600 MW机组从500 kV电网改接入220 kV电网的实践

彭明伟，丁晓宇，宁康红

（浙江省电力设计院，杭州310012）

600 MW机组从500 kV电网改接入220 kV电网的实践

彭明伟，丁晓宇，宁康红

（浙江省电力设计院，杭州310012）

根据对浙江宁波北仑电网现状及其运行方式的分析，研究论证了以500 kV电压等级并网的600 MW机组改接入220 kV电网的系统接入方案、送出线路导线截面选择方案。方案实施结果表明，北仑发电厂1台600 MW机组从500 kV电网改接入220 kV电网，可有效提高北仑电网供电可靠性、安全稳定水平及电网运行经济性。

北仑电网；北仑电厂；600 MW机组；改接；220 kV电网；可靠性；稳定性

0 引言

浙江宁波北仑电网是浙江省用电负荷较大的区域之一，负荷密集且多为重要的大中型工业用户。目前，北仑电网主要由500 kV春晓变电站（2×100万kVA）供电，而春晓变电站仅通过2回500 kV线路与浙江主电网相联。在此情况下，北仑电网主要存在电网容载比偏低、主供电源单一、电厂送出渠道单一、电网总体运行损耗较大等问题，严重影响其供电可靠性及安全性。

目前国内外对提高电网供电可靠性的研究比较多，文献[1-6]介绍了提高配电网供电可靠性的主要方法，但未涉及提高220 kV及以上主网供电可靠性的方法。

基于上述背景，为确保北仑电网安全可靠供电，提高北仑电网供电可靠性，本文提出将北仑发电厂1台600 MW机组从500 kV电网改接入220 kV电网，以解决北仑220 kV及以上电网存在的问题。

1 北仑电网运行方式分析

1.1 北仑电网概述及存在的问题

近年来随着众多大型用户的入驻，北仑地区用电需求迅速增长。另外，北仑发电厂装机容量为5 000 MW（5×600+2×1 000万kW），通过4回500 kV线路送出，由于线路通道走廊的限制，北仑发电厂送出线路多为同杆双回路架设，均以500 kV并网，并通过500 kV电网转送至春晓变电站降压，进而通过220 kV电网输送。

目前，北仑电网主要由500 kV春晓变电站供电，主供电源单一，一旦春晓变电站发生故障，北仑电网将面临大面积停电的风险。同时，北仑地区又为台风等自然灾害多发地区，若发生严重自然灾害，使北仑电网500 kV网架结构遭到破坏，将会严重影响北仑发电厂机组电力的可靠送出以及北仑电网的可靠供电。另外，北仑发电厂出力以500 kV并网并通过电网转移至春晓变电站降压，再通过220 kV电网输送至负荷区域，电网运行总体损耗相对较大。

1.2 提高北仑电网供电可靠性的实施方案

基于北仑电网目前存在的问题，提出将北仑发电厂1台600 MW机组从500 kV电网改接入220 kV电网的系统实施方案，可以就地平衡负荷，降低春晓变电站供电负荷，在春晓变电站1台主变压器检修的情况下，另1台主变压器不会过载，可提高电网供电可靠性。同时，该系统实施方案能够将北仑电网的主供电源点从单一的春晓变电站变成春晓变电站加北仑发电厂1台600 MW机组；使北仑发电厂通过500 kV和220 kV 2个电压等级送出电力，增加了电厂的送出渠道；使电力直达负荷区域，降低了线损，提高了电网运行的经济性，达到节能减排的目的。

2 北仑发电厂600 MW机组改接入220 kV电网方案研究

2.1 改接系统方案研究

北仑发电厂1台600 MW机组的入网方式改接可结合周边220 kV电网建设情况进行。北仑发电厂附近有220 kV江南变电站和邬隘变电站，目前还有2回220 kV启备线分别接入220 kV江南变电站和新乐变电站。

若考虑采用在北仑发电厂设置联络变压器方案，则要求其以独立供区运行，根据《电力系统安全稳定导则》规定，为满足电网运行N-1要求，需新建2台联络变压器，相关工程投资较大，并且电网运行控制相对复杂。

另外，若将北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV江南变电站，部分线路可利用目前发电厂至江南变电站的启备线路径。但江南变电站投产年份较早，其部分间隔设备不能满足发电厂接入要求，需进行改造，改造时变电站正、付母线要同时停电约3天，会对其供区供电产生较大影响。

因此，决定将机组接入220 kV邬隘变电站。邬隘变电站为新投产变电站，相关设备可以满足机组接入要求。具体改接方案如下：

（1）北仑发电厂1台600 MW机组改接至220 kV母线，出线2回，接入220 kV邬隘变电站，线路路径长度约12.8 km。

（2）为保证北仑发电厂1台600 MW机组的可靠送出，将江南—新乐线开口环入邬隘变电站，形成江南—邬隘1回线、新乐—邬隘1回线。

系统改接方案如图1所示。

图1 北仑电厂1台600 MW机组入网方式改接前后的系统方案

2.2 线路导线截面选择

根据发电厂实际运行情况，通过BPA软件计算分析，在考虑厂用电为6%、功率因数为0.9的情况下，北仑发电厂改接入220 kV电网的送出容量为626 MVA。

北仑发电厂600 MW机组通过2回220 kV线路接入邬隘变电站，根据线路路径方案，从发电厂出口处开始有5.2 km线路需利用原北仑—新乐、北仑—江南线路通道，之后7.6 km线路为新建线路。

根据电网规划导则，其送出线路需满足N-1要求，因此，北仑—邬隘线路单回线路需满足626 MVA的输送要求。根据目前电网线路导线选型要求，在周围空气温度35℃时，2×630 mm2的普通220 kV架空导线可以满足输送容量要求，因此，新建的7.6 km线路导线可以选择截面为2× 630 mm2的普通220 kV架空导线。

