影响特高压电网运行的因素分析及解决对策

【摘要】我国的经济发达地区与电力能源主产区在地理上相距较远，为了满足沿海发达地区对电能的大量需求，因此建设特高压电网实现电能的远距离和大容量输送已经成为我国解决发达地区能源匮乏的首要选择，但是特高压电网在优化我国能源配置的同时也增大了电力系统发生大规模事故的风险。本文对特高压电网在运行过程中面对的各种风险因素进行深入阐述和分析，最后提出了相应的解决对策。

【关键词】特高压电网；风险；因素；对策

自改革开放以来，我国东部沿海地区的经济有了飞跃式的发展，对电能的需求与日俱增。但是由于我国能源分布的不均衡，大容量的电厂往往位于我国的内陆地区，这就造成了经济发达地区处于电能紧缺的态势，而欠发达地区的发电能力饱和，处于“窝电”状态，这对我国经济的发展带来严重的阻碍。为了实现对电能的优化配置，采用特高压电网可以有效地实现电能从内陆煤电基地向主要电力负荷中心进行长距离、大容量输送，这是我国解决能源分布不均现状的有效方法，对于促进全国经济的发展有着重要的意义。

随着我国电网建设步伐的快速推进，大电网的结构呈现出复杂多变的态势，各个省级、区域电网之间的相互影响和依赖性逐渐加强，不确定因素在电网中造成的影响也在逐渐加深。因此随着特高压电网建设的逐步深入，全国实现了“一张网”的全覆盖态势，使得整个特高压电网面临着很多风险因素的威胁，因此对于特高压电网的建设既要采用科学的规划设计来保障运行的安全与稳定，还要采取一定的防范措施来避免风险的威胁，这对于保证特高压电网在今后能够后实现长久的稳定运行有着非常重要的实际意义。

1、影响特高压电网运行的风险因素种类及成因分析

在电力系统中，低电压等级的电网面临的风险主要是供电可靠性的降低，而对于特高压电网来说，系统在电网发生故障后能否及时切除故障点，减少事故范围扩大，保障特高压电网的安全稳定性才是重中之重。对特高压电网带来运行威胁的主要因素包括负荷侧风险、电源侧风险、特高压线路风险、高压电力设备以及相应的二次保护设备风险。其中高压电力设备以及特高压线路发生的故障是特高压电网面临的最主要风险威胁。一旦发生此类事故往往造成特高压电网系统发生线路过负荷、电压崩溃等连锁故障反应。

总体来说，本文将特高压电网在运行中的风险主要归纳为三类，主要包括：负荷侧与电源侧波动引起的潮流控制风险、安稳装置与继电保护装置稳定性风险以及特高压线路与高压设备的故障风险，下文将对上述风险以及成因进行详细分析。

1.1电网潮流控制风险因素

采用特高压电网能够实现扩区域、长距离的电能输送，这也是特高压电网具有的独特优势。为了使特高压电网能够实现安全运行，可以对跨区域电网进行联络线的功率控制。特高压电网的潮流控制在理论上可以通过各区域的调峰调频以及功率控制来实现，但是实际上由于各区域电网发电机结构各有不同，对于发电机组的调节能力各异，极易出现各区域电网之间对潮流的协调控制出现一定的困难。除此之外，风电、光伏等间歇性电源大规模接入电网也会对各区域电网负荷带来波动，而联络线的功率控制无法在短时间内做出有效反应，进而造成整个电网系统暂态或稳态平衡被打破。

1.2线路及设备故障引发的特高压电网失稳风险

特高压输电线路故障会造成线路出现过负荷以及功率失衡的后果，对电网的稳定性会造成非常大的影响。特高压电网故障主由内部和外部故障组成，造成外部故障的主要因素是极端自然天气、电气误操作等，内部故障主要是因为电气设备以及线路的绝缘老化造成。

特高压电网具有电压等级高、输送电能容量大的特点，因此一旦发生故障往往会造成严重的后果。首先，特高电网因故障出现波动会造成发电机功角摆动幅度增大，引起电网系统电压的突变或者功角的震荡；其次，因继电保护装置将故障通道从电网中切除后会造成其他非故障通道潮流的突变，造成电网系统电压出现超限现象，影响电网的静态稳定。最后，在电网潮流向非故障通道转移过程中有可能造成线路的过负荷跳闸，进而引起其他连锁故障的发生。同时特高压电网的次级线路之间容易形成电磁环网，一旦特高压电网因故障造成潮流升高，往往会引起次级线路的过负荷运行，进而造成特高压电网失稳风险的升高。

