貴州北部電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析

2005年貴州北部電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析貴州北部電網(wǎng)指的是以鴨溪變500kV主變作為唯一并列運行通道的220kV及以下電力系統(tǒng)構(gòu)成的電網(wǎng)。北部電網(wǎng)為遵義地區(qū)幾乎所有負荷提供電力（除110kV三合變、羅江變由烏江渡老廠供電以外），并且可以通過220kV習黃線和習桐綦線向重慶電網(wǎng)輸送電力。2005年貴州北部電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與2004年基本相同，只是增加了金畢第二回線。貴州北部電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)見下圖。2005年底北部電網(wǎng)總裝機容量將達到1790MW，是一個典型的送端系統(tǒng)。通過計算分析不同開機組合和負荷變化對電網(wǎng)運行的影響，以及在關(guān)鍵元件檢修方式下尋找運行的薄弱環(huán)節(jié)。分析表明，北部電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行主要障礙是送出問題，不是具體的發(fā)電廠站，就是北部電網(wǎng)本身作為送端系統(tǒng)送出能力受到限制的問題。習水發(fā)電廠送出分析習水發(fā)電廠裝機4臺135MW機組，總?cè)萘?40MW，通過習鴨雙回線（LGJ—2×240導線，熱穩(wěn)定電流1200A）和習桐綦線（LGJ—400導線，熱穩(wěn)定電流800A）送出。在全接線運行方式下，習水發(fā)電廠送出斷面任一回線發(fā)生三永故障，保護正確動作，電網(wǎng)能保持穩(wěn)定運行。對習水發(fā)電廠送出斷面正常檢修方式下的N-1分析表明習水發(fā)電廠的送出受到暫穩(wěn)極限和熱穩(wěn)極限的限制，分析如下。習鴨雙回線一回檢修的方式⑴在該方式下，習水發(fā)電廠4機滿發(fā)，運行中的習鴨單回線發(fā)生三永故障，保護正確動作切除線路，習水發(fā)電廠機組相對主網(wǎng)失去穩(wěn)定，如不采取措施，整個北部電網(wǎng)也會失去穩(wěn)定。計算分析表明，如果在習鴨單回線跳閘后0.2秒，切除習水發(fā)電廠1臺發(fā)電機組，電網(wǎng)仍然失去穩(wěn)定，同時切除習水發(fā)電廠2臺機組，電網(wǎng)才能穩(wěn)定，如采取快速壓出力措施，0.2秒切習水發(fā)電廠1臺機組之后壓其他機組出力90MW，電網(wǎng)也能保持穩(wěn)定，超過該時限采取壓出力措施基本不能取得效果。通過對不同運行方式進行分析，習水發(fā)電廠220kV母線電壓保持在237kV水平時，上述方式下習水發(fā)電廠送出斷面的暫穩(wěn)極限功率為445MW。針對此種情況，習水發(fā)電廠安穩(wěn)裝置已考慮該項控制措施。⑵習鴨雙回線一回檢修的方式下，習水電廠4機滿發(fā)，運行中的習鴨單回線發(fā)生單永故障，保護正確動作切除線路，習水電廠機組保持穩(wěn)定。但此時習水電廠的送出電力全部涌入習桐線，導致習桐線嚴重過載。必須在故障后快速切除習水電廠2臺機組，以保證電力的安全送出。如果習水電廠各機組出力高低不同，應采取優(yōu)化切機措施，進行優(yōu)化切機。針對此種情況，習水電廠安穩(wěn)裝置同樣考慮了該項控制措施（切機量=習鴨線功率＋習桐綦線功率－習桐綦線穩(wěn)定極限功率值，習桐綦線穩(wěn)定極限功率值為290MW，切機組合選擇出力組合接近切機量并略偏大的發(fā)電機組）。習桐線檢修的方式在該方式下，習水發(fā)電廠4機滿發(fā)，如習鴨雙回線中的一回發(fā)生三永故障，保護正確動作切除線路，電網(wǎng)保持穩(wěn)定，但運行中的習鴨單回線會發(fā)生過載問題。習水發(fā)電廠安穩(wěn)裝置也考慮了該項措施（任一線路的電流大于1200A，經(jīng)延時4s后切出力最小的機組）。習鴨雙回線跳閘同桿架設的習鴨雙回線跳閘，電網(wǎng)沒有暫態(tài)穩(wěn)定的問題，但是有習桐線嚴重過載的問題，必須采取優(yōu)化切機措施切除習水發(fā)電廠機組。針對此種情況，已落實措施（切機量=習鴨線功率＋習桐綦線功率－習桐綦線穩(wěn)定極限功率值，習桐綦線穩(wěn)定極限功率值為290MW，切機組合選擇出力組合接近切機量并略偏大的發(fā)電機組）。。習水電廠部分機組并重慶電網(wǎng)方式習水發(fā)電廠部分機組經(jīng)過習桐綦線及習電—黃荊堡線路并入重慶網(wǎng)，北部電網(wǎng)220kV日字形環(huán)網(wǎng)在桐梓變習桐綦線解環(huán)，習水電廠機組只有經(jīng)過習鴨雙回線并入貴州電網(wǎng)，如果習水電廠3臺機在貴州電網(wǎng)，習塌單回線發(fā)生三相短路故障，系統(tǒng)可保持穩(wěn)定運行；若習鴨一回線檢修，另一回線發(fā)生單相瞬時短路故障，習電機組將失穩(wěn)，0.2秒切除習電一臺機組，系統(tǒng)可保持穩(wěn)定。