另外，从北仑发电厂出口处开始5.2 km线路需利用原有的北仑—新乐、北仑—江南线路通道，线路导线截面分别为500 mm2和2×300 mm2，在周围空气温度35℃时，线路极限输送容量分别为296 MVA和441 MVA，不能满足送出线路输送容量要求，需更换导线，而原线路杆塔荷载水平不能满足2×630 mm2的普通220 kV架空导线的架线要求，因此，若采用2×630 mm2的普通220 kV架空导线，则需重建杆塔，投资巨大。在此情况下，为节约投资，尽量利用老线路杆塔，选择满足杆塔荷载水平的导线。经过比较，选用截面为600 mm2的碳纤维导线，其在周围空气温度35℃，温升到160℃时，最大输送容量可以达到670 MVA，能够满足送出线路输送容量的要求。同时，经过比较计算分析，在本方案中，相同输送容量下，综合考虑工程投资因素，与2×630 mm2的普通220 kV架空导线相比，选用碳纤维导线年费用相对较低，电网运行经济性较好。

3 安全稳定性校验

要将北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网，需对北仑220 kV电网的安全稳定水平进行校核，以验证电网对600 MW机组的适应性。

北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网后，220 kV电网主要由500 kV春晓变电站和1台600 MW机组供电。春晓变电站供区内接有台塑自备发电厂负荷450 MW、亚浆自备发电厂负荷120 MW、北仑发电厂负荷4 400 MW。

改接后，为校核220 kV电网的稳定水平，取典型故障型式如下：220 kV北仑—邬隘线的北仑发电厂侧发生三相永久故障，北仑发电厂侧0.1 s切除故障，邬隘侧0.12 s切除故障。通过BPA软件进行仿真计算，结果表明：在上述典型故障方式下，北仑220 kV电网系统和机组均能保持稳定。

另外，若北仑220 kV电网发生严重故障造成北仑发电厂的改接机组切机，有可能造成500 kV春晓变电站重载。因此，随着负荷的不断增长，应适时扩建春晓变电站主变压器，以保证电网严重故障导致北仑改接机组切机时电网负荷基本不损失。

4 电网短路电流水平校验

将北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网，会提高北仑220 kV电网的短路电流水平，对电网的安全稳定运行产生较大影响。

通过短路计算分析，北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网后，500 kV春晓变电站220 kV侧单相短路电流水平达到48 kA，已经接近设备的短路遮断容量（50 kA）。在此情况下，为解决该问题，考虑将220 kV新乐—邬隘线开断运行，可有效降低220 kV电网的短路电流水平，春晓变电站220 kV侧单相短路电流水平可降至41 kA，能够满足设备运行要求。

5 运行损耗分析

将北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网，使电力直达负荷区域，能有效降低电网损耗，同时，采用碳纤维导线作为发电厂送出线路，可有效降低线路运行过程中的功率损耗，提高电网运行经济性，促进节能降耗。

通过BPA软件进行建模计算分析，北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网前，北仑220 kV及以上电网整体运行损耗约为15.9 MW。改接后，北仑220 kV及以上电网整体运行损耗约为12.7 MW，整体运行损耗降低约20.1%。在此情况下，根据北仑电网历史运行经验，在最大负荷利用小时数按5 000 h考虑、功率因数为0.9的情况下，考虑损耗小时数为3 400 h[7]，则北仑发电厂1台600 MW机组改接入220 kV电网后，北仑电网每年可节约损耗电量约0.112亿kWh，达到了节能减排的目的。

6 结语

本文提出的将北仑发电厂1台600 MW机组从500 kV电网改接入220 kV电网的方案已经实施，目前该工程已顺利投产，作为全国首例500 kV并网机组改接入220 kV电网的实施案例，对类似电网具有很好的参考价值。

[1]管霖，冯垚，刘莎，等.大规模配电网可靠性指标的近似估测算法[J].中国电机工程学报，2006，26（10）∶92-98.

[2]施伟国，宋平，刘传铨.计及分布式电源的配电网供电可靠性研究[J].华东电力，2007，35（3）∶37-41.

[3]孙嘉平，张建峰，卢立军.提高北京电网供电可靠性措施的研究[J].华北电力技术，2004（2）∶51-54.

[4]谷群辉，罗安，王击，等.一种实用的供电可靠性预测评估算法[J].电网技术，2003，27（12）∶76-79.

[5]杨冬，刘玉田，牛新生.电网结构对短路电流水平及受电能力的影响分析[J].电力系统保护与控制，2009，37（22）∶62-67.

[6]陈晓刚，孙可，曹一家.基于复杂网络理论的大电网结构脆弱性分析[J].电工技术学报，2007，22（10）∶138-144.

[7]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，1998.

（本文编辑：徐晗）

Practice of 600 MW Units Reconnected from 500 kV Power Grid to the 220 kV One

PENG Mingwei，DING Xiaoyu，NING Kanghong
（Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

Based on the analysis to the present situation and operation mode of Beilun grid in Ningbo，Zhejiang province，the paper investigates and demonstrates scheme for 600 MW units synchronized at 500 kV voltage class connects to 220 kV power grid and conductor section of outgoing transmission lines.According to the result,the implementation of 600 MW units in Beilun power plant changing to connect to 220 kV power grid can effectively improve the reliability of power grid，level of security and stability and the economic benefit of power grid operation.

Beilun power grid；Beilun Power Plant；600 MW units；connection changing；220 kV power grid；reliability；stability

TM621.5

：B

：1007-1881（2014）04-0045-03

2013-12-09

彭明伟（1985－），男，甘肃金昌人，工程师，从事电力系统规划设计工作。