桐乡变电站220 kV配套线路投产情况，可以形成以下2种分区方式：

方案a：在2010年分区方式基础上，开断由拳-凤鸣双回线路，合上凤鸣-百桃双回线路，形成桐乡变电站与王店变电站220 kV间“口”字形（桐乡-安兴-凤鸣-百桃-王店-梧桐-桐乡）双环网结构运行，同时维持由拳变电站独立供区运行。

方案b：在2010年分区方式基础上，开断王店-梧桐双回线路，将梧桐变电站纳入桐乡变电站供区；同时在桐乡变电站与由拳变电站220 kV网架间形成“一”字形（桐乡-安兴-凤鸣-由拳）互联分区结构运行。

以上2种分区方式下，相关站点的短路电流水平如表2所示。

表2 不同分区方式下相关站点的短路电流水平

随着桐乡变电站的投产及秦山二、三期与方家山核电机组500 kV并网线路的逐步调整，其与王店变电站500 kV间电气联系大大减弱，使王店变电站500 kV及220 kV母线短路电流水平明显下降。但表2的短路电流计算结果表明，方案a环网结构下，增强了王店变电站220 kV母线与秦山各电厂间的电气联系，桐乡变电站仍将对王店变电站220 kV母线提供较大的短路电流，使王店变电站220 kV母线短路电流严重越限。因此，王店变电站与桐乡变电站220 kV不宜合环运行，方案a实际实施条件较差。

同时，由于桐乡变电站与由拳变电站供区内均无220 kV并网机组，在方案b分区方式下，桐乡变电站与由拳变电站形成互联供区后，增强了供区间的互供联系，提高了供电可靠性；同时，潮流计算表明，相比各自独立供区情况，由拳变电站主变压器负载率由90%下降为70%，桐乡变电站则由24%提升至45%，桐乡变电站对由拳变电站起到较大的负荷支撑作用，减轻了由拳变电站独立供区情况下主变压器的负载压力，提升了桐乡变电站主变压器的负载利用率。随着桐乡变电站与由拳变电站间联络通道的逐步完善，桐乡变电站尤其是由拳变电站主变压器检修方式下方式调整复杂的问题得到缓解。

（2）王店变电站、汾湖变电站联合供区。

随着嘉兴电网500 kV网架的调整及桐乡变电站与由拳变电站间联合供区分区方式的确定，王店变电站主变压器的负载水平将进一步降低，其与汾湖变电站主变压器负载不均衡情况更加突出。同时，因王店变电站220 kV母线短路电流水平进一步下降，为新增王店变电站与汾湖变电站间220 kV合环通道创造了条件。

考虑新增不同合环通道后，相关站点的短路电流水平如表3所示。

表3 不同合环通道相关站点的短路电流水平

表3的短路电流结果表明，在王店变电站与汾湖变电站220 kV电网间新增禾城-秀水合环通道后，各站短路电流水平均可满足要求，且有一定裕度；同时，潮流计算表明，新增禾城-秀水合环通道后，王店变电站主变压器负载率由合环前的54%提升至68%，汾湖变电站主变压器负载率则由合环前81%降至67%，500 kV变电站的主变压器负载更加均衡。

2014年，500 kV桐乡变电站投产后，随着桐乡变电站与由拳变电站、王店变电站与汾湖变电站220 kV间互联分区方式的确定，嘉兴220 kV网络结构逐步加强，220 kV同杆双回线路供电终端变电站由原来的13座减少至8座，进一步提升了电网供电可靠性，尤其增强了对嘉兴市区及东北部电网在事故情况下的互联支撑能力；同时，局部供电区域分属多个供区的现象大为缓解，增强了下级电网运行方式的灵活性。

3.2.3 2015年后分区方式

根据电网规划，2016年前后，500 kV洪明变电站（1×1 000 MVA）将建成投产，同时嘉兴发电厂一期扩建机组（1×600 MW）将通过嘉兴220 kV电网并网。

相关研究表明，当500 kV主变压器的Uk（高-中）为12%~18%时，每100 MVA容量向220 kV系统提供的短路电流将达到0.94~1.84 kA；同时，每100 MW的本地机组向500 kV变电站220 kV母线提供约0.6~0.8 kA的短路电流[5-6]。

