對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的原則要求
評(píng)論: 更新日期:2008年05月09日
由于大部分電網(wǎng)都是從早期簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)發(fā)展而來的,線路走廊、負(fù)荷點(diǎn)和電源點(diǎn)的分布,經(jīng)濟(jì)和社會(huì)條件的變化,技術(shù)水平的提高和資金上的約束,均會(huì)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的形成產(chǎn)生影響。因此,合理電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的形成,首先要有一個(gè)合理的電網(wǎng)規(guī)劃??梢赃@樣說,合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ),而合理的電網(wǎng)規(guī)劃是這個(gè)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。
發(fā)達(dá)國家對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)有一個(gè)指導(dǎo)性的文件,即可靠性準(zhǔn)則,其中規(guī)定了大電網(wǎng)可靠性的六個(gè)基本目標(biāo),即提供足夠的容量來滿足系統(tǒng)的需求、保持系統(tǒng)安全、保持系統(tǒng)完整、限制系統(tǒng)的瓦解的范圍、提高系統(tǒng)恢復(fù)的速度、具有戰(zhàn)略上的適應(yīng)能力。只有滿足了上述六點(diǎn)基本要求的電力系統(tǒng)規(guī)劃,才可稱得上是一個(gè)合理的、好的規(guī)劃。為了達(dá)到電網(wǎng)安全可靠這一目標(biāo),歐美等發(fā)達(dá)國家一般都在電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行,用了較高的安全穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn),在電網(wǎng)建設(shè)上投稿了巨資,形成了密集的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
電力工業(yè)部頒布的《安全穩(wěn)定導(dǎo)則》,從安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度,對(duì)合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃做了明確的定義。一個(gè)所謂規(guī)劃和設(shè)計(jì)得好的電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括兩方面的內(nèi)容,缺一不可。其一,炒了適應(yīng)負(fù)荷的需要,配置足夠的單機(jī)容量和發(fā)電廠容量(相對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷)不過份集中的電源;其二,有能力與電源和負(fù)荷水平相適應(yīng)的、有足夠傳輸能力的、在正常運(yùn)行時(shí)具有必要靈活性并足以應(yīng)付運(yùn)行中各種偶然情況的、特別是事故情況的一個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)總是需要較大的投入,而對(duì)于我國這樣一個(gè)發(fā)展中的國家來說,資金短缺正是我們的困難所在。因此,根據(jù)我國的實(shí)際,《安全穩(wěn)定導(dǎo)則》對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃和設(shè)計(jì),提出了適合中國具體情況的原則要求。
(一)能夠適應(yīng)各種運(yùn)行方式下的潮流變化及發(fā)展變化的需求,并具有一定的靈活性
這一款包含兩層意思,其一,要求規(guī)劃和設(shè)計(jì)的電網(wǎng),能適應(yīng)電網(wǎng)正常運(yùn)行的需要。如要求做到不窩電、少棄水,能適應(yīng)調(diào)峰和調(diào)頻的需要,能方便地安排設(shè)備檢修,能便利地運(yùn)行操作等??傊?,要能為正常運(yùn)行提供必要的靈活性。其二,要求規(guī)劃和設(shè)計(jì)的系統(tǒng),能夠注意到在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段所不能預(yù)料到的一些變化的可能性,并為運(yùn)行系統(tǒng)的靈活性創(chuàng)造必要的條件,也就是說,電網(wǎng)規(guī)劃要有一定的適應(yīng)性。后一點(diǎn)是非常重要的,也是最容易被忽視的,特別是在過去電網(wǎng)建設(shè)必須綁在電源項(xiàng)目上的所謂“隨機(jī)建設(shè)”的模式下,我們?cè)羞^較多的教訓(xùn)。一個(gè)典型的例子,就是電網(wǎng)規(guī)劃在既定的電源建設(shè)次序前提下是合理的,但一旦電源建設(shè)次序發(fā)生變化,則電網(wǎng)規(guī)劃就很難適應(yīng),致使實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)困難重重,不得已只好上一些應(yīng)急的搶建項(xiàng)目,最終偏離了規(guī)劃。另一種情況是在規(guī)劃大電廠時(shí),只考慮了直接就地供應(yīng)同步出現(xiàn)的大負(fù)荷,而實(shí)際由于計(jì)劃在負(fù)荷推遲,電廠出線的外送能力不足,造成長(zhǎng)期窩電的局面。
