电力系统的电磁环网运行

核心提示：　　电力系统的电磁环网（eletromagnetcycolramanetwork），是指不同电压等级的输电线路通过变压器或电磁耦合构成的环形电网。　　电力系统一个新的更高的电压等级问世的早期，网络在结

　　电力系统的电磁环网（eletromagnetcycolramanetwork），是指不同电压等级的输电线路通过变压器或电磁耦合构成的环形电网。

　　电力系统一个新的更高的电压等级问世的早期，网络在结构上不可能做到非常坚强，而是一步步完善、加强并日臻合理的。在这个完善、强化的过程中，为了获取大的网络传输功率，以合理利用廉价资源，满足用户对最大用电的要求等，电力系统大多出现一个或多个电磁环网运行。

　　电力系统电磁环网运行，通常是指两个相邻电压等级的电气元件联结成环网运行。两个以上电压等级的电气设备形成电磁环网运行的情况，只有在调度员处理事故或转移负荷的短暂时刻里，通过验算确无问题，方可采用这种过渡式的临时的极端特殊的电力系统运行方式。

　　1电磁环网开环运行的必要性在电力系统运行中，对电磁环网运行往往比较忌讳。据统计，我国1970~1990年共发生与电网结构相关的功角和电压稳定破坏（stabilitydestroy）事故187次，其中与高低压网络结构有关的事故达55次，占20.2%.国外与电磁环网相关的大停电事故也屡见不鲜，如1996年7月2日美国西部电力系统大停电事故，当PACI（三回500 kV交流）断开后，大量潮流涌向东部345/230kV网络，致使电压稳定破坏，WSCC解列为5个孤岛，200多万个用户停电，损失负荷10576MW，最长停电时间达6.4 h.同年8月10日，该电力系统同类性质的事故再度发生，停电用户、损失负荷、停电时间都远远超过7月2日事故。因此，人们往往“谈环色变”，只要可能，电磁环网则采取开环方式。

　　开环运行有很多可取之处：稳定易于控制。在开环网络中发生干扰，往往切除故障元件，再辅以有效的事故处理手段，即可平息事态发展。在环网中如果发生故障，不少情况下切除故障元件后，将引起功率转移，使非故障元件通过功率越限而导致稳定破坏。

　　整送端电源的有功（或功角）和无功（或电压）即能达到调整潮流的目的。合环时，潮流在环网内自然分布，控制困难，往往发生环网元件通过功率有的满载甚至过载，有的闲置。

　　行，是限制短路容量的重要手段。合环运行，因综合阻抗往往较小，短路容量比较大。短路容量大的母线，是那些出线较多，并且电源出线集中的母线。这些母线发生故障，往往是触发电力系统大事故的元凶。

　　4'简化继电保护和安全自动装置。环网的继电保护和稳定措施配置比非环网要复杂得多，配合的难度较大。保护和安全自动装置的复杂化和不配合，一般是事故的直接或扩大原因。

　　5）在某些环网中，因为开环运行不存在环流问题，可能输电损失比合环运行时要小，从而可提高输电效率。

　　2电磁环网运行的可能性在电力系统的实际运行中，并非排斥一切电磁环网运行方式，相反，在有些情况下，也许在一段时间内在充分利用资源、提高输电可靠性、降低输电损失等方面电磁环网运行比开环运行更利大于弊。

　　采用电磁环网运行，应慎重，并坚持以下原则：！在事故情况下，环网中任一元件主要是高压元件'断开，即使发生功率转移，也不至造成稳定破坏。！电磁环网运行时，继电保护配置、整定配合好，安全稳定措施实施简单可靠。！电磁环网运行后，受端电压水平应基本不受影响。！电磁环网运行，任一母线短路容量的提高，不应造成开关遮断困难。！电磁环网运行，输电损失不应明显增加。

　　如果满足以上5条原则，电磁环网运行应是可以接受的。但是，必须指出，大量的事故并不完全在人们的预想之中，因此，电力系统在采用电磁环网运行方式时，应有防止事故联锁发生，造成大的功率转移，可能引起稳定破坏，或引起某些反映负荷电流等的保护错误动作的可靠措施。

　　3湖南电力系统500/220kV电磁环网运行方式的建议3.1湖南电力系统现已形成一个500kV菱形单环网；500kV与220kV电磁环网运行，如所示。直接上500kV网络的电源有与华中电力系统相联的葛岗线和五强溪电厂。在岗市变500/220kV网络之间有功率双向交换。正常情况下，在娄底和云田500/220kV网络之间只有单向有功功率交换，即500kV网络向220kV网络注入有功功率。

