上海电网短路容量初探

上海电网短路容量初探 , l问题的提出 上海电网自有220kV等级电压以来,以 220kV电压等级作为主同架运行保持到今对 上海这一特殊电阿,用电水平为1000,7000 Mw时,220kV作为主网架联网运行比较合 理.随着用电负荷的增加,大型发电机组接人电 同,华东电同出现500kV电压等级,到目前上 海电网形成500kV双”C”网与220kV网络混 合运行,用电负荷逼近10000Mw,电网中原 先一些次要问题不断上升成为影响电网安全运 行的主要问题.这些问题的产生是220kV网 架自身发展的必然结果,也归咎于,500kV与 220kV混合电磁环网运行.其中主要问题之一 就是短路容量问题.自1986年起陆续调换占上 海电网8O,90,遮断容量在20,30kA的 断路器,曾一度满足电网运行的需要.现在电网 主要220kV节点的短路容量接近并将超过50 kA,按发展趋势在3,5年后,现运行的断路器 有相当一部分因遮断容量不足,不能再使用,若 再调换遮断容量大于OkA的断路器是不现 实的.随着500kV伺络结构的加强,上海电网 已做好220kV电网分层分区的准备,主要目 的之一是控制220kV系统的短路水平,本文 主要探讨电网分层分区后的短路容量问题 2上海电网概况及短路水平 2.t上海电网概况 上海电网属城市密集性用电的电网,用电 负荷主要集中在市区及周边1000km:范围 内,1998年上海电网最高负荷达到9018Mw 由于地理条件和上海历史发展的原因,自然将 上海网分为两部分. 一 部分是以石洞口,宝钢电厂为主力电厂, 西郊,万荣,蕴藻浜为枢纽站,黄渡,石洞口电厂 为主要联络点的北网. 另一部分是以闵行,吴泾为主力电厂,闵 行,吴泾,长春,杨思为枢纽站,南桥站为主要联 络点的南网. 近年来,由于浦东地区用电负荷大幅度增 加,形成了以外高桥为主力电厂,围绕外高桥电 厂的进出,兼顾地区用电形成的径流式电网一 扬高地区电网,扬高站既为枢纽站,叉为主要联 络点南网与北网之间尚台环运行,南网与杨高 此看来,主要原因是由于南市电厂l0号机组失 磁,异步运行后.造成小系统内有功,无功出力 的晃动,引发小系统内频率,电压的大幅度波 动,从而造成小系统内自动低频喊载装置动作 切除了部分负荷和部分负倚转移.以及电压严 重升高等等.但是由于目前电厂资料不全.需要 进一步 (2J以往埚度部]列电业电容器,主空分 接头,发电机功率因数等的管理较为严格和规 范.但是此次事故暴露出用户容性无功对小系 统造成丁年多不利后果.因此.建议对用户电容 器加强管理,并制定出适合电网安全,灵活的调 度管理来 (3)由于南市小系统电缆较为集中.充电 功率较高.因此.鹰充分发挥瑞金1,2号,【3 号J电抗器的作用.并建议该1tok,’系统内增 装少量的电抗器 (1)小系统解列点的台理设置时.需要兼 颐有功,无功的平衡丁怍.特别是可能解纠在小 系统内的机组,需要县有良好的调速系统干?励 融调系统 L作瞄,乔靠幂话I:.收确If删I一|J’】_l1) l9g9年第6期上海电力 地区电网220kV也并在一起运行. 2.2上海电网短路水平 近几年该网短路水平增长较快500kV系 统建成1o年,母线短路容量翻了一番.220kV 短路容量水平随着500kV网络的加强及自身 的发展,已达到较高水平虽然,采取了分母方 式等方法来限制母线的短路容量但至1999 年,电网仍有9个主要厂站短路容量已超过 150ooMVA.少数变电站的短路容量甚至已 接近20o00MVA,即接近断路器的遮断容量 2.3短路容量将继续增长 以后的几年,随着华东电网500kV网架 的加强,大型电厂的并网,加上与其它系统互 联,500kV的短路容量仍有较快的增长220 kV系统的短路容量将继续增加,受2ZokV断 路器遮断容量的限制,必须采取措施进行分层 分区,以500kV变电站为中一,,把220kV分区 电网解开运行,能较好地控制220kV枢纽站 的短路容量. 3有源分区与无源分区 上海电网220kV分区运行后.有的分区 内没有发电机组,称之为”无源分区”,而把有发 电机组的分区称之为”有源分区”. 从形式上看.有源分区相当于低压电网中 带小型发电机组的小系统电网,而无源分区则 相当于低压配电同. 