安徽电网“十二五”期间短路电流限制措施研究

李应闯，李宏仲，邱文平，张旭昶，范宏，吕风磊

（1.上海电力学院电气工程学院，上海 200090；2.国网福建省电力有限公司南平供电公司，福建南平353000；3.安徽省电力科学研究院，安徽合肥 230022；4.国网山东省电力公司东营供电公司，山东东营 257091）

安徽电网“十二五”期间短路电流限制措施研究

李应闯1，李宏仲1，邱文平2，张旭昶3，范宏1，吕风磊4

（1.上海电力学院电气工程学院，上海 200090；2.国网福建省电力有限公司南平供电公司，福建南平353000；3.安徽省电力科学研究院，安徽合肥 230022；4.国网山东省电力公司东营供电公司，山东东营 257091）

随着特高压输电工程和皖北大电源集中投产，短路电流成为困扰安徽电网安全稳定运行的重要因素。在华东电网“十二五”规划网架下，对安徽电网2014年、2015年短路电流超标厂站进行分析，并从调整运行方式、改变网架结构和串联电抗器3方面提出短路电流限制措施。通过BPA仿真计算，从短路电流限制效果、静态安全分析及供电可靠性3方面考虑，得到最佳方案。

特高压输入工程；短路电流；限制措施；安徽电网

目前安徽电网通过4回500 kV线路同江苏电网相连，通过3回500 kV线路同浙江电网相连。根据当前全国电网总体形势以及安徽“皖电东送”战略目标的实施，“十二五”期间将在安徽电网内规划1 000 kV特高输电落脚点[1-2]。待特高压工程淮南站、皖南站建成后，同安徽皖南500 kV电网相连，共同组成“皖电东送”通道。

近年来，随着安徽电网输变电工程和电源大量的投运，在满足电网外送需求的同时，电网的短路电流水平也迅速提高。特别是在“十二五”期间皖北大电源集中投运后，安徽电网短路电流势必会进一步增长，短路电流超标问题成为影响电网稳定运行的关键因素[3-5]。目前华东电网采用的短路电流限制措施主要有：调整运行方式、改变网架结构和串联电抗器[6-8]。本文对“十二五”规划网架下的安徽电网进行短路电流情况分析，并从上述3种短路电流限制措施入手，研究其短路限制措施。

1 安徽电网短路电流分析

近几年来，随着“十二五”期间输变电工程电源工程的集中投产，安徽电网500 kV线路联络越来越紧密[9-10]。而且按淮沪特高压工程投产计划，2014年特高压站点淮南站、皖南站投产，安徽省外送电能50%以上由特高压输电工程承担，致使部分500 kV线路成为省内输电通道。安徽电网是华东电网的重要送端系统，随着特高压电网的投运，其500 kV电网进一步得到完善，出现大量的500/220 kV电磁环网，造成其短路水平不断提高。此外，为了满足浙江电网和上海电网的电能需求，“十二五”期间袁庄电厂和平圩三期、宿州电厂和宿东电厂等皖北电源集中投产，造成安徽电网短路电流水平进一步增加，部分厂站短路电流更是存在短路电流超标的风险。

本文依据2014、2015年华东规划网架，以其夏季高峰运行方式数据为计算基础，利用BPA仿真软件，对安徽电网短路电流水平进行扫面。表1、表2分别给出2014—2015年安徽电网部分厂站短路电流超过额定遮断电流（220 kV、500 kV母线遮断电流依次为50 kA、63 kA）60%的计算结果。

表1 500 kV母线短路电流计算结果Tab.1 Calculation results of 500 kV busbar short-circuit current

表2 220 kV母线短路电流计算结果Tab.2 Calculation results of 220 kV busbar short-circuit current

由表1、2可以看出，特高压站投运后，安徽电网整体厂站短路电流呈增长趋势。从表1可知，500 kV母线短路电流超过遮断电流60%的厂站有5个，并没有出现短路电流超标现象，但2015年当涂站短路电流达到60.91 kA，接近遮断电流。

