——建设稳定可靠的电网网架结构的若干思考林元绩摘要 分析了浙江电网500kv、220kv主网架结构以及城市中低压配电网的结构，探讨了电网发展过程中有关电磁环网、限制短路电流、变电所规模、大容量电厂接入系统方式等问题，提出了消除电网结构缺陷，提高电网安全水平的相应措施。
关键词 电网 网架结构 安全水平 分析 对策ViewsonConstructingStableandReliableElectricNetworkCompositionAbstract Thecompositionof500kvand220kvnetworkaswellasthemediumandlowvoltageurbannetworkinZhejiangProvinceareanalysedinthispaper.Alsotheelectromagneticloopednetworkandrestrainingshortcircuitcurrentarediscussed.Meanwhile,scaleofthesubstationsandthemodeofconnectiontothepowersystemforlargescalepowerplantsareinvestigated.Furthermore,relevantmeasuresofelminationdefectsandenhancingsafetylevelforelectricnetworkcompositonaresubmitted.
KeyWords powersystem electricnetwordcomposition safetylevel analyse measures改革开放以来，浙江省经济持续增长，1999年全省全社会用电量602亿kW.h，比上年增长11.7％，增幅回升5个百分点。与此同时，浙江电网规模大大发展，电网运行质量有了较大提高。
至1999年底，全省500kV变电所3座4250MVA，总容量比1991年增加8.5倍，500kV线路13条1373km，总长度增加3.33倍；220kV变电所63座14370MVA，增加3.4倍，220kV线路154条5582.6km，增加1.5倍。电网运行质量提高主要表现为：(1)220kV电网从单相永久性短路不失去暂态稳定提高到三相短路不失去稳定。(2)浙江南北电网500kV双回主通道建成，长期以来困扰浙江电网的南北通道输送容量受阻因素基本消除。(3)全省高峰时段平均负荷功率因数从1992年的0.86提高到0.95，全省容性无功补偿度从0.6上升到1.04，电网电压质量有所改善。(4)全省城市电网供电可靠率从1995年的99.474％(RS1)提高到1999年的99.760％(RS1=RS3)。
电网是联系电力生产者和电力用户的物质基础，电网在其形成、变化、发展的过程中，有其自身的客观规律。人们对这些客观规律的认识，经历了多次“实践—认识—再实践—再认识”的过程。每一次认识上的升华，标志着电网经历了一次质的飞跃，达到了一个新的水平。本文试图从几个侧面来探讨电网发展过程中一些带规律性的问题，重点是讨论电网结构，供同行们参考。1 提高区域电网安全水平1.1 区域电网安全水平的一般要求
为了评价一个区域(地区)电网网架结构的安全水平，可以用一个简单的区域电网模型(图1)来代替一个复杂的区域电网。在这个模型中，区域电网的最大负荷需求为P，位于该区域电网内并网运行的机组总容量为Pg，大电网向该区域电网供电的供电能力为Pn(包括n回输电线路，上一级枢纽变电所的变压器容量等)。区域电网的安全水平是指在以下几种工况下，保持对用户连续不间断供电的能力。图1 区域电网模型图(1)在正常方式下，区域电网应按下式达到供需平衡：
P≤Pg＋Pn(1)
(2)符合N－1安全准则。当电网内1个供电元件停役时(如环网或双回线供电，其中1回线路因计划或非计划检修、事故跳闸等停役；2台以上变压器的变电所，其中1台变压器停役等。)，供电能力减少了Pn1；或区域电网中最大容量的1台机组停役，容量减少了Pg1。上述两种情况发生时，仍然要求保持对用户连续供电。此时应满足新的供需平衡，式(1)变为：
P≤Pg＋Pn－Pn1(2)
P≤Pg＋Pn－Pg1(3)
(3)当发生多重性严重事故时(称N－2安全准则)，要求不发生电网瓦解、大面积停电的严重后果，并保持向重要用户的连续供电。近年来，对现代化大城市电网，已经提出在发生多重性严重事故时，保持对用户连续供电的更高要求。
1.2 提高我省220kV区域电网安全水平的措施
经过近几年电网的发展，我省各地区的220kV区域电网，除少数地区外，一般能满足N－1安全准则。但对区域电网中以下一些多重性严重事故，却较难满足要求：