但现在的220kV分区的容量与低压电网 的容量不在一个数量级上同时.有潭分区与无 源分区又有很多地方不同比较如下. 4220kV分区最大可用负荷 220kV电阀分区运行后,在正常方式下. 各分厦之间的供电负荷相对独立,分区电源来 自内部电厂的发电出力厦5oo/220kV联络 变压器受电 考虑地区负菏供也可靠性与设备的安全 性.舒区内部的母线将尽可能地并列运行,分区 必须满足N—J的由于断路器遮断容量 的限制,各个分区不可能无限制地增加联变或 发电机组,短路容量成为限制一个分区最大可 用负荷的主要因素. 就目前而言,上海在500kV环网内将有7 个联络变电站:黄渡,南桥,杨高,泗泾,杨行,徐 行,川沙(三林)上海将最终形成7个以500 kV变电站为中心的分区电网由于地理条件 的限制,各分区的发电能力不尽相同.馀行,黄 渡为无源分区;杨行分区装机总容量3350 MW,实际出力3010MW左右;泗泾分区装机 容量为12ooMw{南桥分区装机容量2335 Mw.实际出力约为2l70Mw,直流11O0 Mw;杨高,JI】沙【三林)分区装机容量为l780 Mw,实际出力1700MW左右 根据500kV系统短路容量最终水平.取 60kA作为一个【?|7rJ06700 厢卉计.21J站鲫”】80】80 根据目前负荷发展的情况.20000MW估 计为2020年上海电同的用电水平电网可用负 荷总餐提供了一个大的参考值,由于地区负荷 发展的不平衡,部分220kV分遁可能会更早 地达到饱和.电网要有更大的供电能力,必须新 建加(1kV变电站.形成新的22(IkV分医受 条件的限制,北网增加新的jc)(Ik,’变电站的 叮能很小.南刚尚确增加新站的条件 从表j中可”看{.nk,’的无源分区和 有撩分遁展大可用负茼是不同的有源分区的 最大可用负茼要大于无辑分区比较表】中黄 上海电力1999年第6期 渡(无源分区)与南桥(有源分区)的可用负荷, 南桥分区去除1100Mw的直流,尚比黄渡徐 行分区分别多1420,670,1170,1170Mw,其 它分区也比无源分区分别有不同的供电优势. 上海电网作为一个受电网来说,600Mw及以 下的机组直接接人220kV网架上是有利的. 5500kV联变容量以及值的选择 从表1中可以看出,500/220kV联络变压 器的容量以及短阻抗Uk的取值,影响220kV 分区的最大可用负荷.单从容量的角度来看,若 保持Uk的取值不变.选择的联变容量越大,由 于220kV分区短路容量的限制,意味着该分 区要少上联变.另外.在运行方式上根据?一1 的原则.分区的备用容量需按联变的容量大小 来安排,分区的实际可用负荷厦倒有所减少.由 于备用容量的增加,选择大的联变容量,从经济 上也不是一个可取的手段 短路阻抗Uk取值的加大,能有效地加大 220kV分区的最大可用负荷,能增加220kV 分区与500kV系统之阃的联变数量.换句话 说,在采取相同的联变数量时,能使220kV分 区定位于一个较低的短路水平. 另外,500kV系统故障,有源的220kV分 区将通过联变向500kV故障点提供短路电 流我们比较了采取750MVA联变,在目前装 机容量下,系统负荷为20000MW.不同的短 路阻抗Uk的取值时,各个分区向5ookV系统 所供的短路电流【为16时比0为12 时,要少提供2kA的电流.因此,高的取值 还能在一定程度上限制220kV分区向5ookV 提供短路电流,对500kV短路水平的限制做 出一定的贡献.不可否认,选择较大的(值, 不利于地医电网无功的平衡,但对于上海这一 负荷密集的电网来说.应该是可取的一种手段. 6短路水平选择和地区电压问题 上海电_蜘是一个受端系统,从系统稳定上 考虑,应当减少系统电谭的阻抗因此.500kx, 母线的短路容量在不超过限定值的基础上,应 维持一定的短路容量.这从近几年上海电网 500kV系统短路容量的增长来看,维持500 kV系统一定的短路容量已不成问题.今后几 年,500kV网架加强,主力电厂的接人,全国性 的联网等,就上海部分来说,500kV环网的开 工和完成已经提上了议事日程.因此,必须考虑 采取一定的手段加以限制.500kV系统短路水 平将晟终按断路器遮断容量来限制. 