由表2可知，220 kV母线短路水平较高，主要集中在芜湖、合肥、淮北等地区，其中短路电流超过45 kA的厂站有繁昌站、肥西站以及濉溪站。从短路电流值来看，肥西站在2014年短路电流值就已经超过额定遮断电流，2015年随着肥南站的投运，短路电流进一步增加到54.89 kA；濉溪站短路电流从48.54 kA增加到51.05 kA，2015年超过额定遮断电流。此外，从表2还可以看出，楚城、繁昌、颍州、官山和禹会等500 kV站点220 kV母线短路电流值超过三相短路电流值。特别是2015年繁昌站单相短路电流值达到49.34 kA，接近额定遮断电流。可见，220 kV母线单相短路电流水平也是影响安徽电网正常运行的重要因素。

综上分析，制约安徽电网安全运行的主要是220 kV母线短路电流水平。本文以繁昌站、肥西站以及濉溪站为研究对象，寻找最佳短路电流限制方案。

2 安徽电网短路电流限制措施研究

在限制短路电流水平的同时，必须考虑到安徽电网的整体输供电能力[11]。故在研究500 kV肥西站、濉溪站及繁昌站短路电流控制措施时，从调整运行方式、改变网架结构和串联电抗器入手，采取电磁环网解环、开断线路、母线分裂运行以及中性点加装小电抗等措施。

2.1 肥西站

肥西站位于合肥电网，属于枢纽变电站，接线图如图1所示。

图1 肥西站周围厂站接线图Fig.1 Wiring diagram of stations and plants around Feixi station

2.1.1 分层分区

截至2013年，合肥、安庆、六安三地区电网通过500 kV和220 kV线路合环运行，其中合肥电网与安庆电网通过云谷—庐江双回220 kV线路联络。有表2可知，可以看出合肥电网整体短路水平偏高，尤其是肥西站。方案1：打开合肥、安庆电网区域联络线。

2.1.2 开断线路

肥西站作为合肥电网枢纽站，包括7回500 kV进线，10回220 kV出线。为保证合肥电网的供电可靠性，振宁站和紫云站均有3路电源进行供电。方案2：竹振双线、莲紫双线解列。

2.1.3 母线分裂运行

肥西站拥有2台主变，经计算主变贡献短路电流共21.44 kA。方案3：肥西站2台主变分裂运行。兼顾考虑合肥电网供电可靠性以及系统电气联系，提出方案4：肥西站220 kV母联加装5 Ω小电抗。

表3给出了各方案下短路电流限制效果，均限制在50 kA以内，显然均为可行方案。

表3 肥西站短路电流限制效果Tab.3 Limiting effect of short-circuit current of Feixi station kA

以2014、2015年规划数据为基础，进行潮流计算和N-1/N-2校核。经计算，存在如下问题：

1）2014年方案1下肥西主变N-1时会造成汉游双线过载且局部地区出现低压问题，500 kV线路N-2时会造成汉游双线潮流加重，个别情况出现过载；2015年，当高峰负荷N-1时文都、双岭及敬亭主变均会发生过载，皋肥线路N-2时，汉游双线潮流过载。

2）2014年方案2下会造成东螺双线潮流压力增加，同时500 kV线路N-2和220 kV线路N-1时，东螺双线、云紫双线、汉游双线、庐云双线及滨锦双线出现过载问题。

3）2014年方案3下，当肥西主变N-1时会造成东螺双线、贾螺双线过载；2015年，皋文双线N-2时，东螺双线、云紫双线、汉游双线、庐云双线及肥莲双线出现过载问题；此外，还影响合肥地区供电可靠性。

