2015年昆明电磁环网分析研究

司大军,徐东文

(1.云南电网规划研究中心,昆明 650051；2.山西省万家寨引黄工程管理局,太原 030012)

特约稿件

2015年昆明电磁环网分析研究

司大军1,徐东文2

(1.云南电网规划研究中心,昆明 650051；2.山西省万家寨引黄工程管理局,太原 030012)

昆明是云南重要的电力负荷中心,为了保证供电的可靠性,保持了较多的500/220 kV电磁环网,随着负荷的不断增加、电网的不断加强,目前的电磁环网已不适应电网的发展。以2015年为水平年,通过短路电流计算与潮流分析,结合电网实际及对供电可靠性的要求,提出了昆明电磁环电网运行方案,为电网规划、建设与运行提供了技术支持。

电磁环网；昆明电网、运行方式

1 前言

一般情况下,220 kV及以下电压等级的高低压电磁环网都开环运行。由于电网建设、安全等原因,相当一部分500/220 kV电磁环网还保持了高低压电磁环网。保持高低压电磁环网主要优点在于较低电压等级电网的可靠性高,因此在电网较为薄弱的情况下采用保持电磁环网提高电网的可靠性。但保持高低压电磁环网也有很大的弊端,主要表现为：

1)高电压等级电网故障后,会有潮流大量转移至低电压等级电网,易导致低电压等级电网过载,引起连锁反应,造成大面积停电,如美加大停电、巴西大停电过程中保持高低压电磁环网是故障造成连锁反应的重要因素[1-2]；

2)保持电磁环网将会大大增加低电压等级电网的短路电流,某些情况下会造成超过断路器遮断容量的情况；

3)在高电压等级电网薄弱情况下,一旦高电压等级电网故障断开,系统间的联络阻抗将突然显著增大,极易超过系统暂态稳定极限,发生系统振荡,引起系统失稳。

昆明电网保持了电磁环网运行,而随着昆明电网的加强、负荷的不断发展,目前保持的电磁环网已不能满足电网安全运行的需要,以下将对2015年昆明电磁环网进行研究,提出解环方案,为电网规划、建设、运行提供基础。

2 电磁环网解环原则

1)由于电磁环网合环运行导致短路电流超过断路器遮断容量,必须全部或者部分断开电磁环网,使短路电流降至断路器遮断容量以下。

2)对于断开电磁环网不满足N-1原则的电磁环网,优先考虑合环运行,保持电磁环网应无重大安全稳定问题。若按照国家法规、电力系统规程与规范,保持电磁环网有重大安全稳定问题或控制措施过于复杂,则应断环。

3)对于为保证N-1原则而保持的电磁环网,应尽可能保证N-2时无稳定与过载问题,若存在稳定与过载问题应有应对措施。

4)计算原则：正常运行情况下,线路电流不超过其热稳电流,主变不过载；故障情况下,线路电流不超过其热稳电流,主变过载不超过40%(可运行0.5小时)。

3 电网概况

昆明电网 2014年将七甸变增加 3#主变, 2015年将新建500 kV圭山变 (2×750 MW),厂口也将增加3#主变。总负荷2013年约6000 MW, 2015年将增加至约7 200 MW。2015昆明电磁环网结构如图1所示。

图1 昆明电磁环网示意图

4 七甸变电磁环网分析

目前七甸变与厂口变、宝峰变、罗平变 (或圭山变)保持电磁环网。

500 kV七甸变3#主变建成后,将会造成七甸220 kV侧短路电流有较大增长 (保持厂口～七甸、宝峰七～七甸、罗平 (圭山)～七甸电磁断环网短路电流达到58.7kA)。表1给出了七甸变不同运行方式下其220 kV侧最大短路电流情况,可以看出：2015年七甸变在部分合环方式下短路电流就接近或超过50 kA,必须完全断环运行。

2015年七甸变主变容量3×750 MVA,最大下网负荷1670 MW,可以满足主变N-1要求,但主变N-2后需要通过稳控措施联切部分负荷,以防止另外一台主变过载。

由于保持七甸与周边电磁环网短路电流均较大,因此建议：七甸变完全断环运行；七甸主变N-2后需要通过稳控措施联切部分负荷防止另外一台主变过载。

表1 七甸变不同运行方式下的短路电流 (单相接地)

5 厂口变电磁环网分析

目前厂口变与七甸变、草铺扩、龙海变保持电磁环网。500 kV厂口变建成3#主变后,保持厂口-草铺扩、厂口-龙海、厂口-七甸电磁环网,则220 kV母线短路电流达到58.1kA；若断开厂口-七甸电磁环网而保持厂口-草铺扩、厂口-龙海电磁环网,则220 kV母线短路电流达到51.4kA,不同运行方式短路电流情况见表2。从短路电流来看,500 kV厂口变建成3#主变后,仅可保持厂口-草铺扩或厂口-龙海电磁环网,下面将对这两种情况进行分析。

表2 厂口变不同运行方式下的短路电流 (单相接地)

1)保持厂口-龙海而断开厂口-草铺扩电磁环网：若发生厂口-龙海线路N-2时,厂口三台主变下网潮流达到2038 MW,负载率达到90%,220 kV厂口-嵩明双回线路潮流达到1079 MW,线路已过载,厂口-七甸线路潮流为2274MW。考虑到目前对于220 kV线路过载无安稳措施,可能引起连锁反应造成大面积停电。因此,建议断开厂口-龙海电磁环网。

