某电厂外送安全稳定分析

李晨坤，宋军英，呙虎

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007;2.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007)

1 引言

某电厂 (下文称“电厂A”)接入湖南220 kV电网，其外送稳定性与该电厂周边地区的负荷水平及周边电厂开机方式密切相关，文中旨在分析电厂A投运后不同运行方式下的外送安全稳定水平，及其对周边地区电网以及湖南主电网的影响，从电网安全稳定运行的角度给出该电厂外送相关线路的控制功率，从而为合理安排该电厂的运行方式以及为新建或改造稳定控制措施提供依据。

2 外送安全稳定计算分析

2.1 计算条件

电厂A装机容量9×20 MW，配3台容量为70 MVA的升压变压器，电气主接线简图如图1。

图1 电厂A电气主接线简图

电厂A接入系统后周边局部电网图如图2所示。电厂A由电厂A—变电站C的1回220 kV线路接入系统，同时变电站C已有电厂B的9×30 MW机组通过电厂B—变电站C的1回220 kV线路接入，将电厂A、电厂B作为整体考虑，2个电厂通过变电站C—变电站D、变电站C—变电站E、电厂B—变电站F，3回220 kV线路送出。电厂A外送稳定水平与该厂和电厂B开机方式及周边地区负荷水平密切相关。

图2 电厂A周边局部电网图

本次计算在湖南电网丰水期小负荷，电厂A周边地区电源大发的运行方式下进行。

2.2 潮流计算

考虑环境温度为40℃，电厂A，B相关线路参数见表1，根据调度部门规定，BC，CD线及BF线的热稳定极限输送功率按270 MW考虑。

电厂A和电厂B全开满发时，总出力450 MW，其电力除在变电站C消纳外，剩余电力通过CD，CE，BF这3回220 kV线路送出，CD+CE+BF断面输送功率将随着电厂A和电厂B开机方式的改变以及周边地区负荷水平的不同而变化。

表1 电厂A、电厂B相关线路参数

由表1得到CD，CE，BF线热稳定极限输送功率分别为270 MW，430 MW和270 MW。下面通过计算分析CD+CE+BF断面的输送功率极限作为该断面控制功率。

2.2.1 输送功率350 MW

由潮流结果可以得到，CD，CE，BF线输送功率分别为110 MW，115 MW和123 MW，分别占其热稳定极限输送功率的41%，27%和46%，均不过载，但CD线和BF线负载相对较重。

2.2.2 输送功率400 MW

由潮流结果可以得到，CD，CE，BF线输送功率分别为134 MW，134 MW和130 MW，分别占其热稳定极限输送功率的50%，31%和48%，均不过载，但CD线和BF线负载相对较重。

2.2.3 输送功率450 MW

由潮流结果可以得到，CD，CE，BF线输送功率分别为159 MW，151 MW和138 MW，分别占其热稳定极限输送功率的59%，35%和51%，均不过载，但CD线和BF线负载相对较重。

综上，正常方式下，CD+CE+BF断面输送功率350 MW，400 MW和450 MW时均没有线路过载的情况出现，但CD线、BF线负载相对较重，在CD+CE+BF断面输送功率较大时，若发生某一线路故障跳闸，另外2回运行线路将存在过载的可能，需要进行N-1静态安全校核。

2.3 N－1静态安全校核

2.3.1 CD+CE+BF断面输送功率350 MW

1)CD线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率350 MW，CD线故障跳闸后，CE，BF线输送功率分别为201 MW和148 MW，分别占其热稳定极限输送功率的47%和55%，均不过载。

2)CE线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率350 MW，CE线跳闸后，CD，BF线输送功率分别为202 MW和145 MW，分别占其热稳定极限输送功率的75%和54%，均不过载。

3)BF线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率350 MW，BF线跳闸后，CD，CE线输送功率分别为176 MW和169 MW，分别占其热稳定极限输送功率的65%和39%，均不过载。

综上，CD+CE+BF断面输送功率350 MW时，CD线、CE线、BF线3回线路中任意一回故障跳闸，另外2回线路输送功率均在其热稳定极限输送功率之内，均不过载，满足N-1静态安全校核。

2.3.2 CD+CE+BF断面输送功率400 MW

1)CD线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率400 MW，CD线故障跳闸后，CE，BF线输送功率分别为239 MW和161 MW，分别占其热稳定极限输送功率的56%和60%，均不过载。

2)CE线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率400 MW，CE线跳闸后，CD，BF线输送功率分别为241 MW和156 MW，分别占其热稳定极限输送功率的89%和58%，均不过载。

3)BF线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率400 MW，BF线跳闸后，CD，CE线输送功率分别为204 MW和191 MW，分别占其热稳定极限输送功率的76%和44%，均不过载。