(二)電網(wǎng)任一元件無故障斷開,應(yīng)能保持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,并不致使其他元件超過事故過負(fù)荷的規(guī)定
這一未規(guī)定了電網(wǎng)中的各人部分在上結(jié)構(gòu)上應(yīng)該具有的最低強(qiáng)度水平,以適應(yīng)各種偶然性事故。很顯然,如果在無故障斷開時(shí),電網(wǎng)中的元件不能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定,那么在該元件故障的中,就不可能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行(因?yàn)榍谐收系臅r(shí)間不可能為零),除非是兩側(cè)系統(tǒng)解列,或者是采取了其他影響正常供電的措施,如切機(jī)、切負(fù)荷等。
同樣重要的是,當(dāng)電網(wǎng)中的一個(gè)元件斷開時(shí),系統(tǒng)中保留運(yùn)行的所有其他元件都應(yīng)當(dāng)不超過事故過負(fù)荷的規(guī)定。這就是說,事故后的電力系統(tǒng)能夠在運(yùn)行調(diào)度的重新安排下,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)消除事故過負(fù)荷的元件,否則事故后的系統(tǒng)就不可能繼續(xù)安全運(yùn)行。
這一款沒有明確指出是否允許損失負(fù)荷問題。所謂允許損失負(fù)荷,是指可以允許切除部分電源,也可以切3除部分負(fù)荷。如果不允許損失負(fù)荷,就接近國際上的“N-1原則”。《安全穩(wěn)定導(dǎo)則》認(rèn)為,對(duì)于受端系統(tǒng)的元件,執(zhí)行“N-1原則”較為合理,因?yàn)樵谑芏讼到y(tǒng)中,一般很難用切機(jī)或切負(fù)荷的辦法來解除元件的過負(fù)荷。但對(duì)大型電廠送出電力的長(zhǎng)距離超高壓重負(fù)荷線路,允許在發(fā)電廠建設(shè)的初期,采取切機(jī)、切負(fù)荷的措施。
(三)電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)具有較大的抗大擾動(dòng)的能力,應(yīng)能滿足《安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中規(guī)定的各項(xiàng)有關(guān)要求
這一款規(guī)定了電網(wǎng)應(yīng)該具有的足以應(yīng)付電力系統(tǒng)單一元件事故的綜合能力,包含了電網(wǎng)強(qiáng)度和繼電保護(hù)兩方面的綜合作用。對(duì)抗擾動(dòng)能力而言,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ),但在已有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下,加快故障的切除時(shí)間則是關(guān)鍵?!栋踩€(wěn)定導(dǎo)則》對(duì)電網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力要求作了詳盡的規(guī)定,可概括為“三道防線”:在單一常見故障(如單相故障)情況下不應(yīng)損失負(fù)荷;單一嚴(yán)重故障(如三相短路)時(shí)允許局部損失負(fù)荷,但不喪失穩(wěn)定;在多重故障情況下,可能造成穩(wěn)定破壞,但要防止電網(wǎng)瓦解和全網(wǎng)性的大面積停電。
1984年電力工業(yè)部頒發(fā)的《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》(簡(jiǎn)稱《技術(shù)導(dǎo)則》)進(jìn)一步把電網(wǎng)分為受端系統(tǒng)、電源接入系統(tǒng)和系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線三部分,對(duì)這三個(gè)部分規(guī)定了不同的安全標(biāo)準(zhǔn)。
1.受端系統(tǒng)
?。?)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生任何嚴(yán)重單一故障(包括線路及母線三相短路),不允許損失負(fù)荷;
?。?)正常檢修方式下(任一元件檢修)允許采取穩(wěn)定措施,但要保持系統(tǒng)穩(wěn)定)。
2.電流接入系統(tǒng)
?。?)對(duì)220kV及以上的線路和已基本建成的500kV電網(wǎng),原則上執(zhí)行“N-1原則”;
?。?)在500kV電網(wǎng)建設(shè)初期,為了促進(jìn)500kV電網(wǎng)的發(fā)展,只要送電容量不過大,且采用了單相重合閘作為安全措施,在加強(qiáng)了受端系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,允許主力電廠初期以500kV單回線接入系統(tǒng);
?。?)對(duì)長(zhǎng)距離、重負(fù)荷的多回500kV接入系統(tǒng)的線路,允許切除一回線時(shí),采用切送端電源(對(duì)水電廠)或快速壓送端電源出力(對(duì)火電廠)的措施,以保持穩(wěn)定。