因此，在以上工程项目投产后，嘉兴220 kV电网尤其是王店变电站与汾湖变电站供区的短路电流水平将进一步提升。但由于王店变电站与汾湖变电站220 kV电网间有秦山核电站及嘉兴发电厂机组并网运行，且在洪明变电站投产后，电厂并网线路均不具备改接条件，将形成王店变电站、洪明变电站、汾湖变电站联合供区运行。为了抑制短路电流水平，需要重新考虑开断禾城-秀水合环通道，或将汾湖变电站220 kV母线分列运行[7-8]。

同时，在由拳变电站第三台主变压器投产后，由拳变电站220 kV母线短路电流水平也将有较大提升，将无法维持桐乡变电站与由拳变电站间的联合供区运行；但随着桐乡变电站220 kV配套送出工程的不断完善，可以适时开断由拳-凤鸣双回线路，使由拳变电站与桐乡变电站分别恢复独立分区运行。

4 结论

（1）在500 kV桐乡变电站投产前，随着嘉兴电网500 kV网架的不断调整和完善，浙北电网500 kV通道热稳定受限问题逐步解决，由拳变电站独立供区下电压过高或过低的运行情况也逐步得到改善。但由于没有新增500 kV落点及220 kV并网机组，相关站点220 kV短路电流水平变化不大，嘉兴220 kV电网将维持现有分区方式。

（2）2014年，桐乡变电站投产后，嘉兴电网500 kV及220 kV网架均有较大变化。根据短路电流及潮流计算分析，宜采用桐乡变电站与由拳变电站联合供区运行，同时新增王店变电站与汾湖变电站联合供区间的合环通道，实现双环网运行的分区方式。

分区方式调整后，既改善了电网供电N－1结构要求，均衡了各500 kV主变压器的负载情况，提升轻载主变压器的利用率，减少了放射型220 kV同杆双线终端变电站及电源供区过多的情况，保障了电网的供电安全性和可靠性及下级电网运行灵活性，基本解决了原有分区方式存在的各种问题；也促进了500 kV与220 kV电网的协调发展，最大限度地发挥电网的综合投资效益。

（3）“十三五”初期，随着500 kV洪明变电站建成投产及嘉兴发电厂一期扩建机组调整至220 kV电网并网，经过计算分析，嘉兴220 kV电网短路电流水平将进一步提升，初步考虑可通过汾湖变电站220 kV母线分列运行的最小变动，来抑制电网短路电流水平的提升，保持王店变电站、洪明变电站及汾湖变电站间220 kV电网供电可靠性。根据电网建设情况，适时恢复由拳变电站与桐乡变电站独立分区运行。具体分区方式有待500 kV洪明变电站相关配套工程及具体投产时间确定后再进行研究与确定。

[1]DL 755－2001电力系统安全稳定导则[S]．北京：中国电力出版社，2001.

[2]白宏坤，李干生．郑州220 kV电磁环网解环规划研究[J]．电力系统保护与控制，2011，39（7）∶127－132．

[3]周莉梅，范明天，张祖平，等．合肥城市电网电磁环网解环分析[J]．电网技术，2008，32（20）∶73－76．

[4]刘树勇，顾强，张丽娟，等．天津电网中期运行方式研究[J]．继电器，2008，36（5）∶28－31．

[5]孙维真，叶琳，王超，等．浙江电网网架结构及分层分区方式研究[J]．浙江电力，2010，29（1）∶4－7．

[6]马彬，姜明月，王天华．220 kV分区电网与互联电网供电能力研究[J]．电网技术，2008，32（增刊1）∶1－4．

[7]叶琳，戴彦．短路电流限制技术在浙江电网的应用[J]．华东电力，2005，33（5）∶23－26．

[8]何肇．关于改善华东电网结构、降低短路容量方案的探讨[J]．电网技术，2004，28（2）∶28－31．

（本文编辑：龚皓）

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Research on Medium-term Partitioning Operation Mode of Jiaxing 220 kV Power Grid

YANG Xiao-lei1,YE Lin2,ZHANG Jing-wei1
（1.Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China；2.Z（P）EPC Power Dispatching Center，Hangzhou 310007，China）

Aiming at current status of Jiaxing 220 kV power grid partitioning and the existing problems,the paper,by combining development planning of Jiaxing power grid,investigates and analyzes medium-term partitioning operation mode of Jiaxing 220 kV power grid,and proposes to perfect the partitioning operation mode phase by phase to adapt the actual demand of operation safety and reliability.

500 kV;220 kV;partitioning mode;short circuit current

TM732

：B

：1007-1881（2013）08-0014-05

2013-01-28

杨晓雷（1981-），男，河南扶沟人，工程师，工学硕士，主要从事地区电网调度与运行方式管理工作。