500 kV北部电网完善工程实施改接过程对山西电网运行影响分析

芦晓辉，薛志伟，孟 涛

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

0 背景

山西北部电网包括大同电网、朔州电网、忻州电网，目前通过五寨-固贤双回线路+朔州-云顶山单回线路+忻州-侯村双回线路共5回500 kV线路与山西中南部电网联络，通过大房3回线路+神保双回线路共5回500 kV线路与华北主网联络。

神头二电厂处于山西电网北电南送与西电东送通道的枢纽位置，现有装机容量4×500 MW，500 kV出线8回，分别至雁同2回、朔州2回、忻州2回、保北2回。截止2017年底，神二电厂500 kV母线三相短路电流已超过62 kA，接近开关额定遮断容量63 kA。

鄂尔多斯-北岳-保定-海河1000 kV特高压交流通道已于2016年底投产。目前，位于山西的北岳特高压站仍无配套电源，无法发挥特高压电网送电通道作用。

实施山西北部500 kV电网完善工程可解决神头二电厂500 kV母线短路电流超标问题，降低神头二电厂在电网中的枢纽位置，使厂网界限清晰，保证鄂尔多斯-海河特高压通道电力可靠供应。

1 山西北部500 kV电网完善工程方案

山西北部500 kV完善工程实施方案如下。新建神头500 kV开关站，原神头二电厂升压站8回500 kV线路的其中6回倒接至神头开关站，形成神头开关站-雁同双回、神头开关站-忻州双回、神头开关站-保北双回，同时利用神泉电厂-朔州双回部分线路形成神头开关站-朔州的双回500 kV线路。神头二电厂1号、2号2×500 MW机组以双回线路接入北岳交流特高压站。神头二电厂3号、4号2×500 MW机组利用原有的神头二电厂-朔州的双回500 kV线路并入朔州站。神泉电厂2×600 MW机组以双回500 kV线路接入雁门关站。山西北部500 kV完善工程实施前后北部电网联络图如图1、图2所示。

图1 山西北部电网联络示意图

图3 山西北部电网联络示意图

图2 山西北部电网联络示意图

2 山西北部500 kV电网完善工程实施过程对电网运行影响分析

本工程停电过渡改接方案复杂，涉及神雁双、神保双、神忻双等重要通道线路同停，以上线路同停使山西主网架严重削弱，给电网运行造成极大不利影响。其中神雁双同停对电网运行影响最大，以下分三方面论述神雁双同停特殊方式对电网运行影响。

2.1 计算条件

山西9回500 kV线路外送华北主网电力12500 MW，1000 kV长南特高压南送华中电力2000 MW，雁淮直流送华东电力4500 MW。

山西直调用电负荷29700 MW，大同地区网供负荷1700 MW。开机组合方式按照冬季供热期间典型方式安排。

基于2018年冬季山西电网网架，采用中国电力科学研究院的中国版BPA潮流程序（6.006） 进行计算。

故障切除时间：故障切除时间为故障发生起始（0"） 至断路器断弧的时间，主要包括保护动作时间、中间继电器时间及断路器全开断时间等。一般按照下列原则选取故障切除时间：500 kV线路近端、远端故障切除时间均取0.1"。

2.2 潮流分析

神雁双检修前，神雁双潮流2430 MW、雁湖双潮流1886 MW、大房三潮流4118 MW、神保双潮流3402 MW、阳桂双潮流2646 MW、潞辛双潮流2358 MW。

神雁双同停基础方式，雁湖双潮流3422 MW，雁湖双N-1、雁湖另一线路潮流达2941 MW，过载13%，不满足运行要求。神雁双同停方式需要将雁湖双潮流控制在3000 MW以内。

基于基础开机方式停塔山1台600 MW机组，雁湖双潮流3026 MW，压运行控制极限运行。

2.3 稳定分析

基于雁湖双潮流3026 MW方式，进行近区500 kV线路N-2稳定分析。发生雁湖双N-2，大同电网机组功角失稳。

继续停大同区域机组，直至大同区域风电、光伏出力均为0，京隆双机停运，同时再安排大同区域机组停机或降出力约800 MW时，即大同电网送出断面“大房三回+雁湖双回”≤3000 MW时，发生雁湖双N-2故障，电网可保持稳定运行，大房三回线等相关线路潮流在合理范围内。

该边界条件下，大房三潮流2344 MW、神保双潮流2532 MW、阳桂双潮流2574 MW、潞辛双潮流2902 MW，山西外送华北9回线通道潮流约10000 MW。

该方式下发生大房N-2、神保N-2、大雁N-2等故障，电网可保持稳定运行，相关线路潮流在合理范围内。

2.4 大同地区电力平衡及新能源消纳分析

高峰时段，考虑大同负荷1700 MW，大同地区省调供热机组全开压下限运行，合计出力1685 MW时，可满足稳定限额要求。开机组合详见表1。

表1 高峰时段，大同地区机组开机组合表 MV

低谷时段，根据运行经验，考虑大同峰谷差率30%，低谷负荷1190 MW，低谷方式若大同二电厂参与调峰，则可保证山西省调供热机组全开压下限运行。

由上述分析可知，在神雁双同停期间，可勉强保证大同地区供热开机需求，但供热机组需要全天压供热下限运行，届时大同地区全天无新能源消纳能力。

2.5 分析小结

500 kV北部电网完善工程实施过程中，神雁双同停期间网架最为薄弱，对山西主网运行影响最大。通过对该特殊方式进行潮流、稳定计算及电力平衡、新能源消纳分析，得出以下运行控制结论：一是控制大同电网送出断面“大房三回+雁湖双回”≤3000 MW；二是若在负荷低谷期间大二电厂参与调峰，则大同区域山西省调供热机组可保证全开，但需要全天压供热下限运行；三是检修期间新能源消纳能力为0；四是山西外送华北九回线能力约10000 MW。

3 结论

鉴于500 kV北部电网完善工程实施过程复杂，对山西电网乃至华北主网潮流、稳定、电力平衡、新能源消纳等电网运行方方面面将造成重大影响。若条件允许，建议工程切改实施过程最好可避开供暖期及大风期，尽量减小设备同停时间，控制各种因素，将电网风险降至最低，避免电网切改工作对电厂开机、民生供暖、清洁能源消纳造成不利影响。