地区电网运行方式安排分析
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地区电网运行方式安排分析
摘要:文章介绍了地区电网运行方式安排的一般原则,列举了220kV变电站、110kV变电站及35kV变电站运行方式及其考虑因素,并举例阐述地区电网变化后,其运行方式调整的思路。
关键词:地区电网;运行方式;
电网运行方式安排是指电网调度运行中,在满足电网安全稳定和对社会可靠供电的要求下,对电网结构的调整、 潮流的调整、机组出力的安排。合理的电网运行方式安排应满足在任一元件故障情况下,保护、开关及重合闸正确动作后,电网仍能保持功角稳定、频率稳定及电压稳定。电网运行人员安排电网运行方式时,应根据《电力系统安全稳定导则》相关原则开展工作,尤其是第一级安全稳定标准。
电网的运行方式可简单的划分为两种:一种是电磁环网运行方式,一种是辐射式运行方式。一般情况下,在高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强,需要保证输电能力或为保重要负荷而采取电磁环网方式,目前多见于省级及以上电网。辐射式电网结构相对简单,保护和自动化配置方便,而且供电电源故障,能通过备自投装置,转由另一电源供电,主要应用于网架相对完善的地区电网。
地区电网,主要由若干个220kV站点、110kV站点、35kV站点,以及它们之间的联络通道组成。通常情况下,一个220kV站点,通过辐射方式向多个110kV站点供电,再由110kV站点向35kV站点供电,形成一个小电网;各个小电网相对独立,电网之间经过一条或多条110kV或35kV通道连接。
220kV站点运行方式
1、一般情况下,220kV站点的220kV母线并列运行,通过多条220kV线路与其他站点连接,整个220kV电网为环网网络,任一线路或母线跳闸,并不影响系统的供电,可靠性相对较高。随着电网规模的不断增大,受短路电流和供电断面的限制,部分站点的母线也会采用分列运行方式或开环运行方式。
2、220kV站点的110kV母线通常采用并列运行方式(如图1所示),但需满足如下条件:
1)变电站站开关遮断容量满足要求;
2)主变容量满足 N-1 要求( 考虑过负荷能力) ;
3)继电保护配置、整定满足要求;
4)220 kV 母线合环运行或者主变 220 kV 侧运行于同一母线
图 1 220 kV变电站接线示意
3、110kV母线并列运行时,110kV出线间隔的挂接方式还得考虑如下因素:
1)为防止220kV或110kV单母线故障时导致站内电源全失,主变变中间隔应均匀分布在两段母线上;
2)向同一站点供电的两回及以上线路,应均匀分布在两段母线上;
3)电源输入线路应合理分布在两段母线上;
4)单电源线路应合理分布在两段母线上,同时需考虑母线N-1故障后,所造成的事故事件等级最小;
5)两段母线上的出线间隔数量应相对合理,同时使流经母联开关的电流值尽量小。 6)故障及检修安排,应最大限度的减少倒母线操作。
从图2和图3中可以看到,两段母线所挂的出线间隔数量,基本均匀;C站作为终端站点,其两回供电线路,分挂在不同的母线上;A站情况类似,但比C站多了一回电源回路,能实现多线备投;E站和G站,都是接在两个不同的220kV站点之间,可作为故障情况下紧急复电通道,因此分挂不同的母线;D站和F站由外部电源供电,但其备用供电回路分挂在不同母线;B站和H站,能实现远方备投功能,为提高可靠性,正常情况下由B站的两回线路并列供电,故上述两回线路同挂一段母线。上述各站点,在母线N-1故障下,均无变电站失压情况发生;在XX站全站失压时,仅C站会失压,其他均能备投至备用电源供电。
图 2 220 kV变电站110kV母线挂接方式
图 3 220 kV变电站供电区域图
110kV站点运行方式 早期的110kV站点多为单母线或单母分段(两段母线通过刀闸连接),正常情况下,刀闸在合上位置,运行方式较为单一;而新建的站点则多为单母分段(两段母线通过分段开关连接,见图4),无论是投线路备自投功能还是分段备自投功能,均能保证供电可靠性,方式调整灵活,而且大大的方便了检修方式安排及新设备并网启动。