4）2014年方案4对合肥电网潮流及供电可靠性影响不大；2015年，当肥西主变N-1时，造成汉游双线过载。

综上所言，从短路电流限制效果和静态安全分析结果来看，推荐2014年、2015年分别采用方案4和方案2。

2.2 濉溪站

濉溪站位于淮北电网，为皖北电厂集中地区，其接线图如图2所示。

图2 濉溪站同周围厂站接线图Fig.2 Wiring diagram of stations and plants around Suixi station

根据肥西站短路限制措施制定原则，针对濉溪根据肥西站短路限制措施制定原则，针对濉溪站的实际情况制定如下方案。

方案1：淮北宿州解环（濉埇双线解列）。方案2：濉铚双线解列。

方案3：濉溪站220 kV母线分裂运行。

方案4：濉铚双线加装20 Ω串抗。

方案5：濉溪站220 kV母联加装5 Ω小电抗。

表4给出各方案下短路电流限制效果和产生的影响。

由表4可知，各方案均将短路电流限制在50 kA，短路电流值最大的为方案4。潮流计算时，方案1会造成2015年高峰负荷下，虎山电厂送出线超过其热稳定极限。N-1/N-2校验时，方案2、3会出现线路潮流过载问题。故综合短路电流限制效果、静态安全分析以及可靠性3方面因素，濉溪站220 kV母联加装5 Ω小电抗为最佳方案。

2.3 繁昌站

繁昌站接线图如图3所示，且不同于肥西站、濉溪站，其单相短路电流超过其三相短路电流值，且接近额定遮断电流。针对繁昌站特殊情况，制定如下方案。

表4 濉溪站短路电流限制效果以及产生影响Tab.4 Limiting effect and impact of short-circuit current of Suixi station

图3 繁昌站同周围厂站地理接线图Fig.3 Wiring diagram of stations and plants around Fanchang station

方案1：繁月双线解列。

方案2：繁昌站220 kV母联加装5 Ω小电抗。

方案3：繁昌站1号、2号主变中点加装12 Ω小电抗。

短路电流限制效果及影响如表5所示。

从表5可以看出，方案1至3均有一定的短路电流限制作用，但方案1、2从网架结构和运行方式方面同时限制三相和单相短路电流，并没有从根本上解决单相短路电流大于三相短路电流的问题。方案3通过增加零序阻抗值，从而达到限制单相短路电流的作用。综合静态安全分析，建议2014年、2015年采用方案3。

表5 繁昌站短路电流限制效果以及产生影响Tab.5 Limiting effect and impact of short-circuit current of Fanchang station

3 结论

随着特高压站淮南和皖南站投运和皖北电源集中投产，造成安徽电网短路水平不断增长，尤其是肥西站、濉溪站及繁昌站220 kV母线短路电流，已近接近或是超过额定遮断电流。本文从分层分区、开断线路、串联电抗器、母线分裂运行以及变压器中性点经小电抗接地等方面进行其短路电流限制措施研究，推荐措施如表6所示。

表6 推荐措施表Tab.6 Table of recommended measures

[1]姚颖蓓，缪源诚，庄侃沁，等.华东特高压交流工程投产初期500 kV短路电流控制策略研究[J].华东电力，2014，42（12）:2775-2778.YAO Yingbei，MIAO Yuancheng，ZHUANG Kanqin，et al.500 kV short-circuit current control strategy in the initial operation stage of east China grid UHV AC transmission project[J].East China Electric Power，2014，42（12）:2775-2778（in Chinese）.

[2]廖国栋，谢欣涛，侯益灵，等.特高压接入湖南电网后500 kV母线三相短路电流超标问题分析[J].高电压技术，2015，41（3）:747-753.LIAO Guodong，XIE Xintao，HOU Yiling，et al.Analysis on the problems of three-phase short-circuit current overlimited of 500 kV bus when UHV connected to Hunan power grid[J].High Voltage Engineering，2015，41（3）: 744-753（in Chinese）.

[3]中国电力科学研究院.PSD SCCPC电力系统短路电流程序用户手册[R].北京:中国电力科学研究院，2009.

[4]曹炜，王永生，张文青，等.电力系统短路电流直流分量及其对断路器开断能力的影响[J].电网技术，2012，36（3）:283-288.CAO Wei，WANG Yongsheng，ZHANG Wenqing，et al.Analysis on DC component in short-circuit current of power grid and its influence on breaking ability of circuit breakers[J].Power System Technology，2012，36（3）:283-288（in Chinese）.