500kV系统短路水平确定后.220kV分 区必须选择适当的短路水平在考虑220kV 分区最大可用负荷时.我们假设短路水平为断 路器遮断容量水平,从而获得较大地区最大可 用负荷.事实上,控制220kV分区短路水平, 还必须综合考虑地区电压问题.故障时的母线 电压,牵涉到低电压释放负荷问题,影响用户供 电可靠性.上海电网是一个地理密集性的网络, 220kV电网一点故障,波及面比较大,电压普 遍降得很低.如1997年8月l5日万荣事故,上 海全网220kV各点电压均低于o.6pu以下, 处于北网故障区域,大部分电压处于o.3pu以 下当时.上悔电网负荷约为6646Mw,其中 北阿为2740Mw,用户低电压释放甩掉负荷 达900MW.l998年6月27日蕴藻浜事故,也 由于瞬间低电压,使用户甩负荷860Mw. 220kV分区运行后,能限制故障产生的低 电压影响范围,电压下降的水平取决分区短路 水平选择.考虑区内故障,如果,短路水平太高, 除奉区电压水平较低外,500kV系统的电压下 降幅度较大,影响500kV主网架的电压水平, 进而把故障波及其它分区.区外故障也是如此. sookV系统故障,短路水平高的分区产生较大 的电压降.将甩掉更多的用电负荷. 特别提及有滞分匿与无源分区在电压特性 上的区别.对有源分区,瞬问低电压将导致医内 发电机蛆强脯动作,以抬高本分区电压水平,维 持分匿内部的电压范故障后有一个较高的水 平对于无源分区.缺乏电压支撑的办法或手 段,区内枢纽站母线三lf日金属性短路放障将导 1999年第6期上海电力 上海电网跨越2000年运行方式分析 圻t?f上海市电力公司中心调度所(2...25) 搞l要为r将Y2K问题可能给电同安全运行带来的风险降到盛低 美毽词竺!兰璺差堡分析应急, 经过单机测试.特别是顺利通过8月底的 全国电网联台馒lJ试,表明上海电网已基本解决 Y2K问题.但是.鉴于Y2K问题存在的隐蔽 性,分散性和复杂性.电网仍要提高警惕,预防 不测为了避免在2000年跨越期间因Y2K问 题对电网正常运行造成影响,需要对跨越期间 上海电网运行方式进行计算分析和事故预想. 以制订有针对性的主同运行方式和应急方案 l上海主网设备Y2K情况汇总 11发电设备 王锐1;Z 保障电嗣安全跨越2000年.对跨 主网运行方式 根据统计.上海电网老的100MW及以下 机组不存在Y2K问题.但单机容量300Mw 及上的大机组自动化程度高,存在不同程度 的Y2K问题.如果机组控制系统发生故障.有 可能导致跳机. 1.2220kV及以上变电站的站控系统 目前上海电网只有500kV南桥,黄渡站. 220kv西郊,恒丰,新周,泰和站采用集控系 统.其中南桥站用于控制操作断路器.黄渡站只 用于监测 1.3220kV及以上系统保护 ,,,,,,j,’k,啦’kj-’k,j’k,j,’kjj’k鸯’k’k,’k’kt’kj 致整个分区的电压水平降为零,500kV系统故 障后电压降低.分区内母线电压将产生同比例 电压降. 控制分区内的短路水平,将损失分区最大 可用负荷.这是一对矛盾体.如何选择分区的短 路水平.须经定量的计算分析.充分考虑分区的 可用负荷,负荷特性以及区内发电机组及其它 无功设备的电压支撑能力 7小结 (1)由于同架的加强.22OkV的短路水平 升高,超过断路器的遮断容量.电同必须分层分 区运行 (2)分层分区后.分压电网舶最大可用负 荷爱220kV短路水平的限制.可用负荷的大 小与分区内机组的装机容量,联变的容量,联瘦 的短路阻抗有着密坍的关系 【3)联变的容量与Uk值的选择必须考啦 分区电网的最大可用负荷 选择大的联变容量并不能增加分区可用负 荷.反倒增加分区备用容量.在经济上不台算. 选择大的Uk值的联变,有利于增加地区 电网的最大可用负荷.减少故障时区内与区外 的短路水平. {【)必须对220kV分区的短路容量加以 限制.使220kV分区在故障后能维持在一个 较高的电压水平.减步区内故障对500kV及 其它分区电同的影响.也减少区外故障时220 kV时母线电压降. {j)上海电同存在两种类型分区:有源分 区与无源分区.分医容量大且特性不同.有源 的最大可用负菏较大.并有电压支撑无湃无电 监支撑.压外故障耐区内的影响较大解决无源 分区电压问题是一个新课题.颁进一步研究 牲陆f蜘;』一,fj=