孙维真，叶 琳，王 超，吴一峰

（浙江电力调度通信中心，杭州 310007）

随着浙江电网大量电源的投产和500 kV主网架的迅速扩张，短路电流超标现象日益严重[1-2]，电网被动进行分层分区[3]，导致局部220 kV电网可靠性有所降低，还造成局部220 kV电网稳定运行和检修方式安排困难、供区间缺乏转供能力、相当数量的变电站在单一元件检修时存在停电可能等一系列问题。

结合浙江电网的运行实际，并借鉴国内外电网建设与运行经验[4-5]，笔者认为，在电网的规划与运行当中，需要统一安全稳定标准，明确分层分区思路，并重点考虑以下4条基本原则：

（1）正常（含计划检修）方式下满足N-1方式校验。

（2）既要降低短路电流水平，又要保证供电可靠性。

（3）考虑分区间具备50%的转供能力。

（4）便于安全稳定第三道防线的实施。

基于以上原则要求，本文根据 《电力系统安全稳定导则》的相关规定，对浙江电网220 kV网架架构及分层分区进行了研究探讨。

1 浙江电网分层分区方式

1.1 220 kV母线分裂运行方案

500 kV变电站220 kV母线分裂运行是控制短路电流必需而又有效的措施。随着浙江电网的不断发展，500 kV短路电流持续上升是必然的趋势，尤其是特高压电网的建设进一步增加了500 kV的短路电流水平。仿真分析表明，全国特高压联网后浙江电网大部分500 kV变电站的短路电流将升至60 kA左右。

以4台1 000 MVA主变并列运行的独立供电区域进行研究计算，计算中考虑500 kV母线短路电流水平接近设备遮断容量 （63 kA），供区内仅1台600 MW机组接入，220 kV变电所考虑适量的地区小电源接入。当500 kV主变Uk（高-中）为16%时，各台主变提供的220 kV短路电流达到12 kA，220 kV母线短路电流超过设备遮断容量 （50 kA）；若供区内接入机组容量大于600 MW或500 kV主变的Uk（高-中）小于16%，则短路电流水平进一步升高。根据上述短路电流计算结果，4台1 000 MVA主变不宜并列运行，需考虑220 kV母线分裂运行 （即4台主变两两分裂运行）的方案，具体讨论如下。

方案1：500 kV变电站220 kV母线分裂运行，且通过远端220 kV网架实现220 kV I段母线和II段母线供区之间的联合运行，220 kV联络通道按3个双回线路通道配置，则220 kV母线短路电流降低约9 kA。

方案2：500 kV变电站220 kV母线分裂运行且通过220 kV网络实现与另一500 kV变电所的部分供区之间的联合运行，220 kV联络通道按3个双回线通道、联合供区按4台1 000 MVA主变配置，则220 kV母线短路电流可降低约8 kA。

因此，若500 kV以及220 kV网络结构强度、500 kV主变参数、供区内机组接入以及地区小电源均按同等条件考虑，则上述两种方案在抑制短路电流水平方面效果基本相当，即均可将220 kV母线短路电流限制在合适的范围。

1.2 对2种方案的讨论

方案1是500 kV变电站单独分区，同一个500 kV变电站的220 kV两段母线分裂运行，布置若干局部枢纽变，并在远端合环以提高分段母线的供电可靠性，其示意图如图1（a）所示。该方式也可称为 “独立2+2”分区模式。

方案2是两个500 kV变电站联合分区，其中一个500 kV变电站的220 kV两段母线分裂运行，并在远端与另一个500 kV变电站的220 kV分裂运行母线分别合环，中间设置若干局部枢纽变电站。这种方式既保证了220 kV分段母线运行的可靠性，又同时具有两个不同的500 kV变电站，供电可靠性高，其示意图如图2（a）所示。该方式也可称为“联合2+2”分区模式。

图1 “独立2＋2”分区模式（方案 1）

图2 “联合2＋2”分区模式（方案2）

对方案2而言，存在同一供区内的电磁环网问题，为避免对电网安全稳定运行造成影响，建议供区至少保留4回对外的220 kV联络线。这样，一般情况下500 kV设备检修时，方案2的分区220 kV接线方式也无需进行调整。

