贵州北部电网安全稳定分析

2005年贵州北部电网安全稳定分析贵州北部电网指的是以鸭溪变500kV主变作为唯一并列运行通道的220kV及以下电力系统构成的电网。北部电网为遵义地区几乎所有负荷提供电力（除110kV三合变、罗江变由乌江渡老厂供电以外），并且可以通过220kV习黄线和习桐綦线向重庆电网输送电力。2005年贵州北部电网网架结构与2004年基本相同，只是增加了金毕第二回线。贵州北部电网网架结构见下图。2005年底北部电网总装机容量将达到1790MW，是一个典型的送端系统。通过计算分析不同开机组合和负荷变化对电网运行的影响，以及在关键元件检修方式下寻找运行的薄弱环节。分析表明，北部电网的安全稳定运行主要障碍是送出问题，不是具体的发电厂站，就是北部电网本身作为送端系统送出能力受到限制的问题。习水发电厂送出分析习水发电厂装机4台135MW机组，总容量540MW，通过习鸭双回线（LGJ—2×240导线，热稳定电流1200A）和习桐綦线（LGJ—400导线，热稳定电流800A）送出。在全接线运行方式下，习水发电厂送出断面任一回线发生三永故障，保护正确动作，电网能保持稳定运行。对习水发电厂送出断面正常检修方式下的N-1分析表明习水发电厂的送出受到暂稳极限和热稳极限的限制，分析如下。习鸭双回线一回检修的方式⑴在该方式下，习水发电厂4机满发，运行中的习鸭单回线发生三永故障，保护正确动作切除线路，习水发电厂机组相对主网失去稳定，如不采取措施，整个北部电网也会失去稳定。计算分析表明，如果在习鸭单回线跳闸后0.2秒，切除习水发电厂1台发电机组，电网仍然失去稳定，同时切除习水发电厂2台机组，电网才能稳定，如采取快速压出力措施，0.2秒切习水发电厂1台机组之后压其他机组出力90MW，电网也能保持稳定，超过该时限采取压出力措施基本不能取得效果。通过对不同运行方式进行分析，习水发电厂220kV母线电压保持在237kV水平时，上述方式下习水发电厂送出断面的暂稳极限功率为445MW。针对此种情况，习水发电厂安稳装置已考虑该项控制措施。⑵习鸭双回线一回检修的方式下，习水电厂4机满发，运行中的习鸭单回线发生单永故障，保护正确动作切除线路，习水电厂机组保持稳定。但此时习水电厂的送出电力全部涌入习桐线，导致习桐线严重过载。必须在故障后快速切除习水电厂2台机组，以保证电力的安全送出。如果习水电厂各机组出力高低不同，应采取优化切机措施，进行优化切机。针对此种情况，习水电厂安稳装置同样考虑了该项控制措施（切机量=习鸭线功率＋习桐綦线功率－习桐綦线稳定极限功率值，习桐綦线稳定极限功率值为290MW，切机组合选择出力组合接近切机量并略偏大的发电机组）。习桐线检修的方式在该方式下，习水发电厂4机满发，如习鸭双回线中的一回发生三永故障，保护正确动作切除线路，电网保持稳定，但运行中的习鸭单回线会发生过载问题。习水发电厂安稳装置也考虑了该项措施（任一线路的电流大于1200A，经延时4s后切出力最小的机组）。习鸭双回线跳闸同杆架设的习鸭双回线跳闸，电网没有暂态稳定的问题，但是有习桐线严重过载的问题，必须采取优化切机措施切除习水发电厂机组。针对此种情况，已落实措施（切机量=习鸭线功率＋习桐綦线功率－习桐綦线稳定极限功率值，习桐綦线稳定极限功率值为290MW，切机组合选择出力组合接近切机量并略偏大的发电机组）。。习水电厂部分机组并重庆电网方式习水发电厂部分机组经过习桐綦线及习电—黄荆堡线路并入重庆网，北部电网220kV日字形环网在桐梓变习桐綦线解环，习水电厂机组只有经过习鸭双回线并入贵州电网，如果习水电厂3台机在贵州电网，习塌单回线发生三相短路故障，系统可保持稳定运行；若习鸭一回线检修，另一回线发生单相瞬时短路故障，习电机组将失稳，0.2秒切除习电一台机组，系统可保持稳定。