河北省南部电网“十三五”220 kV电网分区供电方法研究

荆志朋, 张欣悦，王　颖

(国网河北省电力公司经济技术研究院, 石家庄　050000)



河北省南部电网“十三五”220 kV电网分区供电方法研究

荆志朋, 张欣悦，王颖

(国网河北省电力公司经济技术研究院, 石家庄050000)

摘要:针对河北省南部电网短路电流日趋明显的问题，以石家庄电网为例分析220 kV电网分区供电方案，计算短路分支电流，提出有针对性的分区措施，并从电网拓扑结构上进一步优化分区方案，通过电气计算，说明该方案实施后可有效改善短路电流超标问题。

关键词：河北省南部电网；短路电流；电网拓扑结构; 分区供电

河北省南部电网(简称“河北南网”)“十三五”期间主网架结构不断增强，短路电流超标的问题日益突出，这对电网规划和电网安全运行是一个严峻的考验[1-7]。在控制电网短路电流的措施方面，比较有效的手段是实现电网合理的分层分区运行，国内部分省市在这方面也先后开展了积极的探索[8-14]。在明确220 kV电网分区供电的原则基础上，结合河北南网规划情况，以2017年河北石家庄电网为例，对实施分区供电的方法和过程进行了分析和阐述，以期对“十三五”期间河北南网分区供电方案的实施提供参考。

1分区供电原则

根据河北南网的网架结构，结合电网实际的运行特点，从保证电网的安全经济运行、提高供电可靠性方面明确了220 kV电网分区供电的原则，具体如下：

a. 根据500 kV和220 kV电磁环网和电力流向情况、短路电流情况合理选择分区断面。220 kV分区供电应有助于降低500 kV电网事故扩大的风险、简化运行方式。首选将与重要500 kV送电断面相重叠的220 kV通道作为分区界面，弱化220 kV电网的输电功能。

b. 实现分区供电后，各分区至少有2回线路与其他分区互相联络。一般运行方式下可供各供电区之间转带负荷，提高各分区之间负荷高峰互济能力，总体上提高500 kV主变压器利用效率；在发生重大灾害和特大事故等极端条件下，可作为供电区之间的支援通道。

c. 注重电源安排与分区供电的统筹协调，从供电安全角度，尽量考虑各分区内拥有一定支撑电源且分散接入，在严重事故情况下便于尽快恢复供电。

d. 在各变电站短路电流水平得到有效控制的前提下，建议分区断面联络线保持运行状态，从而使得现有输电线路得到最大程度利用并降低网损，同时提高可靠性。

2分区供电现状

河北南网在500 kV主网结构逐步坚强的情况下，将次一级电网解环运行是控制系统短路电流的有效手段，并可简化运行管理、减少电网安全隐患。2007年底，河北南网断开邢石、邢衡断面220 kV联络线，将220 kV电网初步解开为石保衡沧和邯邢两部分运行；2010年，进一步断开保沧断面的220 kV线路作为备用；2010年，随着慈云变电站建成投产，慈云500 kV变电站形成独立220 kV供电区。截至目前，河北南网形成石保、邯邢、衡沧、慈云共4个220 kV供电区分区供电。

3分区供电研究

3.1短路水平分析

由于500 kV变电站的扩建和220 kV侧电源的接入，2017年河北南网500 kV/220 kV短路电流将有明显提升，特别是部分500 kV变电站的220 kV母线短路电流接近甚至超过设备额定短路遮断容量，220 kV电网需要进一步采取分区措施。

2014年底河北南网500 kV变电站220 kV母线分裂运行的有石北、廉州、清苑、沧西、辛安、蔺河6个500 kV变电变电站；2015-2017年河北南网将新建渤海、西柏坡、衡北、保东、保沧、成峰6个500 kV变电站，将扩建慈云、彭村、辛集、廉州、石北、武邑6个500 kV变电站主变压器。对石家庄电网而言，新扩建工程有西柏坡新建和石北变电站扩建工程。

通过建立网架计算分析模型，校验500 kV变电站220 kV母线的短路电流大小是否超过断路器的额定遮断容量，对超过或接近断路器额定遮断容量的变电站，分析计算其短路电流分布系数，从而在网架结构层面明确了哪条线路对220 kV母线注入的短路电流较大，优先断开相关线路，并采取相应补强措施来优化局部电网的拓扑结构，可有效降低相关变电站220 kV母线的短路电流。2017年石家庄电网500 kV变电站220 kV母线三相短路电流见表1。