方案1与方案2的分区结构在一定条件下通过内部枢纽变电站能够相互转换，或组合成其它形式的分区方式，以满足电网发展不同阶段、不同检修及事故后运行方式的需要。考虑到特高压电网投运后将围绕特高压落点形成较为集中的500 kV变电所供区[6]，不同特高压供电区域之间的500 kV变电所供区不宜采用方案2。对500 kV弱联系的电网而言，建议优先考虑采用方案1的接线方式。

2 电网供电能力

各分区500 kV变电容量应满足以下要求：

（1）各分区500 kV主变台数应不少于3台。应当注意500 kV主变数量受短路电流的制约。电网分层分区运行后，各分区内发电厂提供的短路电流相对固定，分区电网的短路电流增长主要与500/220 kV系统的等值阻抗有关，该等值阻抗与主变数量成反比。

（2）应保证各分区与主网的500 kV联络线数量。对2种模式的接线方式而言，各分区与主网的500 kV联络线数量都不应少于3条。

（3）500 kV主变N-1故障后，各分区剩余主变的事故后过负荷能力之和，应不小于各分区的最大受进电力需求。

（4）各分区500 kV主变的供电能力，应能满足最大高峰负荷下分区内最大容量机组跳闸后的供电需求。

（5）各分区500 kV主变的变电容量应考虑一定的容载比。

电网分层分区运行后，由于各分区的负荷水平、负荷特性、装机容量和增长速度不同，应根据各分区的情况分别确定500 kV变电容量的容载比。

3 分区转供能力与供电可靠性

电网结构应满足以下要求：

（1）各分区之间应有足够容量的4条以上220 kV备用联络线 （因为4条220 kV线路的输送能力与1台1 000 MVA容量的主变供电能力相当），在500 kV主变检修或N-1方式下投入运行以转供部分220 kV变电站。如果因条件所限，备用联络线条数不足4条，建议采用线径较粗的导线以提高输送能力。

（2）应结合220 kV分层分区统一规划110 kV电网建设。加强分区内220 kV变电站之间110 kV备用联络线的建设，但各500 kV分区之间不宜再建设110 kV备用联络线，各分区之间现有的110 kV备用联络线也应通过规划和技术改造逐步退出运行，以避免220 kV主变、线路等元件检修时倒110 kV负荷还需要短时500 kV/220 kV电磁环网。

（3）各分区之间的220 kV备用联络线两侧应安装避雷器，正常方式下处于充电运行状态，便于调度运行的解合环操作。

4 大容量机组接入220 kV电网方案

当前浙江电网220 kV的电气联系较为紧密，600 MW机组接入220 kV电网的稳定问题不是特别突出，但存在检修方式下的局部电网小系统问题。600 MW机组接入电网的模式主要考虑以下两种：

方案1：通过2回220 kV线路接入220 kV电网。

方案2：通过4回220 kV线路分别接入2个220 kV枢纽变电站。

具体选择哪种接入形式，要视电网的实际结构而定。但在有条件的情况下，在电网规划时，应尽可能考虑600 MW机组通过4回220 kV线路接入220 kV电网，以提高电源接入的可靠性。

600 MW机组接入220 kV系统的优点是就地平衡负荷，降低了供区内500 kV主变的下送潮流。但对接入500 kV系统和220 kV系统的电源比例要做统一规划和全局考虑，特别要在电网规划阶段加强对这方面的研究。另外，要着重考虑区域内500 kV主变和机组的N-1问题，对于方案1的接入方式，特别要考虑在线路检修方式下，一旦电源送出线跳闸导致机组全部失去时，要保证500 kV主变下送潮流不超主变短时过负荷能力。

5 无功电压配置与运行控制策略

为确保分区的电压稳定水平，在增加系统无功补偿的同时，还应研究在缺乏必要电源支撑的重负荷地区装设动态无功补偿装置的必要性和最优配置方案，且每个分区都应配置足够容量的低压减载装置。

当分区内部电压支撑能力不足时，如再发生大机组因过激磁保护动作过早跳机，可能导致分区电网的崩溃。因此，需要合理设计机组过励限制和过励磁保护逻辑及定值，分区低压减载定值也应与机组过励限制和过励磁保护定值相配合。

