电网发展是电力工业发展的客观规律,是世界电力工业所走的共同道路。目前我国电网发展的中长期目标是实现全国大区联网。联网运行具有很多优越性,但也存在一定问题,其中最主要的就是联网后的安全稳定性问题。当电网发生稳定破坏事故时,停电的波及范围可能要大得多,因此要重点研究大电网的安全稳定性问题。按照国家电力公司的要求,华北、东北两大电网将于2000年联网,这是我国实现大区联网的第一步,对我国电网发展意义重大,需要对其进行深入细致的研究,为联网运行提供准确可靠的依据。
电网发展是电力工业发展的客观规律,是世界电力工业所走的共同道路。目前我国电网发展的中长期目标是实现全国大区联网。联网运行具有很多优越性,但也存在一定问题,其中最主要的就是联网后的安全稳定性问题。当电网发生稳定破坏事故时,停电的波及范围可能要大得多,因此要重点研究大电网的安全稳定性问题。按照国家电力公司的要求,华北、东北两大电网将于2000年联网,这是我国实现大区联网的第一步,对我国电网发展意义重大,需要对其进行深入细致的研究,为联网运行提供准确可靠的依据。
1 华北、东北两大电网联网概述
2000年华北电网与东北电网将进行联网,联网点在华北迁西500 kV变电站和东北绥中电厂,迁西至绥中500 kV联络线长166 km。联网前华北500 kV主网为环状型结构,电力由西向东输送,东北500 kV主网为长链通道式结构,电力由北向南输送。联网后的系统(下称联合电网)总装机容量为68 850 MW,负荷水平为49 919MW。其中华北电网装机容量为38 847 MW,占联合电网的56.42%;负荷水平28 709 MW,占联合电网的57.51%。东北电网装机容量为30 003MW,占联合电网的43.58%;负荷水平21 210
MW,占联合电网的42.49%。联网初期基本为纯联网性质,互为备用以及事故时的紧急支援。但在实际运行中考虑到联络线上会有潮流波动,因此将重点研究联络线0 MW潮流、送受300 MW潮流和送受600 MW潮流方式。
2 系统稳定分析条件
(1)本计算所用数据为:华北网2000年规划数据,含500 kV、220 kV和部分110 kV系统;东北网2000年规划数据,含220 kV及以上系统。
(2)在本计算中发电机模型采用经典Eq恒定模型;负荷模型采用40%恒定阻抗、60%恒定功率综合特性表示。
(3)计算程序采用已在各大电网广泛使用的、由国家电力公司电力科学研究院引进、开发的BPA潮流、暂态稳定计算程序。
(4)计算中单一故障指单回线三相永久性故障单回线三相掉闸,严重故障指单回线三相永久性故障双回线三相同时掉闸。
(5)500 kV线路保护整定时间为单一故障和严重故障均按0.1 s跳线路两侧三相开关,单相瞬时故障考虑快速重合闸,重合闸时间为0.6 s;220kV线路保护整定时间为单一故障和严重故障均按0.15 s跳线路两侧三相开关;切机时间为切机信号发出后延时0.2 s切除发电机组。
3 两大电网联网后对华北主网安全稳定
性的计算分析
首先对联网点附近唐、承、秦地区220 kV线路按联络线0 MW潮流、送受300 MW潮流、送受600 MW潮流方式全部进行了安全稳定校核,双回线路按严重故障,单回线路按单一故障考虑,系统均能保持稳定。
按2000年网架结构考虑,沙岭子电厂为8台 300 MW机组,加上下花园电厂400 MW,张家口地区总装机容量达到2 800 MW,扣除厂用电和地区负荷(按平均负荷450 MW考虑),大约需要送出2 100 MW电力。为了保证能够全部送出这些电力,需要对张家口地区进行开环,开环方式为断开上花园至侯家庙220 kV双回线,断开沙岭子至张家坊500 kV单回线和220 kV双回线,断开榆林至张家坊220 kV单回线,在开环方式下校核严重故障沙昌线的安全稳定性水平。此情况下华北主网主要线路安全稳定性分析结果见表1。
从表1可以看到,联网后华北网主要线路大房线、沙昌线及丰张线的稳定极限均有不同程度的下降,大房线从联网前的1 670 MW下降到了联网后的1 427~1 458 MW,平均下降约14%;张家口地区合环方式下沙昌线从联网前的1 444MW下降到联网后的1 176~1 280 MW,平均下降约15%,丰张线的单瞬极限基本不变;而张家口地区开环方式下沙昌线送电能力在联网后东北向华北送电时也有所下降,不能保证送出张家口地区的全部电力,丰张线的单瞬极限则与联络线上送受功率大小有关,联络线上潮流愈大,丰张线送电能力愈低,约降低4%。同时从表1还可以看到,大房双回线送电能力和沙昌双回线送电能力在华北网向东北网送电时比其受电时要高。
由于联网运行降低了大房双回线和沙昌双回线的稳定极限,使华北网西电东送的送电能力受到影响,必须采取措施,保证大同二电厂和沙岭子电
厂所发电力能够全部送出。从上面计算可以看到,张家口地区开环运行基本可以满足沙岭子电厂电力全部送出的需要,而对大房双回线在联络线为0MW潮流、华北向东北送300 MW潮流和华北向东北送600 MW潮流方式下进行切机计算,可以发现,联络线0 MW潮流方式下只要联切大同电厂2台机组(至少1台为500 kV侧机组),而后两种方式则只要切除1台500 kV侧机组,即可满足山西电网外送电力1 500 MW的需要。
考虑顺迁线检修方式,东北电网只能通过唐、承、秦地区经蓟线—北寺双回线、韩城—汉沽双回线、韩城—宁河单回线等5条220 kV线路与华北电网联网,此时大房线、沙昌线的稳定极限如表2所示。
计算得知,联网后迁绥线检修方式下,对大房线单一故障稳定极限基本没有影响,而沙昌线严重故障稳定极限(合环方式下)有一定的下降,约下降了3%~8%,尤其是华北网从东北网受电时下降较多。
大区联网的目的之一是实现资源优化配置,从经济效益出发,考虑唐、承、秦地区小发电方式的特殊情况,此时由于该地区发电出力较少,无功不足,电压支撑下降,220 kV电压普遍很低,需要调整其无功负荷以提高本地区电压才能进行计算。在这种方式下,以华北向东北送电600 MW为例,大房线的稳定极限为1 428 MW,但此时绥 中500 kV母线电压仅为0.53 p.u.,迁西500 kV
母线电压为0.64 p.u.,稳定问题突出反映为电压问题。另外在顺迁线检修,唐、承、秦地区小发电方式下,以华北向东北送电300 MW为例,大房线的稳定极限下降了很多,为1 182 MW,且此时北寺—蓟县220kV联络线发生严重故障时将导致系统失稳。
4 结束语
上面对华北东北联网后华北主网安全稳定性
进行了分析,重点讨论了华北网主要送电线路大房双回线,沙昌双回线和丰张单回线在联网后迁绥联络线上送受潮流分别为0 MW,300 MW,600 MW时的稳定计算极限,以及在顺义—迁西单回线检修方式下大房线、沙昌线的稳定极限,提出了联网可能对华北网西电东送南北通道上的送电能力的影响及需要采取的措施,为联网运行提供准确可靠的依据。