浅析泰州电网分区间合环操作
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摘要：随着江苏500 kV输电网络规模不断扩大，从而使系统短路容量迅速增加，导致部分短路电流水平超过断路器的遮断容量。如不采取措施控制短路电流，设备投资将大大增加；为解决此问题, 220 kV电网分区运行势在必行。而在电网分区运行后，将给运行方式的调整带来困难。提出了相应的运行措施来改善运行条件, 着重分析了中、低压电网合解环操作时潮流过大而引起保护跳闸以及具备快速合解环功能的新型备自投装置应用及运行要求。
关键词：电网；分区；合环电流；快速合解环
中图分类号：TM421 文献标识码：A
引言
随着江苏电网规模的日益壮大, 系统短路电流水平还将不断提高, 电网发展和短路容量增长的矛盾已经成为电网发展的最大问题。分区运行能有效地将江苏电网短路容量水平控制在合理。
2012年夏季高峰期间，为控制泰兴主变下网潮流及220 kV 母线的短路电流, 均衡泰州电网各主变潮流, 泰州电网也需分层分区运行。而在电网分区运行后，将给110kV系统运行方式的调整带来困难。
泰州电网分区运行方式简介
泰州电网2012年夏季运行方式安排为：都唐2H80/4947、夏如4966/4967、黄高2H33/2H34、白大4659线路解环方式；泰州南、北电网分区运行，昭阳、唐子变各腾空一条母线，旗昭、旗唐经该母线供泰州南部电网，其余均为合环方式运行。白马变由兴白4657/4658线路馈供，泰州地区其余220kV公用变电站均成环网运行。
泰州南、北电网分区运行存在的主要问题
供电可靠性降低
将旗唐2W84/旗昭2W83线路直接供泰州南部电网，昭阳、唐子变220千伏单母线运行，可靠性差。泰兴主变在2012年夏天下网潮流预计将高达1620兆瓦，不满足N-1要求。
运行方式灵活性差
220kV电网分区运行电网分区运行后，控制了泰兴主变下网潮流以及泰兴主220kV母线短路电流明显下降，改善了电网运行条件。同时，也必然造成大量 110kV变电所两路电源可能来自不同片区以及市区密集的 10kV网络存在大量的来自不同分区的合解环路径。如何减少不同片区的合解环风险并提高供电可靠性, 在这样网络结构条件下仅依靠合理安排运行方式难以解决这个问题。
合解环操作的风险
220kV电网分区运行后，南北分区的联系通过境外的500 kV电网弱联系形成，系统潮流变化对南北分区合环点两侧的电压差(幅值、相角)影响极大, 使得南北分区合环潮流过大而引起保护跳闸, 给地区调度带来困难。
跨区110kV变电站调整运行方式时，南北网通过110kV系统进行合解环操作，例如110kV周山变：1、合上110kV母联710开关（合环）；2、拉开周巷7C0开关（解环）。其中对侧南北分区的巷周7C0、马塘周山支71A线路保护的距离Ⅲ段整定值都均为7.5Ω、2.2s，其一次电流值为846.8A。
在分区运行后要采取的措施
合理安排下级电网运行方式
为减少南北电网分区间的合解环操作造成保护跳闸, 可采取合理安排下级电网运行方式, 尽量减少不同分区间合解环操作的措施，从而防止合环潮流过大引起保护跳闸。以此为原则梳理电网运行方式(如: 调整110kV母线的接排方式, 使110 kV变电所的两路电源来自同一片区), 并在电网供电可靠性和运行操作灵活性间做适当的平衡。由于以前泰州电网规划没有考虑到泰州电网南北分区，因此这也只能调整很小一部分，还有很大一部分无法优化。
临时调整上一级电网运行方式
