大同二电厂5—2联变退出对山西大同电网的影响

曲 莹，郑惠萍，刘新元

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

大同二电厂5—2联变退出对山西大同电网的影响

曲 莹，郑惠萍，刘新元

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

针对山西北部电网500 kV大同二电厂短路电流超标问题，通过降低其短路水平的计算研究，采取将该500 kV—220 kV变压器（即：5—2联变）断开的方式运行。此方式对大同电网网架影响较大，主要从短路水平、静态安全、暂态安全稳定等方面分析研究了大二电厂500 kV—220 kV变压器（即：5—2联变）断开运行的方式下山西大同电网的安全稳定特性，为山西电网的安全运行提供了理论依据。

大同电网；5—2联变；短路水平；静态安全；暂态安全

0 引言

2016年，500 kV五寨输变电工程的投产显著增强了山西电网网架结构，500 kV明海湖输变电工程为特高压直流投产奠定坚实的基础，山西电网的本质安全水平得到了明显提升。大同电网是山西电网的重要部分之一，通过500 kV神雁I、II线与山西主网相联，通过500 kV大房I、II、III线与华北网互通。500 kV明海湖输变电工程投产后，雁同—明海湖—五寨—固贤站西通道将全线贯通，电网网架更趋合理，220 kV大同完善工程实施后，电网结构显著加强。

大同电网以500 kV雁同站、平城站、大同二电厂以及大唐云冈、华电大一电厂、云峰电厂等为主要电源点，主网架为220 kV线路环网或双回线并列运行，110 kV、35 kV网架结构以直配供电为主。随着电网结构的加强和机组的陆续投产，500 kV“西通道”的全面贯通，大同电网短路容量继续上升，将进一步影响系统安稳特性，大同电网作为山西电网北电南送的送端，保障其安全稳定运行对整个电网的重要性不言而喻。

1 山西大同电网分析基础网络

山西电网通过1 000 kV长治—南阳—荆门特高压线路与华中电网联络，晋北—南京特高压直流投产，山西电网通过此直流线路与华东电网联络；同时与华北电网通过大房三回线、神保双回、阳桂双、潞辛双4个外送通道、九回500 kV线路联络。山西电网为大同、忻朔、中部、南部4个相互之间仅通过500 kV线路联系的分区域电网。

大同电网是典型的大电源、小负荷、高送出的送断电网，通过500 kV大房三回线与华北主网相连，通过500 kV神雁双线、雁同—明海湖双线共四回线路与山西主网相连，同时通过单回500 kV线路接受内蒙京隆电厂1 200 MW电力。2016年底，大同电网拥有火电装机9 100 MW（含京隆电厂），风电装机1 601 MW，光伏装机1 495 MW。

由于大同地区电源众多，送电需求大，对500 kV大同二电厂、雁同、塔山等区域短路电流水平影响较大，有可能使其接近或超标，进而影响到电网稳定运行。因此，大同电网对山西电网的安全稳定运行具有十分重要的影响作用。

本文首先对大同电网的短路电流水平进行计算分析校核，针对短路电流方面存在的问题，进行了降低系统短路水平的计算研究，提出了降低系统短路电流水平的措施和建议；其次，从静态安全分析、暂态安全分析方面研究了该降低短路电流的措施下大同电网的安全稳定性，为山西电网的安全运行提供理论依据。

2 短路水平分析

2.1 计算条件

本文短路电流水平计算采用山西电网220 kV及以上设备为全接线方式，500 kV、220 kV联络设备均为合环运行方式；计算时间段内山西电网所有机组以满出力全开机方式运行[1]。

2017年大同电网总装机预计达到9 800 MW，省调装机6 080 MW。接入500 kV系统容量为7 200 MW：大二3 320 MW，塔山1 200 MW，塔山二期1 320 MW，恒北660 MW，同煤阳高700 MW（2017年12月投产）。接入220 kV系统发电装机容量共2 600 MW，风电容量达到1 848 MW，光伏容量达到1 495 MW。

2.2 短路电流计算结果

2017年，随着电网结构的加强和机组的陆续投产、500 kV雁同—明海湖—五寨—固贤“西通道”的全面贯通，大同电网短路容量继续上升。本文分别从夏季和冬季两方式计算了大同电网500 kV系统的短路电流。计算结果见表1。

表1 大同电网各厂站500 kV母线短路水平表

2017年，500 kV大二电厂母线短路电流均超标，冬季阳高电厂投产后，500 kV大二电厂短路电流水平进一步提高。

针对大二电厂短路电流超标问题，采取断开大二电厂5—2联变和大二电厂机组全开方式下停塔山1台机组的措施，大二电厂短路电流计算结果见表2。

表2 大二电厂500 kV母线短路水平表

采取断开大二电厂5—2联变及停塔山1台机组（大二电厂机组全开方式下）的措施后，大二电厂短路电流夏季满足开关遮断要求，而冬季仍然超标。

根据山西省政府安排，大二电厂预计2017年退役4台200 MW机组。据此进一步考虑大二电厂1—4号机组停运、大二电厂5—2联变断开，塔山电厂全开方式，大二电厂母线短路电流满足开关遮断容量要求，计算结果见表3。