　　3.2在这个复杂的电磁环网中，存在以下两个主要问题：岗市和西电220kV东送“瓶颈”

　　岗市变电站220kV送出的“瓶颈”。岗市变电站往220kV网络送电受三回220kV联络线（岗铁、岗德、岗迎）输送容量限制。三回线路输送功率的大小与全系统负荷水平、江垭和石门、五强溪电厂的出力、葛洲坝电厂南送功率大小、明山、盘山、护城、武圣宫4个220kV变电站的负荷大小等有关。连接到岗市变220kV母线上的发电装机容量900MW，在某些情况下，还需通过主变接纳部分五强溪电厂和葛洲坝电厂南送电力。2000年系统最大和最小负荷时，明山、盘山、护城、武圣宫等4个220kV变电站合计最大负荷和最小负荷仅分别为250MW和120MW.因此，三回220kV线路经常处在大负荷下运行，并成为岗市变电站220kV送出的“瓶颈”。！益阳到长沙的西电东送“瓶颈”。常德、益阳220kV系统接入发电容量近1 570MW，其中有水电容量近970MW.地区（含张家界、护城变和厂用电'2000年最大和最小负荷合计仅分别为770MW和340MW，分别加上吉首和怀化地区最大负荷260MW、最小负荷120MW也只有最大负荷1030MW，最小负荷460MW，亦即有540*1110MW必须经过岗市变电站主变和益阳到长沙的两回220kV联络线送出。岗市变电站主变容量仅50万kV*A，益阳到长沙的两回220kV联络线送电总容量按稳定要求不能超过350MW.因此，在低谷负荷时西电东送严重受阻。

　　（2）在下列情况下，如果措施不力，可能致使220kV系统稳定破坏，大面积停电。！岗市变电站主变故障跳闸；益阳到长沙的两回220kV联络线中的一回跳闸；！葛岗线南送功率较大，加上五强溪电站满发，500/220kV环网中任一条500kV线路跳闸，功率转移。

　　3.3长沙、益阳500kV变电站和岗-益-长-云500kV线路建成投产前，为了使500/220kV电磁环网能比较可靠地运行，必须采取以下措施：！严格监视、限制西部地区的发电出力，使其在平衡地区负荷后，不致使岗市变主变和220kV岗德、岗铁、岗（太）迎线以及益阳至长沙的两回220kV联络线输送功率超过稳定极限。

　　岗市变主变和220kV岗德、岗铁、岗（太）迎线以及益阳至长沙的两回220kV联络线跳闸，装设远切西部发电机组或减出力或就地/远方切长沙等负荷中心地区的负荷。

　　3.4石门电厂（江垭电站）、盘山变、护城变、窑坡变、明山变、武圣宫变接岗市变220kV同一母线，母联开关分开，经岗市变主变上500kV系统运行。

　　这个打开电磁环网的运行方案其所以可行是因为：！盘山变、护城变、窑坡变、明山变、武圣宫变加石门电厂厂用电在2000年最大、最小负荷分别为283MW和158MW，即须经岗市变主变送出江垭电站300MW经岗德、岗铁、岗（太）迎三回220kV线路送出，是可行的。

　　2000年常德、益阳、张家界、吉首和怀化地区，最大、最小负荷分别扣除盘山变、窑坡变、明山变、武圣宫变负荷后为800MW、350MW.亦即凤滩、江垭、凌津滩都满发时，必须通过益阳到长沙的两回220kV线路送出170*620MW，低谷负荷期间窝电270MW.如果考虑到水电大发时期石门电厂1台机组检修或停机备用，把江垭电站也接在经岗市变主变直上500kV系统的220kV母线上，则问题得到解决。但是，低谷负荷期间，益阳到长沙的两回220kV线路总送出功率达到稳定控制功率为350MW，任一回跳闸必须远切凤滩或凌津滩机组。

　　3.5益阳、长沙500kV变和岗益、益长、长云500kV线路投入运行以后，除岗市变开环点继续保持外，还应将220kV天迎、天（玉）毛线打开。从而西部电磁环网运行的历史宣告结束。

　　4结束语在电网运行中，有条件时，应尽可能避免电磁环网运行。万不得已，应尽最大努力满足电磁环网运行的条件。在目前情况下，湖南电网西部电磁环网可在岗市变220kV母线开环运行。益阳、长沙500kV变和岗益、益长、长云500kV线路投入运行以后，除维持岗市变220kV母线开环外，还应将220kV天迎、天（玉）毛线打开。