国家电网公司 《电力系统电压质量和无功电力管理规定》[7]对电网电压合格率提出了更高的要求（尤其是电压波动合格率），虽然目前尚未明确使用新规定对同业对标和业绩考核电压合格率进行统计考核，但应当及早研究确定对策，做好管理与技术等方面的准备。为此，还应重点考虑以下内容：

（1）在规划设计和技术改造中重视无功配置，保证在负荷高峰和低谷运行方式下分层和分区的无功平衡，为电网的电压调节预留一定的控制手段，尤其要重视感性无功补偿设备的配置和运行，实现500 kV主变有载调压。对各级电网的无功电压补偿和调节设备，在基建和技改时应尽量选择高质量产品，在生产运行中对损坏的设备应及时修复，以提高无功电压调节设备的可用率。

（2）加强水电厂调相、进相运行管理。考虑到部分水电厂与主网的联系相对薄弱，在水电机组运行时可以利用机组的无功调节维持电厂高压母线电压的相对稳定，当水电机组退出运行时则电厂没有任何调节能力，其电压波动较大，特别是机组突然退出运行时可能产生较大的电压波动。所以，水电机组在不发有功时可采用调相、进相等运行方式以维持电压的平稳。

（3）加快省地（县）自动电压控制（AVC）系统建设，加强省地AVC系统的在线协调控制，加快电厂AVC子站和地区电网AVC系统建设，并加强与华东网调无功电压管理的协调，争取在浙江AVC系统对500 kV变电站的自动电压控制上得到华东网调的支持。

（4）积极研究和应用新技术和新设备。主动开展日电压波动预测研究，积极研究和应用SVC，SVG及可控电容/电抗器等新技术和新设备。

6 正常频率运行策略

6.1 低频减载配置

（1）低频减载分配方案既要满足大电网运行的要求，还应满足分区后各分区电网运行的要求，应合理分配低频减载各轮次的切负荷量。

（2）考虑到大电网分区解列时频率下降速度很快，需要缩短低频减载装置的动作时限以抑制频率的快速下降，并采取其他措施来加速负荷的切除。

（3）低频减载方案中的动作频率必须与大机组的低频保护定值密切配合，防止大机组在低频运行时过早跳机。

6.2 高频切机配置

对于存在功率过剩问题的分区，为避免分区解列后的高频问题，除安排一定的低频减载容量外，还需要在分区内选择部分机组实施高频切机功能，根据最大可能过剩功率确定高频切机容量并分配到各轮次。此外，还要根据过剩功率与分区机组容量的比例合理选择各轮次的间隔时间，并适当采取其他措施来加速机组的切除。

7 结语

对浙江电网220 kV网架结构及分层分区原则进行了探讨，对两种不同的分区模式进行了比较，并指出“独立2+2”分区模式更适于特高压电网投产后采用；对电网分区转供能力与供电可靠性、电网供电能力进行了研究，对各分区500 kV变电容量提出了要求；此外，还讨论了大容量机组接入220 kV电网方案、无功电压配置与运行控制策略、正常频率运行策略等问题，并提出相关建议，有助于浙江电网的规划与运行。

[1]李继红，黄良宝，徐 谦，等.一种降低短路电流水平的措施——母线分裂运行[J].电力系统自动化,2001,（14）:62-63,71.

[2]梁绍斌，李继红，毛雪雁.浙江电网控制系统短路电流的探索与实践[J].华东电力，2006，34（8）:26-30.

[3]戴 彦，李继红.分层分区在浙江电网的应用[G].第二十八届中国电网调度运行会收录论文集.北京:中国电力出版社，2003.

[4]North American Electric Reliability Council(NERC)[S].Planning Standard，1997.

[5]滕 林，王 刚，仇玉萍，等.安徽500 kV/220 kV电网分层分区的初步设想[J].华东电力，2006，34（11）:56-59.

[6]王 超，陈为化，艾 琳.浙江电网开展特高压建设的研究[J].浙江电力， 2009，28（1）:28-30， 56.

[7]国家电网公司.国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定[S].2009.

[8]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL755-2001中华人民共和国电力行业标准电力系统安全稳定导则[S].北京：中国电力版社，2001.