110kV站点系统接线方式主要有如下几种方式:
1)通过一条110kV线路接入220kV站点或110kV站点;
2)通过二条110kV线路接入220kV站点或110kV站点(如图3中的C站);
3)通过一条或多条110kV线路接入220kV站点,同时通过一条或多条110kV线路接入另一个220kV站点或110kV站点;
前两种情况,该110kV站点属于终端站,尤其是第一种情况,母线或线路N-1即可造成变电站失压,供电可靠性差,一般应用于用户站或新建站点的临时过渡方式。第三种情况,该类型站点通过不同的通道获取电力供应,正常情况为“一主一备”的方式,当主供电源线路故障跳闸,通过110kV备自投装置,可瞬时将备供电源线路投入运行,确保电力供应的不间断。这属于110kV站点常规的接线方式,部分区域还能实现两个站点、甚至三个站点之间的备投方式。 图 4单母线分段110 kV变电站
35kV站点运行方式
35kV站点基本上都是单母线接线方式,早期35kV站点多为终端站,后期大部分能实现与其他站点的连接,运行方式安排和可靠性均有大幅的提高,情况与110kV站点相类似。随着电网建设的要求越来越高,该类型站点将越来越少,只有在部分偏远山区,且负荷不高的地方尚有存在的需要。
案例分析 图4为某新110kV站点站内接线图,本期工程将解口图3中的220kV XX站到110kV D站双回线路,接入K站,从而形成新的区域电网图(见图6)。
图6 区域电网图
线路解口前,该区域的运行方式为:WD线供D站,DF线供F站,XD甲乙线带压,D站投就地线路备投功能,F站投就地线路备投功能。
线路解口后,受影响的主要是D站和F站,片区内其他站点的供电方式无需更改,该区域的运行方式主要有如下几种:
1)WD线供D站,DF线供F站,DK甲乙线供K站,XK甲乙线带压,XF线带压,D站投就地线路备投功能,F站投就地线路备投功能,K站投分段备投功能;
2)WD线供D站,DF线供F站,XK甲乙线供K站,DK甲乙线带压,XF线带压,D站投就地线路备投功能,F站投就地线路备投功能,K站投分段备投功能;
3)WD线供D站,DF线供F站,DK甲乙线供K站,XK甲乙线带压,XF线带压,D站和F站投远方备投功能,K站投分段备投功能;
4)WD线供D站,DF线供F站,XK甲乙线供K站,DK甲乙线带压,XF线带压,D站和F站投远方备投功能,K站投线路备投功能;
各方案的分析对比如下: 1)方案1中,WD线路故障后,F站可以备投至XF线路供电,但D站由于没有备供线路,将会失压,同时,由于K站投分段备投功能,且两回供电线路均来自D站,因此也会失压。
2)方案2中,WD线路故障后,D站和F站均能备投至备供线路供电,而由于XK甲线和乙线分挂不同的母线,XX站单母线故障下,也不会造成变电站失压。但是,考虑到XX站属于户外GIS站,历史运行经验来看,设备故障率挺高,而且XK甲乙线为同沟敷设电缆,双回线路同跳情况也会发生,故K站依然存在一定的失压风险。
3)方案3中,WD线路故障,D站和F站通过远方备投至XF线路供电,而此时K站备自投不会动作,当D站备投成功后,K站即恢复供电;但该方案无论故障前还是故障后,均由单一线路供3个站点,并不利于线路供电可靠性和经济性。
4)方案4中,WD线路故障,D站和F站通过远方备投至XF线路供电,XK甲乙线故障,K站可以备投至DK甲乙线供电,基本综合了方案2和3的优点,同时又避免了线路重载和站点失压的风险。
综上所述,110kV XD甲乙线解口接入K站后,该片区的运行方式安排存在多个版本,通过对比各个不同的调整方案,综合权衡供电可靠性、供电裕度、方式灵活性、故障后果等等因素,最终确定采取方案4最为合理,同时,需要指出的是,采用该方式,XX站的母线挂接方式需进行调整,XD甲乙线同挂2M母线(需与XF线路错开不同母线)。
结语
随着经济的发展及人民生活对于电力供应要求的不断提高, 在安排地区电网运行方式时更应严格遵守相关规程规定,同时应不断探索新的方式和方法,以更科学、更智能的手段开展方式安排工作。另外,还需关注中长期方式研究工作,挖掘地区电网存在的问题,为坚强电网的规划与建设出谋献策。