基于资源优化配置的钢光鄂电网结构优化研究

基于资源优化配置的钢光鄂电网结构优化研究

陶芬

（湖北省电力勘测设计院湖北武汉430000）

摘要：钢都-光谷-鄂州片电网存在局部供电卡口、短路电流超标、500kV主变下网受限、暂态稳定问题突出等问题，严重限制了该片区电网的发展。为提高该片区电网供电能力，合理利用500kV主变容量，解决局部供电卡口、短路电流超标、暂态稳定问题，提出了500kV主变容量优化配置及220kV电网结构优化方案。经详细潮流、短路、稳定计算校核，推荐网架整体供电能力得到提高，各分区供电裕度较为均衡，短路电流得到有效控制，暂态稳定问题得到解决，能满足“十三五”期片区电网供电要求。

关键词：资源优化配置；短路电流限制；暂态稳定；最大供电能力；网架优化

BasedontheResourceOptimalAllocationofGang-Guang-EGridStructureOptimizationResearch

Tao-Fen

ABSTRACT:Theproblemsofgangdu-guanggu-ezhougridareshortageofelectricitysupplyandshort-circuitcurrentover-limitationand500kVtransformerslackingtheabilitytodownloadandlowleveloftransientstability.Theseproblemsseriouslylimitthedevelopmentofthegangdu-guanggu-ezhoupowergrid.Inordertosolvetheaboveproblems,andimprovethepowersupplyabilityofgangdu-guanggu-ezhougrid,andoptimizetheuseof500kVtransformerscapacity,putforwardthesolutionplanaboutoptimalallocationof500kVtransformerscapacityand220kVpowergridstructureoptimization.Thegridcurrent,shortcircuitcurrentandtransientstabilityarecalculatedindetail,andbasedofrecommendnetworkframe,thepowersupplyabilityofgangdu-guanggu-ezhougridisimproved,andeachpartitionpowermarginisrelativelybalanced,andshort-circuitcurrentiseffectivelycontrolled,andtransientstabilityproblemisresolved.Thepowersupplyabilityofgangdu-guanggu-ezhougridcancontinuouslymeetthedevelopmentrequirementsforfiveyears.

KEYWORDS：Optimalallocationofresources;Shortcircuitcurrentlimiting;Transientstability;Thepowersupplyability;Thegridstructureoptimization

1引言

钢都-光谷-鄂州片电网（简称钢光鄂电网），主要为武昌区北部、洪山区、青山区、鄂州市负荷及武钢用户负荷供电，供电范围约1600平方公里。随着负荷发展与电网演变，钢光鄂电网凸显出负荷与电源分布不均，500kV变电站主变容量利用不够充分，220kV电网局部断面卡口、短路电流超标等问题，不仅不利于该片区电网的经济运行，甚至威胁其电网的安全稳定运行，该供区重要负荷的供电可靠性得不到相应保障。

本文深入剖析钢光鄂电网现存问题，立足电网优化基本原则[1][2]，远近结合，提出钢光鄂电网优化方案，选取科学合理的指标予以计算、比较、分析，经综合分析提出推荐方案。本文研究结论对于提高钢光鄂电网的供电可靠性和安全稳定运行水平具有重要意义。

2钢光鄂电网现状及问题分析

1.1钢光鄂电网现状

2015年，钢光鄂电网统调最大负荷为326万kW，其中钢都-光谷电网统调最大负荷225万kW，鄂州电网统调最大负荷101万kW。

钢光鄂电网总电源装机为465万kW，500kV变电站2座，分别为钢都变（1×100万kVA），光谷变（2×100万kVA），总变电容量300万kVA。

目前，钢光鄂220kV电网独立成片运行，与外区220kV联络线均已转为备用。钢光鄂电网现况电网接线示意图详见图1，拓扑图详见图2。

图1钢光鄂电网现况220kV电网接线示意图

图2钢光鄂电网现况220kV电网接线拓扑图

1.2钢光鄂电网主要问题分析

整体而言，钢光鄂电网电源装机规模超出现有负荷水平，供电区内有两座500kV变电站(主变容量300万kVA),理论上该电网供电能力应相对充裕。但实际运行中，存在短路电流超标、局部220kV供电断面卡口、500kV变电站下网能力未能充分利用等问题。此外，由于钢光鄂电网属于典型的“大机小网”，其暂态稳定问题较为突出。主要问题阐述如下：

（1）电源布局与负荷分布不匹配，局部500kV变电站轻载与局部220kV供电断面卡口问题同时存在

（2）短路电流超标问题日益突出

（3）暂态稳定问题突出

2钢光鄂电网目标网架研究

2.1目标网架构建原则[4]