因此，在习鸭其中一回线路检修时需安排习桐线作习电并网联络线的方式，避免习电通过单条线路送出，保证习电安全可靠送出。乌江渡新厂送出分析乌江渡新厂通过与南白变之间的三回输电线路与北部电网网并列运行，其中两回为LGJ—400导线。一回为LGJ—2×240导线。正常运行方式下，乌江渡新厂三回送出线路中的任意一回发生三永故障，保护正确动作切除线路，乌江渡新厂机组稳定运行，电网没有元件过载。对乌江渡新厂送出断面正常检修方式下的N-1分析如下表所示停运线路运行情况故障现象后果方式一LGJ—2×240线路两回LGJ—400线路并列运行一回LGJ—400线路跳闸另一回LGJ—400线路过载方式二LGJ—400线路LGJ—400线路与LGJ—2×240线路并列运行LGJ—2×240线路跳闸LGJ—400线路过载LGJ—400线路跳闸LGJ—2×240线路过载分析表明，虽然乌江渡新厂发电机组能够保持稳定运行，但是均有送出通道过载的问题。因此，为保障乌江渡新厂的电力在各种运行方式下都能安全可靠送出，“黔电送粤”稳定控制系统乌江渡新厂装置具有针对送出断面跳闸的快速切机功能。金沙电厂送出分析金沙电厂通过金鸭双回线与北部电网并列运行，一旦同杆架设的金鸭双回线同时跳闸，或者金鸭双回线一回停运检修时，另一回线路跳闸，金沙电厂与系统解列，通过金毕线带毕节地区负荷单独运行。不采取措施，孤岛的频率高至55HZ。如利用目前金沙电厂已装设的高频切机装置，51.3HZ，延时0.3秒动作切一台机，52.3HZ，延时0秒再动作切一台机，则孤岛系统的频率稳定在50.2HZ。当然。在金沙电厂的出力和相应的负荷水平变化时，该孤岛系统的频率变化情况会与此不同。但是，针对金鸭双回线同时跳闸，或者金鸭双回线一回线停运检修时另一回线路跳闸的故障形态，金沙电厂现有的高频切机装置正确动作，应能够有效控制该孤岛的频率升高问题，保障被解列系统的安全运行和对毕节电网的正常供电。鸭溪变单主变运行带来的问题鸭溪变主变作为北部电网和主网联系的唯一通道，其地位举足轻重。如果该主变事故跳闸，即意味着北部电网与500kV主网解列，单独运行。由于乌江渡新厂双机投运，北部电网的电源总容量达到1790MW，届时控制北部电网出力以使鸭溪变单主变不过载运行将成为电网运行管理部门的日常重要工作之一。在鸭溪变主变高负载运行时因故障跳闸，不仅将导致贵州电网缺失大量电力，而且会给北部电网带来严重后果。在小方式下，安排北部电网发电出力1330MW，地区负荷610MW，通过鸭溪变主变送出的有功功率为670MW，如果主变发生故障，保护正确动作切除三侧开关，不采取任何措施，北部电网的频率最高冲到53.76HZ，频率高于52HZ时间超过3秒。如在主变跳闸后0.2秒切除习水电厂2台满发机组，北部电网频率最高冲到52.01HZ，在其它发电机组调速器的共同作用下，北部电网的频率稳定在50.09HZ的水平。。如在主变跳闸后0.2秒切除乌江渡新厂1台满发机组，效果与切除习水电厂2台满发机组效果相近。现有北部电网安全稳定控制系统针对鸭溪变主变向主网输送电力时事故跳闸有已考虑鸭溪变主变跳闸切除乌江渡新厂，习水电厂机组功能。分析小结通过对北部电网突出问题的分析，可以看出北部电网作为贵州电网的送端系统，其安全稳定运行面临的根本问题在于送出能力受到网架结构的限制。网架结构的薄弱以鸭溪变主变单通道最为突出，导致的问题不仅对北部电网的安全构成威胁，而且对贵州电网电力稳定和可靠送出带来极为不利的影响。根据计算分析的结果，为了保障北部电网的安全稳定运行，针对以下方面采取措施。如前所述，鸭溪变主变单主变是北部电网运行的瓶颈部位，该通道事故跳闸直接造成北部电网与主网解列单独运行的解网事故，而且极有可能导致贵州电网缺失大量电力。江遵双回线作为北部电网原有的备用通道，在被改接为乌江渡新厂的并网通道后，贵州电网面临无法安排鸭溪变主变检修