当下级电网不满足合解环操作条件时, 可以向上级调度申请调整上一级电网的运行方式。合解环操作前, 当值调度员进行在线潮流的模拟计算, 以确认其可行性, 若计算结果中因环路电流过大引起潮流变化超过继电保护、设备容量等方面的限额时, 通过调整220 kV 电网的运行方式, 将合环点两侧调整为同一片区后, 减少合环潮流。由于调整220kV电网来满足110kV电网合环操作的需要，工作量很大，也不十分可取。而在事故处理时可能时间也不允许。
利用具备快速合解环功能的新型备自投装置进行程序化操作
具备快速合解环功能的新型备自投装置优点
由于跨区合环时潮流较大, 可能会引起全站停电。因此采用人工操作合环调电风险较大, 但停电调电会造成对外短时停电，显然也是不可取。计算表明, 在跨区合环时, 负荷电流迭加穿越电流后, 能躲过110kV线路的距离Ⅱ段整定值, 但可能超过距离Ⅲ段保护定值。 因此考虑通过缩短合解环时间来解决距离Ⅲ段保护误动作的问题。即只要把操作过程中合环潮流的持续时间为由40s降低至2.2s以下， 解环后, 穿越电流消失, 保护返回, 则不会造成保护误跳断路器。如此短的时间, 手动操作根本无法完成, 必须使用具备快速合解环功能的新型备自投装置进行程序化操作, 才能使合环过程足够短,实现变电所电源的快速切换。
110kV变电站电压二次回路改造
部分110kV内桥接线变电站只有线路压变而没有母线压变（内桥接线GIS变电站全部没有母线压变），通过线路压变串联进线断路器辅助接点来提供母线电压，如图2所示（图中ZKK为二次电压开关，1G为压变闸刀辅助接点，1DL为进线断路器辅助接点）。
图2 电压二次回路
利用快速备自投装置进行程序操作前，由于110kV一次系统没有合环，二次不允许并列，因此110kV二次电压并列开关打在“解列”位置。当快速备自投装置动作合上3DL跳开1DL(或2DL)后，虽然此时两段母线的一次均有电压，但是由于合解环操作前110kV二次电压并列开关打在“解列”位置，因此会出现了110kV I母（或II母）二次无压的情况，导致装置反向切换，合解环失败。
图3 内桥接线变电站
由于此缺陷的存在，我们对电压二次回路进行了改造，在电压二次并列回路串联了母联断路器3DL辅助接点。如图4所示。
图4 改造后的电压二次并列回路
在利用快速备自投装置进行程序操作前，先将电压二次并列开关打在“并列”位置，由于母联断路器在分位，断路器辅助接点是打开，因此电压二次回路并没有真正并列起来；而当快速备自投装置动作合上母联断路器后，断路器辅助接点闭合，电压二次回路才算真正并列；这样就解决一次系统并列后，二次电压回路也实现并列。此时快速备自投装置继续动作跳开1DL（或2DL）后， 110kVI母（或II母）二次电压就不会消失，快速备自投装置就能成功完成整个合解环过程。
快速备自投装置调度管理规定
快速合解环功能正常时停用。在合解环操作过程中，由当值调度员根据电网潮流情况决定是否使用快速合解环功能进行操作。
备自投功能的停、启用按调度指令执行，调度下达的停、启用备自投指令仅指备自投功能的退出与投入。
结论
由于短路容量增长泰州电网分南北电网两个区运行已成定局，分区给泰州电网带来一系列新问题，其最主要的问题是就是分区合解环时因穿越电流较大存大较大风险，因此影响运行方式的灵活性。
通过研究分析得出使用具备快速合解环功能的新型备自投装置可以完全消除了在南北电网之间跨区合环调电时保护可能误动作的隐患。因此建议逐步对可能进行跨区合环调电的变电站的备自投装置进行更换改造，消除电网安全隐患，确保电网安全稳定运行。
参考文献：
［1］江苏电力系统调度操作管理规定.江苏省电力公司, 2011.
［2］泰州地调典型操作票及操作管理规定.泰州供电公司, 2011.
［3］iPACS-5731-D101395用电源自投装置技术说明书.江苏金智科技股份有限公司, 2011.
作者简介：
陆志平（1976－）， 男，江苏姜堰人，本科，现从事电力调度工作。