[5]叶圣永，程超，唐权，等.基于BPA的短路电流计算模式研究[J].电力系统保护与控制，2015，43（18）:138-143.YE Shengyong，CHENG Chao，TANG Quan，et al.Research on calculation mode of short-circuit current based on BPA[J].Power System Protection and Control，2015，43（18）:138-143（in Chinese）.

[6]张永康，蔡泽祥，李爱民，等.限制500 kV电网短路电流的网架调整优化算法[J].电力系统自动化，2009，33（22）:34-39.ZHANG Yongkang，CAI Zexiang，LI Aimin，et al.An optimization algorithm for short-circuit current limitation of 500 kV power grid by adjusting power grid configuration[J].Automation of Electric Power Systems，2009，33（22）:34-39（in Chinese）.

[7]朱峥，李帅虎，李一泉，等.在线短路电流计算精确等效模型研究[J].电网与清洁能源，2016，32（1）:42-46.ZHU Zheng，LI Shuaihu，LI Yiquan，et al.A study on accurate equivalent model of short circuit current calculation[J].Power System and Clean Energy，2016，32（1）: 42-46（in Chinese）.

[8]郭婷婷，文习山，杨琪.计及回流电流和分流电流影响的接地参数分析计算[J].电磁避雷器，2016（1）:84-90.GUO Tingting，WEN Xishan，YANG Qi.Analysis and calculation of grounding parameter considering the effect of return current and partial current[J].Insulators and Surge Arresters，2016（1）:84-90（in Chinese）.

[9]李鹏，高飞，刘朴，等.一种用于合成试验中预测短路电流零点的方法[J].高压电器，2014，50（7）:57-62.LI Peng，GAO Fei，LIU Pu，et al.Method for forecasting current zero point in synthetic short circuit test[J].High Voltage Apparatus，2014，50（7）:57-62（in Chinese）.

[10]王丽君，刘卓.干式空心串联电抗器耐受短路电流能力计算[J].电力电容器与无功补偿，2014，35（4）:44-48.WANG Lijun，LIU Zhuo.Calculation of withstand short circuit current ability of dry core series reactor[J].Power Capacitor&Reactive Power Compensation，2014，35（4）: 44-48（in Chinese）.

[11]冯煜尧，祝瑞金，庄侃沁，等.华东电网短路电流计算标准研究[J].华东电力，2012，40（1）:74-78.FENG Yuyao，ZHU Ruijin，ZHUANG Kanqin，et al.Short-circuit current calculation standard for east China power grid[J].East China Electric Power，2012，40（1）: 74-78（in Chinese）.

（编辑 冯露）

Research on Limiting Measures of Short-Circuit Current in Anhui Power Grid in the Twelfth Five-Year

LI Yingchuang1，LI Hongzhong1，QIU Wenping2，ZHANG Xuchang3，FAN Hong1，LÜ Fenglei4
（1.College of Electrical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China；2.Nanping Power Supply Company，State Grid Fujian Electric Power Company，Nanping 353000，Fujian，China；3.Anhui Electric Power Research Institute，Hefei 230022，Anhui，China；4.Dongying Power Supply Company，State Grid Shandong Electric Power Corporation，Dongying 257091，Shandong，China）

With the commissioning of UHV transmission project and large-sized power plants in northern Anhui，the short-circuit current has become a major risk factor constraining the safe and stable operation of Anhui power grid.In this paper，firstly，the short-circuit current of Anhui power grid under the Twelfth Five-Year Guideline network of East China power grid is analyzed，and limiting measures are proposed through adjusting the operation mode，changing the network configuration and series reactors.Through the BPA simulation，the optimal scheme is obtained from three aspects of short circuit current limiting effect，static security analysis and power supply reliability.

UHV transmission project；short-circuit current；limited measures；Anhui power grid

国家自然科学基金资助项目（51307104）。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（51307104）.

1674-3814（2016）10-083-05

TM713

A

2016-03-14。

李应闯（1991—），男，硕士研究生，研究方向为电力系统分析运行；

李宏仲（1977—），男，博士，副教授，研究方向为电力系统电压稳定、电网规划；

邱文平（1989—），男，工程师，研究方向为电力系统可靠性。