(1)同杆并架的双回线路同时跳闸，即Pn=0。
(2)最大1台容量的发电机组Pg1停役(个别情况甚至有两台机组同时停役)，同时又因供电设备事故而减少电网供电能力Pn1，在此事故方式下一般较难满足供需平衡，常发生电网原因的限电，即式(1)变为：
P≥Pg＋Pn－Pg1－Pn1（4）
(3)枢纽发电厂、变电所的220kV母线，从双母线改为单母线运行，再发生母线事故，即M=0。例如其中一条母线检修时发生母线事故(简称“单母差”方式)，或在双母线的母差保护退出运行时发生母线事故(简称“停母差”方式)。
(4)区域电网内并网运行的大容量电厂，其总容量在负荷需求中所占比例较大(例如50％以上)，发生全厂停电事故，即Pg=0。
上述多重性严重事故，本质上反映了电网结构性缺陷。在实际运行中，进行了各种事故预想，并采取了以下措施：
(1)按照事故后的功率平衡对所讨论的区域电网在事故可能发生前，提出限电措施。例如台州南部电网，在台州电厂220kVⅡ段母线单母线运行，再发生母线事故，将造成温州、台州地区严重低电压和部分线路严重过载，曾采取了在台州电厂220kVⅡ段母线单母线运行期间对温州、台州地区限电的措施。
(2)采用自动切负荷装置。仍以台州南部电网为例，当发生前述事故时，采用反映台州电厂出线低电流，温州和台州电网联络线过电流，变电所母线低电压的自动切负荷方案，保持对重要用户的连续供电。
(3)提高现有输电线路的输送容量。例如500kV瓶窑变电所有3回220kV线路(2回2×300mm2，1回400mm2铝芯导线)向杭州东部及嘉兴地区供电。对其中1回2×300mm2铝合金导线，按允许温升70℃进行设计，导线允许输送容量为385MVA。当嘉兴地区1～2台300MW机组停役，且瓶窑变向东部供电按1回导线容量控制时，供电能力严重受阻。为此经分析，在保持导线对地弧垂在安全范围以内，并且导线在弹性变形范围以内，将导线允许温升提高到100℃，允许输送621MVA，即提高输送容量60％，效果显著。
(4)对暂时难以解决的枢纽发电厂、变电所双母线全停事故，目前主要应在电网运行方式的安排上采取控制性的措施，严格防止发生此类严重性事故或将事故后的损失减到最小。主要有：在安排单母线或停母差的检修方式时，一般应选择较好的天气条件，并且要求检修单位尽可能缩短停电时间，以减少事故发生的概率；调度部门在上述检修期间原则上不再安排检修发电厂、变电所母线上其他设备的操作，以减少由于误操作造成母线事故的概率；调度部门还应当做好地区出力与负荷的平衡等。
(5)向缺电的区域电网新建220kV线路，增强大电网的供电能力。例如温州电网，在温州电厂2×125MW机组，大电网2回220kV输电线路(临海～温州线、丽水～温州线)的条件下，可适应400～500MW的负荷水平。1994年建成第3回泽国～蒲州线(104.1km)，可适应600～700MW的负荷水平。1997年将泽国～蒲州线改建为泽国～温州线(82.4km)，并建成第4回台州～蒲州线(129.7km)，可适应800～900MW的负荷水平。
(6)新建500kV变电所,提高大电网的供电能力。
1.3 注意技术经济的合理性
在采取提高电网安全水平的各种措施时，应当具体分析区域电网结构的特点，确定技术经济合理的方案，其一般原则是：
(1)在当前电力供需矛盾相对缓和的情况下，一般不推荐采用事故前限电的方案。例如据统计，从1997年到1999年4月对台州南部电网限电，限电累计损失电量1700万kW.h，损失较大。
(2)当多重性事故发生后，在电网事故特征量易于就地采集的条件下，优先推荐采用自动切负荷装置，变事故前限电为真正事故发生后再行限电，减少事故前限电的损失。
(3)提高线路的输送容量，应对每一条具体的输电线路进行分析计算，还要对相关变电设备的容量进行校核。如能进一步开展关于提高导线输送容量的系统性研究，对下一步电网运行将更有普遍的指导意义。
上述(2)、(3)两项措施，在电网建设的过渡期作为一种补充手段，效益比较明显。例如对杭州东部地区供电，500kV杭东变已经在建，新建220kV线路已无必要。提高现有线路的输送容量的措施，见效快，投资省。
(4)新建220kV线路，补强220kV网络，还是建设更高一级的500kV电网，需经过技术经济比较后确定。一般认为，新建1回220kV长距离输电线路，可提高输电能力约200MW，对负荷水平不高的区域电网比较有效。当受端区域电网的负荷发展到一定水平时，例如一个800～1000MW负荷水平的受端电网，从加强受端电网的观点，应当及时建设高一级电压的500kV变电所和大容量电厂，才能保证该区域电网的可靠运行。2 500kV电网网架[1][2][3][4]下一页
