何禹清，谢欣涛，徐超

(国网湖南省电力公司经济技术研究院，湖南长沙 410007）

220 kV/110 kV电磁环网闭环试验对象的选择

何禹清，谢欣涛，徐超

(国网湖南省电力公司经济技术研究院，湖南长沙 410007）

文中以湖南电网为基础，结合电网运行的经验确定闭环区域选定的基本原则，以此为基础选定可闭环的电磁环网，并从短路电流水平、N-1校核、网损和保护通信等方面分析初选对象的可行性并确定待选对象。针对待选对象，在多负荷水平下对其网损、冲击电流和暂态稳定进行校核，并制定有针对性的预控措施。

电磁环网;闭环运行;网损;短路电流;潮流计算;稳定校核

电磁环网是指2组不同电压等级运行的线路，通过两端变压器磁回路的联接而并联运行，它是在电网发展过程中的一种特殊的网架结构。在某些情况下，电磁环网运行对系统传输极限、热稳定电流、保护配合和短路电流造成负面作用〔1-4〕。因此，目前国内对电磁环网的研究主要集中在如何优化解环方面，对于绝大部分220 kV/110 kV电磁环网采取开环运行的方式〔5-8〕。

然而，220 kV/110 kV电磁环网解环运行是一把“双刃剑”，一方面它可减少220 kV电压等级电网严重故障下潮流转移引起的稳定破坏问题;但另一方面又会降低正常运行方式下大电网的稳定裕度和局部110 kV 电网的供电安全可靠性〔9，10〕。随着电网精细化管理要求的提高，在日常的电网规划、电网运行等工作中已经逐渐感到不加选择地将所有220 kV/110 kV电磁环网一律打开运行的模式可能对系统安全、经济运行带来不利影响〔11〕。

1 闭环对象的初选

1.1 闭环对象的初选原则

1)考虑到220 kV/110 kV电磁环网闭环运行时，会在一定程度上增大短路电流，因此网络密集、短路电流本身较大的地区，不纳入220 kV/110 kV电磁环网闭环运行选定区域。

2)考虑到目前尚未开展220 kV/110 kV电磁环网闭环运行，运行经验欠缺，因此环网内110 kV变电站供带重要用户的不纳入本次220 kV/110 kV电磁环网闭环运行选定范围。

3)考虑到目前110 kV线路保护基本以距离保护为主，极少配置快速保护，且故障切除和恢复供电以备自投为主，因此通过多个110 kV串接形成的220 kV/110 kV电磁环网不列入选定范围。

1.2 初选对象

湖南省电网可纳入初选范围的220 kV/110 kV电磁环网见表1。

表1 初选的220 kV/110 kV电磁环网

2 初选对象分析

对初选对象从约束条件和优选条件2个方面进行可行性分析。不能满足约束条件的初选对象不能采取闭环运行。在满足约束条件的前提下通过优选条件的对比分析来确定待选对象。约束条件主要包括短路电流和N-1校核。优选条件主要包括网损、保护与通信改造工程量和实施难易程度。

2.1 短路电流分析

对初选的220 kV/110 kV电磁环网进行短路电流计算，结果见表2。从计算结果可见，备选的16个环网，闭环后110 kV变电站母线的短路电流约增加2～5 kA，经校核，均未超过所对应断路器的遮断容量，且还有较大裕度。这也说明通过初选原则的筛选对限制短路电流的水平是有效的。

2.2 N－1校核分析

对初选的220 kV/110 kV电磁环网进行N-1分析计算，主要分析选定220 kV/110 kV电磁环网内的220 kV线路和主变故障情况下，110 kV的热稳定问题，结果见表2。从计算结果可见，初选的220 kV/110 kV电磁环网均能满足220 kV线路的N-1校核，110 kV闭环线路在故障情况下不会出现热稳定问题。

2.3 网损分析

对初选的220 kV/110 kV电磁环网进行网损计算，结果见表2。从计算结果可见，在2013年丰大典型方式下，新市—安园—袁家铺、蓉城—珺山—城前岭、濂溪—蚂蝗塘—女书、鹅塘—游家—上渡、漳江—陬市—铁山等8个电磁环网闭环后较闭环前网损出现下降，其他电磁环网出现网损增大情况。为体现电磁环网闭环运行的经济性，暂将网损增大的对象剔除出本次闭环实验范围。

表2 初选220 kV/110 kV电磁环网指标分析

2.4 保护与通信状态分析

对初选的220 kV/110 kV电磁环网的保护与通信进行分析。所选对象涉及的线路双侧均配置有距离保护，所涉及的变电站均有直达光缆，均无保护配置改造工程量和光纤改造工程量。

2.5 待选环网对象

结合对初选的220 kV/110 kV电磁环网进行的网损、线路N-1校核、保护与通信的分析和工程实施的难易程度，选定濂溪—蚂蝗塘—女书为实验对象，接线示意图如图1所示。

图1 濂溪—蚂蝗塘—女书环网接线示意图

3 待选对象校核

3.1 网损分析

图2为蚂蝗塘110 kV变不同负荷水平下，闭环前、后网损相对值的变化情况。由图2可见，随着蚂蝗塘下网负荷的增大，闭环运行后的网损基本呈指数减少，闭环运行后的降损效果明显。同时，通过蚂蝗塘110 kV变负荷特性分析，其负荷基本稳定在40 MW附近水平，高峰负荷约为73 MW，低谷负荷约为19 MW。因此，从理论线损的分析看，该环网的闭环运行有较好的降损效果。