因此，在習鴨其中一回線路檢修時需安排習桐線作習電并網(wǎng)聯(lián)絡線的方式，避免習電通過單條線路送出，保證習電安全可靠送出。烏江渡新廠送出分析烏江渡新廠通過與南白變之間的三回輸電線路與北部電網(wǎng)網(wǎng)并列運行，其中兩回為LGJ—400導線。一回為LGJ—2×240導線。正常運行方式下，烏江渡新廠三回送出線路中的任意一回發(fā)生三永故障，保護正確動作切除線路，烏江渡新廠機組穩(wěn)定運行，電網(wǎng)沒有元件過載。對烏江渡新廠送出斷面正常檢修方式下的N-1分析如下表所示停運線路運行情況故障現(xiàn)象后果方式一LGJ—2×240線路兩回LGJ—400線路并列運行一回LGJ—400線路跳閘另一回LGJ—400線路過載方式二LGJ—400線路LGJ—400線路與LGJ—2×240線路并列運行LGJ—2×240線路跳閘LGJ—400線路過載LGJ—400線路跳閘LGJ—2×240線路過載分析表明，雖然烏江渡新廠發(fā)電機組能夠保持穩(wěn)定運行，但是均有送出通道過載的問題。因此，為保障烏江渡新廠的電力在各種運行方式下都能安全可靠送出，“黔電送粵”穩(wěn)定控制系統(tǒng)烏江渡新廠裝置具有針對送出斷面跳閘的快速切機功能。金沙電廠送出分析金沙電廠通過金鴨雙回線與北部電網(wǎng)并列運行，一旦同桿架設的金鴨雙回線同時跳閘，或者金鴨雙回線一回停運檢修時，另一回線路跳閘，金沙電廠與系統(tǒng)解列，通過金畢線帶畢節(jié)地區(qū)負荷單獨運行。不采取措施，孤島的頻率高至55HZ。如利用目前金沙電廠已裝設的高頻切機裝置，51.3HZ，延時0.3秒動作切一臺機，52.3HZ，延時0秒再動作切一臺機，則孤島系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定在50.2HZ。當然。在金沙電廠的出力和相應的負荷水平變化時，該孤島系統(tǒng)的頻率變化情況會與此不同。但是，針對金鴨雙回線同時跳閘，或者金鴨雙回線一回線停運檢修時另一回線路跳閘的故障形態(tài)，金沙電廠現(xiàn)有的高頻切機裝置正確動作，應能夠有效控制該孤島的頻率升高問題，保障被解列系統(tǒng)的安全運行和對畢節(jié)電網(wǎng)的正常供電。鴨溪變單主變運行帶來的問題鴨溪變主變作為北部電網(wǎng)和主網(wǎng)聯(lián)系的唯一通道，其地位舉足輕重。如果該主變事故跳閘，即意味著北部電網(wǎng)與500kV主網(wǎng)解列，單獨運行。由于烏江渡新廠雙機投運，北部電網(wǎng)的電源總?cè)萘窟_到1790MW，屆時控制北部電網(wǎng)出力以使鴨溪變單主變不過載運行將成為電網(wǎng)運行管理部門的日常重要工作之一。在鴨溪變主變高負載運行時因故障跳閘，不僅將導致貴州電網(wǎng)缺失大量電力，而且會給北部電網(wǎng)帶來嚴重后果。在小方式下，安排北部電網(wǎng)發(fā)電出力1330MW，地區(qū)負荷610MW，通過鴨溪變主變送出的有功功率為670MW，如果主變發(fā)生故障，保護正確動作切除三側(cè)開關(guān)，不采取任何措施，北部電網(wǎng)的頻率最高沖到53.76HZ，頻率高于52HZ時間超過3秒。如在主變跳閘后0.2秒切除習水電廠2臺滿發(fā)機組，北部電網(wǎng)頻率最高沖到52.01HZ，在其它發(fā)電機組調(diào)速器的共同作用下，北部電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定在50.09HZ的水平。。如在主變跳閘后0.2秒切除烏江渡新廠1臺滿發(fā)機組，效果與切除習水電廠2臺滿發(fā)機組效果相近?，F(xiàn)有北部電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)針對鴨溪變主變向主網(wǎng)輸送電力時事故跳閘有已考慮鴨溪變主變跳閘切除烏江渡新廠，習水電廠機組功能。分析小結(jié)通過對北部電網(wǎng)突出問題的分析，可以看出北部電網(wǎng)作為貴州電網(wǎng)的送端系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定運行面臨的根本問題在于送出能力受到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的限制。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的薄弱以鴨溪變主變單通道最為突出，導致的問題不僅對北部電網(wǎng)的安全構(gòu)成威脅，而且對貴州電網(wǎng)電力穩(wěn)定和可靠送出帶來極為不利的影響。根據(jù)計算分析的結(jié)果，為了保障北部電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，針對以下方面采取措施。如前所述，鴨溪變主變單主變是北部電網(wǎng)運行的瓶頸部位，該通道事故跳閘直接造成北部電網(wǎng)與主網(wǎng)解列單獨運行的解網(wǎng)事故，而且極有可能導致貴州電網(wǎng)缺失大量電力。江遵雙回線作為北部電網(wǎng)原有的備用通道，在被改接為烏江渡新廠的并網(wǎng)通道后，貴州電網(wǎng)面臨無法安排鴨溪變主變檢修