2)保持厂口-草铺扩而断开厂口-龙海电磁环网：若发生厂口-龙海线路N-2时,厂口-七甸线路潮流为3020 MW,已过载。为消除厂口-七甸线路过载,需要切除滇西北机组。厂口主变切机灵敏度约45%。因此,为消除厂口-七甸线路过载需要切除滇西北1100 MW机组。

综上所述,在厂口有3台主变时应断开厂口～龙海电磁环,若保持厂口～草铺扩电磁环网,则草铺扩主变N-2时将造成220 kV厂口-普吉-车家壁-昆二电厂-草铺扩双回线路过载。因此建议：断开厂口～龙海、厂口～草铺扩电磁环网。

6 宝峰变电磁环网分析

500 kV宝峰变主变容量2×750 MVA,若断开樟木箐～马鞍山三回线路、宝峰～江川双回线路、红塔山～秀溪双回线路,2015年宝峰变下网负荷最大约1040 MW,草铺变下网负荷最大约730 MW,考虑0.95功率因素情况下,宝峰主变N-1过载将超过1.4倍,草铺主变N-1将满载 (草铺主变无过载能力)。根据前面七甸变分析情况,宝峰～七甸电磁环必须断开。因此,宝峰周边电磁环网考虑以下几种方案：

1)方案1,保持宝峰-草铺、宝峰-宁州、玉溪-宁州电磁环网。

2)方案2,断开宝峰-草铺电磁环网,保持宝峰-宁州、宝峰-玉溪、玉溪-宁州电磁环网。

方案1电磁环网运行方式下,除宝峰主变N-1另外一台主变潮流达到762MW,轻微过载,其它元件N-1不过载。草铺主变N-2时,宝峰主变潮流达到1720 MW,过载约15%,220 kV宝峰-樟木箐双回线路 (400 mm2)潮流达到950 MW,严重过载。若草铺主变N-2时可以联切昆钢、中石油以220 kV接入草铺变的大负荷,则220 kV宝峰-樟木箐双回线路潮流可减少280 MW,但仍严重过载。

方案2电磁环网运行方式下,除宝峰主变N-1另外一台主变潮流达到830 MW,过载约13%,其它元件N-1不过载。宝峰主变N-2时,宁州主变潮流达到1070 MW,过载约7%,220 kV江川-宁州双回线路 (400 mm2)潮流达到670 MW,过载2%,通过将宝峰变所带220 kV抚仙负荷120 MW转移七甸变,220 kV江川-宁州双回双回线路潮流可减少70 MW。玉溪主变N-2时,宁州主变潮流达到910 MW (重载),宝峰主变潮流达到1580 MW,过载约5%, 220 kV红塔山-宝峰双回线路 (400 mm2)潮流达到540 MW,满载。

由以上分析可知,保持宝峰-草铺、宝峰-宁州、玉溪-宁州电磁环网时,草铺主变N-2将造成220 kV宝峰-樟木箐双回线路严重过载,并且切除接入草铺变的220 kV大负荷也无法消除过载,因此不推荐。断开宝峰-草铺电磁环网,而保持宝峰-宁州、宝峰-玉溪、玉溪-宁州电磁环网时,宝峰主变N-2时会造成宁州～江川双回线路过载,可通过将抚仙负荷转移至七变缓减宁州～江川双回线路过载。因此,建议断开宝峰-草铺电磁环网,而保持宝峰-宁州、宝峰-玉溪、玉溪-宁州电磁环网。

7 结束语

1)在七甸变建成3#主变后,由于220 kV短路超过断路器遮断容量,需要断开厂口-七甸、宝峰-七甸、七甸-罗平 (圭山)电磁环网。七甸主变N-2后需要通过稳控措施联切部分负荷防止另外一台主变过载。

2)在厂口变建成3#主变后,由于220 kV短路超过断路器遮断容量,建议断开厂口～草铺扩、厂口～龙海电磁环网。

3)由于宝峰变负荷较重,建议保持宝峰-玉溪、宝峰-宁州、玉溪-宁州电磁环网,而断开宝峰-草铺电磁环网。

4)宝峰变下网负荷重,建议结合未来负荷发展,开展宝峰变周边建设500 kV变电站的前期研究工作。

[1]汪鸿.“8·14”美加大停电对方式工作的启示 [J].华北电力技术,2004,7：16-17

[2]林伟芳,孙华东,汤涌,等.巴西 “11·10”大停电事故分析及启示 [J].电力系统自动化,2010,7(34)：1-5.

Study on Electromagnetic Looped Networks of 2015 Year Kunming Power Grid

(1.Yunnan Grid Planning and Research Center,Kunming 650011；
2.Shanxi Wanjiazhai Yellow River Diversion Project Administrative Bureau,Taiyuan 030012)

Kunming is important load center of Yunnan Provine.In order to insure power supply reliability,most of 500/220 kV electromagnetic looped networks are retained.But,present electromagnetic looped networks don't adapt to increasing load and in enhancing power grid.A operation scheme of Kunming electromagnetic looped networks is presented by short-circuit current calculation and power flow analysis.The scheme can guide power system planning,construction and operation.

electromagnetic looped network；kunming power grid；operation mode

TM73

B

1006-7345(2014)02-0001-03

2014-03-26

司大军 (1976),男,博士,高级工程师,电网规划研究中心,从事电力系统分析、电网规划研究工作 (e-mail)dajunsi1976@163.com。