（1）各电压等级电网协调发展；

（2）500kV站点靠近负荷中心，就近供电；

（3）220kV电网分区合理、网架结构清晰，分区内供电能力充足、供电可靠性高、短路电流不越限；

（4）220kV分区电网至少应有3台500kV主变，至少应有来自不同500kV变电站或220kV电压等级主力电厂的2路电源；

（5）片区内220kV网架尽量形成环网、链式网架结构；

（6）电源分散接入，就近消纳。

2.2目标网架设想

根据2.1节所述原则，构建钢光鄂电网目标网架如图3所示，拓扑图详见图4。由图4可见，远景年，钢光鄂电网由500kV鄂州变、光谷变、钢都变联合供电[5]。其中，钢都片区由钢都变和青山电厂5台机组独立成片供电，光谷变2台主变与鄂州变联合供电，光谷变另2台主变与高新变、凤凰山变联合成片供电。

3钢光鄂电网优化研究

3.1网架优化原则

（1）片区内3台500kV主变成片运行，结合电源负荷布局，优化主变配置，充分发挥主变的供电能力；

（2）片区内各500kV主变供区之间不削弱现有联络线路，满足主变故障情况下的相互支援能力；

（3）局部短路电流超标的站点，宜开断线路或采取站外对接等方式，简化其出线规模，以降低短路水平；

（4）简化鄂州电厂二期的接入电网方案，尽量避免其串接入主网架中。

（5）坚持远近结合原则，近期电网建设需结合电网远景目标网架规划，远期规划开环断面，近期不加强。

3.2主变配置优化研究

方案一（“111”方案）：新建鄂州500kV输变电工程，并将500kV光谷变1台主变搬至鄂州变，形成钢都、光谷、鄂州变各1台500kV主变供电方案。

方案二（“201”方案）：新建鄂州500kV输变电工程，将500kV光谷变1台主变搬至鄂州变，另1台主变搬至钢都变，形成钢都变2台主变、光谷开关站、鄂州1台主变供电方案。

方案一、方案二网架拓扑分别详见图5、图6。

3.3网架优化研究

为解决鄂州电厂二期机组集中接入电网，相关元件故障引起的暂态稳定问题，提出优化方案：鄂州电厂二期机组分母运行，一台机组接大湾变，一台机组接钢都变和蒲团变，分别支撑鄂州电网与武汉电网的两个联络通道。

此外，全接线全开机方式下，无论是“111”方案还是“201”方案，钢光鄂电网短路电流超标均较为严重，需要对相关站点的出线进行优化，合理控制短路电流。

针对“111”主变配置方案，拟定了5个网络结构优化方案[6][7]，经短路校核和潮流校核，推荐网架拓扑详见图7。

如图7所示，将光谷1台主变搬至鄂州变，钢都、光谷、鄂州各1台500kV主变联合为钢光鄂电网供电。对接扎花线、光花IV回，形成光轧线；对接钢光III回、光鄂II回线，形成钢鄂线；对接钢花线、钢桂I回，形成花桂线；开断花化线、花湾线；将鄂湾I、II回线增容改造。

4结语

针对钢光鄂电网发展面临的局部供电卡口及500kV主变下网受限、短路电流超标、暂态稳定突出等三个方面问题，基于资源优化配置思路提出如下解决方案：

（1）提出500kV主变容量优化配置方案：新建鄂州500kV输变电工程，并“将500kV光谷变一台100万kVA主变搬至500kV鄂州变”，以提高鄂州电网供电能力，解决局部电网卡口问题及光谷变主变下网受限、容量得不到有效利用的问题。

（2）提出鄂州电厂二期出线优化方案：鄂州电厂二期机组分母运行，一台机组接大湾变，一台机组接钢都变和蒲团变，分别支撑鄂州电网与武汉电网的两个联络通道。由于鄂州二期机组分散接入电网，相关元件故障时，对电网的冲击大为减少，暂态稳定问题得到有效解决。

（3）提出220kV电网优化方案：光谷搬迁一台主变后220kV母线合母运行，对接相关联络线路（对接扎花线、光花IV回，形成光轧线；对接钢光III回、光鄂II回线，形成钢鄂线；对接钢花线、钢桂I回，形成花桂线），开断花化线、花湾线，以减少短路超标站点的出线，限制短路电流。

根据推荐网架，钢光鄂电网整体供电能力得到提高，各分区供电裕度较为均衡，短路电流得到合理控制，暂态稳定问题得到有效解决，能满足“十三五”期该片区电网供电要求，且与远景目标网架适应性较好。

参考文献：

[1]SD131-1984电力系统技术导则[S].

[2]Q/GDW156-2006城市电力网规划设计导则[S].

[3]DL755-2001电力系统安全稳定导则[S].

[4]湖北电网规划建设改造技术原则[Z].武汉：湖北省电力公司.2015.

[5]湖北电网“十三五”发展规划报告[R].武汉：湖北省电力公司.2015.

[6]王锡凡.电力系统规划基础[M].北京：中国电力出版社，1994.

[7]张思.考虑短路电流的输电网优化规划[D].杭州：浙江大学,2012.

[8]李光琦.电力系统暂态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

作者简介：

陶芬（1982年-），女，湖北，湖北省电力勘测设计院，高级工程师，电力系统及其自动化硕士，从事电力系统规划与设计研究工作。（湖北武汉430000）