500 kV 西电东送通道调整后阳泉地区电网稳定特性分析研究

2022-06-28郝鑫杰

山西电力 2022年3期

郝鑫杰，刘洋，边伟

（国网山西省电力公司，山西太原 030021）

0 引言

2019 年，中共中央全面深化改革委员会第八次会议审议通过的相关文件，进一步明确了山西国家电力外送基地战略定位，并支持山西结合电力市场需求变化，有序推进电力外送通道建设；2020 年12 月30 日山西审议通过的《关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划》和《2035 年远景目标的建议》，对山西电网的发展提出了新的目标和要求。十四五期间，山西电网结构将逐步形成四交一直特高压交直流互联运行的大型外送型电网。作为西电东送通道调整工程的一部分，阳桂通道调整的具体方案为：断开500 kV 阳泉至桂山双回线路，汇集西上庄132 万kW（2×66 万kW）、明泰70 万kW（2×35 万kW），合计202 万kW 机组，在阳泉站旁利用阳桂双回500 kV 输电通道点对网输电。该工程实施后，500 kV 阳泉站与主网连接出线由4 回减少为2 回，使得500 kV 侯阳双回线N-2 后，阳泉站与松溪站失去与主网的联系，区域网架严重破坏，可能带来新的稳定问题。阳泉电网的特征为：火电机组及新能源装机容量大，电网负荷小，是典型的外送型地区电网，网内部分站点的短路电流超标严重[1]。基于此，在保证电网安全可靠供电的基础上统筹解决短路电流超标及电网稳定问题是本文研究的重点。

1 基础条件

1.1 阳桂通道调整前后网架变化情况

阳桂通道调整前后网架结构如图1 与图2 所示。对比解环前后阳泉局部电网变化情况可知，由于500 kV 阳桂双回线的断开，失去了1 条外送河北南网通道。阳泉区域的盈余电力，由500 kV 侯阳双回线+220 kV 海白双回线+220 kV 阳鹿双回线+220 kV 阳岩线+220 kV 阳昔线构成的电磁环网联合送出。当高一级电压等级的通道失去时，潮流大幅转移至低电压等级通道，易造成低电压等级断面过载及地区电网内部机组暂态失稳的风险[2]。

图1 解环前阳泉地区电网主接线图

图2 解环后阳泉地区电网主接线图

1.2 阳桂通道调整前后短路电流计算分析

短路电流计算采用中国电力科学研究院开发的SCCP 程序，考虑阳泉电网220 kV 及以上设备为全接线方式，计算时间段内山西电网所有机组满出力全开机方式运行，程序计入了新能源机组对短路电流的贡献。计算结果如表1 所示。

由表1 可知，阳泉电网220 kV 厂站相对密集，阳光电厂短路电流超标。综合考虑断开线路最少及抑制效果最佳的原则[3]，分别采取以下两项措施：措施一为断开220 kV 阳红双回线（当前运行方式），措施二为断开220 kV 阳红一回线+断开220 kV 阳鹿一回线。采取措施一后220 kV 厂站三相短路电流如表2 所示，采取措施二后220 kV 厂站三相短路电流如表3 所示。

表1 阳泉电网部分220 kV 厂站三相短路电流表

由表2 与表3 可知，这两项措施虽都可解决阳光电厂短路电流超标问题，但措施一相较于措施二减少幅度更大，对网架的破坏严重。

表2 采取措施一后220 kV 厂站三相短路电流表

表3 采取措施二后220 kV 厂站三相短路电流表

2 阳泉电网稳定特性研究

本文分别基于短路措施一和措施二开展阳泉电网稳定特性研究。电网稳定特性的因素主要包括电网结构、开机方式及电网参数等[4]。为明确不同因素对稳定特性的影响，具体进行以下分析。

2.1 断开220 kV 阳红双回线

阳泉区域新能源大发方式下，220 kV 海白双回线420 MW（满载），220 kV 阳红双回线断开，该方式下阳泉主变压器上送1 100 MW，500 kV 侯阳双回线潮流1 338 MW。该方式下的潮流情况如图3 所示。

图3 220 kV 海白双回线满载+断阳红双回线潮流示意图

该方式下，发生500 kV 侯阳双回线N-2，500 kV潮流大幅转移至220 kV 电压等级通道，阳泉区域机组功角失稳，220 kV 海白双回线、阳鹿双回线等线路过载。

综上可知，500 kV 阳桂双回线解环后，采取断220 kV 阳红双回线，能够大大降低阳光电厂的短路电流，但该措施对电网结构破坏大，系统稳定水平低，易引发系统稳定性问题。

2.2 断开220 kV 阳红一回线+阳鹿一回线

阳泉区域新能源大发方式下，220 kV 海白双回线435 MW（负载率103%），220 kV 阳红双回线断一回+220 kV 阳鹿双回线断一回，该方式下阳泉主变压器上送1 090 MW，500 kV 侯阳双回线潮流1 370 MW。该方式下的潮流情况如图4 所示。

图4 220 kV 海白双回线满载+断阳红一回+断阳鹿一回潮流图

该方式下，发生500 kV 侯阳双回线N-2 后，系统保持稳定。220 kV 海白双回线等线路过载严重，需采取切除机组及控制新能源出力的措施，保证相关线路不过载。故障前后220 kV 线路潮流如表4 所示。

表4 故障前后220 kV 线路潮流表

3 故障后220 kV 线路过载限制措施

通过合理优化网架可以使得阳泉电网在发生500 kV 侯阳双回线N-2 故障后，不发生暂态稳定失稳风险，但故障后220 kV 线路的严重过载是调度运行面临的重大问题。本文通过潮流计算的方法给出切除不同机组对降低过载线路的灵敏度，依据灵敏度高低，给出不同组合下的切机方案。

3.1 切机灵敏度

该电网结构下，220 kV 海白双回线过载最严重，本文着重研究切除阳泉电网内不同位置、不同类型电源后对减轻220 kV 海白双回线潮流的灵敏度。其中，傅庄与邓庄为光伏汇集站，两站分别汇集光伏装机容量为500 MW。不同切机措施下的灵敏度如表5 所示。从表5 可以得出，切机灵敏度排序前三的依次是阳煤电厂、阳光电厂、邓庄光伏汇集站。