表12017年500 kV变电站220 kV母线三相短路电流

母线三相短路电流/kA石北220kV西段母线43.7石北220kV东段母线52.0廉州220kV西段母线39.9廉州220kV东段母线34.2西柏坡220kV母线42.5元氏220kV母线42.8辛集220kV母线49.2

由表1可以看出，石北变电站东段220 kV母线短路电流52.0 kA，超过断路器额定遮断容量，辛集变电站220 kV母线短路电流49.2 kA，接近断路器额定遮断容量，需要采取措施降低短路电流水平。

下面通过分支电流计算，确定分支电流的大小，以提出有针对性的分区措施。石北变电站东段母线分支电流主要由两类电气元件提供，一类是连接在石北变电站东段母线的分支线路，另一类是连接在石北变电站东段母线的1号、2号主变压器，计算情况见表2。

表2石北变电站东段母线分支电流

分支名称分支短路电流/kA常山-石北I4.6常山-石北II4.6侯坊-石北I6.0西关-石北I3.4西关-石北II3.4桃园-石北I3.3桃园-石北II3.31号主变压器10.42号主变压器11.5

除石北变电站东段2台主变压器分别提供11 kA左右的短路电流外，分支线路中石北-侯坊线路短路电流较高为6.0 kA，依据网架拓扑理论[11]，进一步断开侯坊-常山线路断备，以解开石北变电站附近的220 kV小环，可以显著降低石北变电站东段220 kV母线短路水平，并实现石家庄电网南北分区。

3.2电气计算论证

结合分支电流计算和河北石家庄地区电网运行情况，分区方案为：西柏坡、石北为一个供电区，元氏、廉州以及辛集变电站为一个供电区。分区断面选择侯坊-常山、侯坊-石北线路以及常山-留村双回线路。图1为2017年石家庄地区分区方案图。

图1　2017年石家庄地区分区方案

采用分区供电方案后，将石北变电站东段母线短路电流由52 kA降低到46.8 kA，降低短路电流效果明显，可将石家庄地区电网500 kV变电站220 kV母线的短路水平控制在合理范围。2017年短路计算结果见表3。2017年石家庄地区分区潮流分布，见图2。

表32017年分区后500 kV变电站220 kV母线三相短路电流

母线三相短路电流/kA石北220kV西段母线43.8石北220kV东段母线46.8廉州220kV西段母线39.9廉州220kV东段母线32.8西柏坡220kV母线42.5元氏220kV母线42.9辛集220kV母线44.0

图2　2017年石家庄地区分区潮流分布

同时经潮流校核，分区后潮流分布合理，可实现电网的安全稳定运行。

4结论

“十三五”期间，随着河北南网网架结构的不断增强，短路电流超标的问题日益突出，220 kV电网分区供电将是解决这一矛盾行之有效的方法和手段。实现地区电网内部分区后，电网结构进一步明晰，有助于简化调度管理工作，有利于简化安全稳定自动控制装置，提高电网运行的安全稳定水平和供电可靠性，220 kV网架为主要供电网络的电网格局正在逐步形成。

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本文责任编辑：靳书海

Research on Sub-area Power Supply Scheme Based on 220 kV PowerGrid During "13thFive-year" Period

Jing Zhipeng, Zhang Xinyue,Wang Ying

(State Grid Hebei Economic Research Institute , Shijiazhuang 050000, China)

Abstract:In view of the problem of short-circuit current in Hebei South Power Grid(HSPG) becoming so increasingly obvious，the paper focus on the research of subarea power supply of 220kV Shijiazhuang power grid. By calculating the branch current of short-circuit current,the corresponding measures of subarea power supply is put forward.Further,the paper makes optimization of the subarea scheme by the way of topological structure of Power Grid in order to ease the issue of short-circuit current effectively and give reference to the research on subarea supply of HSPG during the Five-Year Period.

Key words:Hebei South Power Grid;short circuit current;topological structure of power grid;sub-area power supply

中图分类号：TM727.2

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)01-0017-03

作者简介：荆志朋(1986-)，男，工程师，主要从事电网规划与电力系统分析计算工作。

收稿日期：2015-09-02