图2 蚂蝗塘110 kV变不同负荷水平下相对网损变化

3.2 压差和冲击电流分析

正常方式下，110 kV女蚂线在蚂蝗塘侧开环运行，开环点蚂蝗塘侧110 kV母线与110 kV女蚂线线路侧电压差为0.021 8 kV，电压相角差为1.56度，冲击电流为 0.082 01 p.u.(即 71.31 A)，同时没有设备过载，也不会引起保护动作，因此满足闭环条件，可以进行闭环操作 (调度规程的原则性要求为:闭环前闭环点两侧相位需一致，闭环点两侧电压差220 kV及以下电压等级最大不超过额定电压的30%，相角差不超过30度，500 kV最大不超过额定电压的20%，相角差不大于30度，且闭环后环网内设备不过载，保护可靠动作)。

3.3 N－1及暂态分析

濂溪—蚂蝗塘—女书环网所处地区小水电非常丰富，丰水期还承担广西水电的输送，运行方式受水电出力影响较大，因此必须同时对其正常丰大方式和水电大发方式进行稳定性校核、分析。

1)正常方式。在正常方式下，对濂女线、女水线、紫濂线、紫水线、濂溪主变、女书主变故障进行分析。结果表明在各种故障条件下，系统均能保持稳定运行。同时考虑到110 kV濂蚂线、女蚂线2条线路无纵联保护、蚂蝗塘变电站无110 kV母差保护，蚂蝗塘110 kV母线三相故障对该区域的稳定水平影响最大。考虑女书变女蚂线、濂溪变濂蚂线距离Ⅱ段动作时限为1.2 s，计算暂态稳定，其暂态过程如图3所示。计算结果表明，蚂蝗塘110 kV母线故障时，系统可保持稳定。

图3 蚂蝗塘110 kV母线三相故障暂态图

2)水电大发方式。结合该地区历史各变电站丰水期的电力上送情况，水电大发时，女书变上送约80 MW，蚂蝗塘上送约1.5 MW，水湾变上送约150 MW，广西通过水湾变向永州电网送约60 MW。对各故障情况进行分析，计算表明在各种故障发生后，系统均能保持稳定运行。其中紫水线双回(为同塔双回线路，见图4)同时三相故障对该区域的稳定水平影响最大，计算结果表明此时系统亦能保持稳定。

图4 紫水线双回三相故障暂态图

4 预控措施

为保证濂溪—蚂蝗塘—女书闭环后电网的安全稳定运行，须从几个方面制定预控措施。

1)热稳定问题的预控措施:考虑到女书主变跳闸后，女书变负荷转由濂溪—蚂蝗塘—女书的110 kV线路供带，为防止该线路出现热稳定问题，女书变供带负荷最大为82.0 MW，大于82.0 MW时，需考虑负荷连切;考虑到女书主变跳闸后，女书变上送的潮流转由濂溪—蚂蝗塘—女书的110 kV线路供带，为防止该线路出现热稳定问题，女书变上送的潮流最大为82.0 MW，大于82.0 MW时，需考虑上网线路的连切。

2)闭环操作的预控措施:通过调整女书变、蚂蝗塘变主变档位、电容器和电抗器的投退，尽可能减少闭环点的电压差及相角差，从而减少闭环电流;为控制闭环联络线的闭环电流，闭环时应尽量选择在负荷较低的时间进行。

3)运行方式的预控措施:密切关注220 kV濂溪变、女书变供区的负荷变化，适时调整运行方式，避免由于220 kV电网重、过载引发系统稳定问题。

5 结论

文中以湖南电网为基础，分析了220 kV/110 kV电磁环网闭环试验对象选择的基本原则、方法和步骤。将环网选择区分为初选和校核2个阶段，大大减少了合环对象的分析个数。根据文中所述方法和步骤所选择的濂溪—蚂蝗塘—女书环网目前已闭环运行2个多月，实验表明闭环运行后系统运行稳定性好、可靠性大幅提高、经济效益明显。

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Test object selection of closed-loop operation for 220 kV/110 kV electromagnetic loop network

HE Yu-qing，XIE Xin-tao，XU Chao
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Economical＆ Technical Research Institute，Changsha 410004，China)

Combining with the power grid operation experience，the basic principle to determine the loop region selection is determined in Hunan power grid.On the basis of the principle，electromagnetic loop network is selected，and the candidate test object is selected based on the analysis of the short-circuit current level，N-1 check，network loss，protection configuration and communication configuration of the primary object.The power loss，the impulse current and transient stability are checked at different load level，and the specific pre-control measures are established.

electromagnetic loop network;closed-loop operation;power loss;short-circuit current;flow calculation;stability check

TM715

A

1008-0198(2014)02-0007-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.02.003

2013-06-17 改回日期:2013-07-22

国网湖南省电力公司科技项目 (KZ12K16003)

何禹清 (1982)，男，博士，工程师，从事电力系统规划、运行及管理工作。

谢欣涛 (1972)，男，高级工程师，从事电力系统规划、运行及管理工作。