综上，CD+CE+BF断面输送功率400 MW时，CD线、CE线、BF线3回线路中任意一回故障跳闸，另外2回线路输送功率均在其热稳定极限输送功率之内，均不过载，满足N-1静态安全校核。

2.3.3 CD+CE+BF断面输送功率450 MW

1)CD线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率450 MW，CD线故障跳闸后，CE，BF线输送功率分别为276 MW和174 MW，分别占其热稳定极限输送功率的64%和64%，均不过载。

2)CE线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率450 MW，CE线跳闸后，CD，BF线输送功率分别为279 MW和166 MW，分别占其热稳定极限输送功率的103%和61%，CD线过载，该结果表明若CD+CE+BF断面输送功率450 MW时，将有线路N-1过载的情况发生，需要减小该断面输送功率。

3)BF线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率450 MW，BF线跳闸后，CD，CE线输送功率分别为232 MW和211 MW，分别占其热稳定极限输送功率的86%和49%，均不过载。

综上，CD+CE+BF断面输送功率450 MW时，将出现CE线故障跳闸后CD线过载的情况，不能通过N-1静态安全校核，需要减小CD+CE+BF断面输送功率，从而得到该断面输送功率极限。

2.3.4 CD+CE+BF断面输送功率极限

在之前的计算中得到CD+CE+BF断面输送功率450 MW时，CE线故障跳闸将导致CD线过载，现将该断面功率降低到435 MW。潮流结果表明，该方式下，CD线、CE线、BF线输送功率分别为153 MW，147 MW和136 MW，分别占其热稳定极限输送功率的57%，34%和50%。

1)CD线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率435 MW，CD线故障跳闸后，CE，BF线输送功率分别为267 MW和170 MW，分别占其热稳定极限输送功率的62%和63%，均不过载。

2)CE线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率435 MW，CE线跳闸后，CD，BF线输送功率分别为270 MW和164 MW，分别占其热稳定极限输送功率的100%和61%，CD线满载，该结果表明为了确保线路N-1不过载，需要根据电厂周边地区负荷调整电厂A或者电厂B的出力来控制CD+CE+BF断面输送功率不超过435 MW。

3)BF线故障跳闸。CD+CE+BF断面输送功率435 MW，BF线跳闸后，CD，CE线输送功率分别为226 MW和206 MW，分别占其热稳定极限输送功率的84%和48%，均不过载。

综合本节N-1静态安全校核得出，CD+CE+BF断面输送功率较大时将出现线路N-1过载的情况，需要根据电厂周边地区负荷，调整电厂A或者电厂B的出力来控制CD+CE+BF断面输送功率不超过435 MW，否则将出现正常方式线路N-1过载的情况，435 MW为该断面极限输送功率。

2.4 暂态稳定计算

本节将在2014年湖南电网丰水期小负荷，CD+CE+BF断面输送功率达到435 MW极限的运行方式下，进行暂态稳定校核。

故障类型采用三相永久性故障，220 kV电压等级，采用近故障点0.12 s和远故障点0.12 s切除故障进行计算。

暂态稳定计算结果见表2。计算结果显示AC线两侧、BC线两侧以及BF线B侧三相短路接地故障时，电厂A或电厂B机组将出现功角失稳，相应机组振荡解列后主电网保持稳定运行。CD线两侧、CE线两侧、岗复线两侧以及BF线F侧三相短路接地故障主电网均保持稳定运行。

表2 暂态稳定计算结果

综上，正常方式暂态稳定计算结果表明，系统总体稳定水平较高，在机组具备振荡解列功能的前提下，电厂A接入系统后各运行方式下发生线路三相短路接地故障，系统均保持稳定运行。

3 结论

电厂A的9×20 MW机组投产后将接入220 kV变电站C，该站已有电厂B的9×30 MW机组接入。电厂A、电厂B送出电力除在变电站C消纳外，剩余电力通过CD，CE，BF这3回220 kV线路送出。CD+CE+BF断面输送功率将随着电厂A和电厂B开机方式的改变以及电厂周边地区负荷水平的不同而变化，在该断面输送功率较大时，将出现线路N-1过载的情况，在实际运行中需要根据电厂周边地区负荷，调整电厂A或者电厂B的出力来控制CD+CE+BF断面输送功率不超过435 MW。

〔1〕湖南省电力勘测设计院.电厂A水电站工程可研阶段接入系统设计〔R〕.2009.

〔2〕湖南省电力公司科学研究院.2014—2015年湖南电网规划滚动计算分析报告〔R〕.2012.

〔3〕湖南省电力公司.2013年度湖南电网运行方式 (强电部分)〔R〕.2012.