1.3安稳及继电保护装置稳定性风险

由于特高压电网系统结构复杂、电压等级高，因此继电保护以及安稳装置的配置较为复杂且数量较多，一旦这些二次设备发生故障，导致稳定性的降低，势必会对特高压电网的稳定、安全运行带来风险。

对于继电保护装置来说，其稳定性的风险主要来自于保护误动或拒动，如果在特高压电网中配置的保护过于简单，一旦仅有的一套继保装置失灵，会造成事故范围的扩大化。而安稳设备主要包括震荡解列、切负荷、低频减负载装置等电力系统自动装置，如果安稳装置出现误动或者失灵时，例如切负荷失灵或者容量不够时，会造成电网线路出现严重的过载，进而引发电网大面积跳闸停电等连锁故障。

2、控制特高压电网风险的解决策略

综上所述，特高压电网面临的风险类型复杂且无预知性，因此采取一定措施来加强对风险的可控性、降低损失，进而实现提高特高压电网运行的可靠性以及稳定性的目的，从以下几个方面来提高特高压电网的抗风险能力。

2.1强化安稳及继保装置性能

由于特高压电网的特殊性，因此需要配置安稳装置来保障对人们对特高压电网的可控性，在故障时切除部分发电机组或者负载，来维持电网整体不出现较大波动，因此安稳装置的稳定与否事关重大。在对特高压电网进行规划设计时应着重强化对安稳控制措施的配置及应用，并对安稳装置定期进行巡检，保障其运行状态始终处于良好。此外，特高压电网应配置多套继电保护装置，除主保护外还应注意对后备保护的配置，实现多位一体的保护策略，提高继电保护装置的可靠性。同时还应该强化安稳及继保装置的协调配置，保证特高压电网系统发生重特大事故时采取将必要措施来降低事故范围的扩大。

2.2优化电网架构及运行方式

对特高压电网的网架进行优化能够从根本上减少风险因素的威胁，在网架设计施工过程严格遵守电力系统安稳条例。同时，可以通过交直流的相互协调来提高特高压电网调控的能力，减少因大规模潮流转移而导致线路出现的过载威胁。对特高压电网运行方式的优化也可以使得电网达到规避风险的目的，通过科学制定系统的事故检修预案，减少因高风险检修方式引起的负荷转移及连带故障的出现。在风险可控的前提下充分的保证特高压电网检修工作的顺利完成。

2.3强化特高压电网风险的预警与管控

除了采取一定的技术措施来规避特高压电网的风险威胁外，电网主管部门还应该对风险的预警与管控工作采取足够的重视。一方面，特高压电网运行主管部门应建立事故预警机制和应急预案的制定，根据事故特点和等级进行科学合理的分类，同时制定行之有效的处理措施；一方面，加强对运行人员的管理和培训工作，使其对特高压电网系统面临的风险有正确的认识，严格按照运行规程的要求进行工作，避免因人为操作失误造成事故的发生，同时具备对事故类别进行判断的能力，能够在较短时间内完成对事故的处理，恢复特高压电网系统的正常运行，实现对特高压电网风险管控的常态化管理并将使工作流程达到标准化的要求。

3、结论

特高压电网的建设对于我国实现“西电东送”有着重大的推动意义，不但促进了沿海地区的经济发展，避免了这些地区承受的拉闸限电之苦，而且对于我国西北煤电基地的电力外送有着重要意义，实现了双赢的结果。但是由于特高压电网的复杂性而导致的各类风险因素也掺杂其中，给特高压电网的安全稳定运行带来不利影响。因此实现对特高压电网风险的人工管控和预防是十分必要的，以此来提高特高压电网抵抗事故风险的能力，保证特高压电网运行的安全、平稳和可靠，使其更好的为我国的民生和经济服务。

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作者简介

李鹏伟（1986），性别男，籍贯.山西省代县，工作单位.国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，学历.本科，职称.助理工程师.