表3 大二电厂500 kV母线短路水平表

由以上分析可知，针对大同二电厂母线短路电流水平超标问题，建议过渡期采取断开大二电厂5—2联变及限制近区机组开机的措施。

3 静态安全分析

边界条件：2017年冬季，山西电网220 kV及以上设备全接线方式运行，220 kV系统分为大同、忻朔、中部、南部4片运行。考虑特高压南送1 000 MW，山西500 kV九回外送断面潮流12 500 MW。该方式下华北分调机组全开，省调机组均匀开停机。

3.1 正常方式

2017年冬季大同电网大发方式（风电考虑30%，光伏考虑80%出力），大同东双变上载潮流490.5 MW，雁同双变上载潮流908.2 MW，大同联变倒送362.5 MW。在此方式下，500 kV主变N-1，另1台主变均不过载；220 kV联络线N-l均能满足大负荷供电要求，潮流分布和电压水平基本合理。相关设备N-1后潮流转移情况见表4。

表4 大发方式大同电网重载设备N-1后潮流转移情况表

3.2 大同二电厂5—2联变退出方式

在3.1正常方式基础下，大同二电厂500 kV侧和220 kV侧断开运行，大同东双变上载潮流649.9 MW，雁同双变上载潮流1 105.8 MW。雁同主变N-1，另1台主变上载潮流854.9 MW，过载23.8%，双变运行极限为890 MW。此大发方式，220 kV联络线N-l均能满足大负荷供电要求，潮流分布和电压水平基本合理。相关设备N-1后潮流转移情况见表5。

表5 大发方式大同电网重载线路N-1后潮流转移情况表

4 暂态安全分析

稳定计算边界条件：山西电网2017年冬季大方式下，考虑特高压南送电力5 800 MW，山西九回外送华北电力12 500 MW，风电机组出力按15%额定容量考虑。

4.1 正常方式

2017年冬季，风电出力考虑15%，大同电网机组大发方式下，大雁双潮流375.8 MW、雁东双潮流900.7 MW、神雁双潮流2 543 MW、雁鲁双潮流2 506.2 MW、大房三回潮流4 095.2 MW；大同东主变倒送204.7 MW，雁同主变倒送650.3 MW，大同5—2联变主变倒送236.9 MW。

4.2 大同二电厂5—2联变退出方式

在4.1正常方式基础下，大同二电厂500 kV侧和220 kV侧断开运行，大雁双潮流152.9 MW、雁东双潮流1005.4 MW、神雁双潮流2 551.5 MW、雁鲁双潮流2 509.7 MW、大房三回潮流4 081.3 MW；大同东主变倒送309.4MW，雁同主变倒送780.7MW。

在此两种方式下，进行稳定校核，大同电网500 kV线路、主变N-1故障均能保持稳定。其严重故障稳定计算结果见表6。

表6 冬季大发方式大同电网严重故障稳定计算

5 结论

随着电网结构的加强和机组的陆续投产、500 kV雁同—明海湖—五寨—固贤“西通道”的全面贯通，大同电网短路容量继续上升。全接线方式下，大同二电厂母线短路电流水平超标。采取断开大二电厂5—2联变及限制近区机组开机的措施后，可有效降低大二电厂短路电流，但对大同电网潮流和稳定带来一定影响，但整体考虑该措施可行。

a)采取断开大二电厂5—2联变及限制近区机组开机的措施后，夏季，大二电厂母线单相/三相短路电流由52.02/51.16 kA下降至49.7/48.96 kA；冬季，大二电厂母线单相/三相短路电流由52.23/52.2 kA下降至49.21/48.8 kA，满足运行控制要求。

b)大同二电厂5—2联变断开运行，大同电网大发方式下，雁同主变不满足N-1运行要求，需控制双变运行极限在890 MW之内。

c)大同二电厂5—2联变断开运行，大同电网大发方式下，大雁双大二侧发生三永N-2故障，系统稳定破坏，降低了大同电网稳定性，安控切机量增大。

[1] 杨冬,刘玉田,牛新生.电网结构对短路电流水平及受电能力的影响分析 [J].电力系统保护与控制，2009，37 (22): 62-67.

Analysis on the Influence of 5—2 Associated Transformer Disconnection of Datong No.2 Power Plant on the Stability of Datong Power Grid

QU Ying,ZHENG Huiping,LIU Xinyuan
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi030001,China）

In order to solve the problem of short circuit current in 500 kV Datong No.2 Power Plant in northern Shanxi power grid, 500 kV-220 kV associated transformer(ie,5-2 transformer)is disconnected to reduce short-circuit level.This method has a great influence on Datongpower grid,sothat the stabilityofDatongpower grid under disconnection of5-2 transformer is mainlystudied in terms ofshort-circuit level,grid static security and transient safety,which provides a theoretical foundation for the secure and stable operation of Shanxi power grid.

Datongpower grid;5—2 interconnection transformer;short-circuit current level;static safety;transient safety

TM712

A

1671-0320（2017）04-0024-04

2017-04-19，

2017-05-12

曲 莹（1988），女，山西侯马人，2012年毕业于太原理工大学电力系统自动化专业，硕士，工程师，从事电力系统分析研究工作；

郑惠萍（1972），女，湖北当阳人，1993年毕业于太原理工大学电力系统自动化专业，硕士，高级工程师，从事电力系统分析研究工作；

刘新元（1986），男，山西汾阳人，2011年毕业于华北电力大学电力系统自动化专业，硕士，工程师，从事电力系统分析研究工作。