3.系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線
?。?)聯(lián)絡(luò)線故障中斷,里程自系統(tǒng)要保持安全穩(wěn)定;
?。?)對(duì)于為相鄰系統(tǒng)擔(dān)任規(guī)定支援任務(wù)的聯(lián)絡(luò)線,當(dāng)兩側(cè)系統(tǒng)中任一側(cè)失去大電源或發(fā)生嚴(yán)重單一故障時(shí),該線路應(yīng)保持穩(wěn)定運(yùn)行,且不超過事故過負(fù)荷的規(guī)定;
?。?)系統(tǒng)間若有兩回及以上的交流聯(lián)絡(luò)線,不宜構(gòu)成弱聯(lián)系的大環(huán)網(wǎng),并要考慮其中一回?cái)嚅_時(shí),其他聯(lián)絡(luò)線應(yīng)保持穩(wěn)定,并可傳輸規(guī)定的最大電力;
?。?)對(duì)交直流混全的聯(lián)絡(luò)線,當(dāng)直流聯(lián)絡(luò)線單極故障時(shí),不采取穩(wěn)定措施,應(yīng)能保持交流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;雙極故障時(shí),也應(yīng)應(yīng)保持交流系統(tǒng)的穩(wěn)定,但可采取適當(dāng)?shù)拇胧?BR>
(四)實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)原則,主力電源一般應(yīng)直接接入高壓主電網(wǎng)
所謂電網(wǎng)分層,是指按電網(wǎng)的電壓級(jí),即電網(wǎng)傳輸能力的大小,將電力系統(tǒng)劃分為由上至下的若干結(jié)構(gòu)層次。為了合理地發(fā)揮各級(jí)電網(wǎng)的傳輸效益,不般來說,不同的容量的電廠和負(fù)荷,應(yīng)當(dāng)接到相適應(yīng)的電網(wǎng)上;反過來說,為了適應(yīng)大型電廠的容量和負(fù)荷增長(zhǎng),應(yīng)該及時(shí)建設(shè)高一級(jí)電壓的電網(wǎng)。以往多存在大機(jī)組、大電廠線電壓過低的問題,其后果是,不僅造成電網(wǎng)穩(wěn)定問題突出,還使斷路器遮斷容量不足,電廠被迫分母線分段運(yùn)行;此外,對(duì)電廠本身來講,出線也勢(shì)必過多,對(duì)安全、不利。關(guān)于機(jī)組接入系統(tǒng)問題,《技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定,單機(jī)容量為500MW及以上的機(jī)能,一般宜直接接入500kV電網(wǎng);200~300MW的機(jī)組,經(jīng)論證為接入200~500kV中的某一級(jí)電網(wǎng);單機(jī)容量為100MW左右的機(jī)組,一般宜直接接入220kV電網(wǎng)。
所謂電網(wǎng)分區(qū),是指以受端系統(tǒng)為核心,將供應(yīng)其電力和電能的遠(yuǎn)方電廠連接在一起,形成一個(gè)供需基本平衡的區(qū)域,并經(jīng)聯(lián)絡(luò)線與相鄰系統(tǒng)相連。這種區(qū)域的劃分,是以電力和電能供應(yīng)平衡為標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)的概念,而不是一種行政和地理的概念。根據(jù)我國電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)受端系統(tǒng),適當(dāng)分散外接遠(yuǎn)方電源,有利于保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,是一種合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。所謂加強(qiáng)受端系統(tǒng),是要加強(qiáng)受端電源、負(fù)荷間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,同時(shí),在經(jīng)濟(jì)合理的前提下,在受端系統(tǒng)建設(shè)大容量的主力電廠。適當(dāng)分散外接遠(yuǎn)方電源,即適當(dāng)減弱遠(yuǎn)方電源之間的聯(lián)系,外接電源直接接到它計(jì)劃供電的受電中心。這樣的供電格局,接近單機(jī)對(duì)無窮大系統(tǒng)的模式,在理論上最穩(wěn)定的。
合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu),首先是規(guī)劃和設(shè)計(jì)電網(wǎng)時(shí)必須注意的問題,雖然在電網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行中,也存在著一個(gè)合理的安排運(yùn)行結(jié)構(gòu)的問題,如適當(dāng)解開我部電源的聯(lián)系,增加弱受端系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)無功備用等,確實(shí)可以穩(wěn)定運(yùn)行水平方面取得實(shí)效。但必須指出的是,在實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)中改變運(yùn)行結(jié)構(gòu)的可能性是有限的,會(huì)受到多種因素的制約,因此,關(guān)鍵還在于電網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。