包頭地區(qū)電網(wǎng)短路電流限制措施探討及解決方案

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1、萬方數(shù)據(jù)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文1．1研究背景及意義第1章緒論包頭地區(qū)電網(wǎng)位于內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)的中部，是蒙西電網(wǎng)中最大的地區(qū)電網(wǎng)llJ。到2015年底，包頭地區(qū)電網(wǎng)將擁有5座500kV變電站，即主變?nèi)萘繛?000MVA的高新變電站，主變?nèi)萘繛?000MVA的包北變電站，主變?nèi)萘繛?400MVA的威俊變電站，主變?nèi)萘繛?400MVA的包西變電站，主變?nèi)萘繛?500MVA的春坤山變電站，此時(shí)500kV變電總?cè)萘窟_(dá)12300MVA；包頭地區(qū)電網(wǎng)500kV網(wǎng)絡(luò)以高新、包北、包西等變電站為頂點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架即將形成，500kV線路將成為主要的輸電線路，220kV線路將主要作為配電線路。隨著內(nèi)蒙包頭地區(qū)電網(wǎng)

2、的不斷發(fā)展，包頭地區(qū)電網(wǎng)基本形成將以高新、包北、威俊、包西、春坤山等5座500kV變電站為頂點(diǎn)的骨干電網(wǎng)構(gòu)架，并且220kV變電站主要為供電電源的這種供電模式【3，4j。其中，包西500kV變電站投入使用之后，將斷開運(yùn)行張家營(yíng)～召?gòu)R的雙回220kV聯(lián)絡(luò)線路，包頭地區(qū)電網(wǎng)將變?yōu)閮纱蠊╇妳^(qū)域組成，即包北～威俊和高新～包西兩大供電區(qū)域，兩大供電區(qū)域之間將主要依靠電壓等級(jí)為500kV線路聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)，同時(shí)電壓等級(jí)為220kV的聯(lián)絡(luò)線路將斷開運(yùn)行。伴隨著電壓等級(jí)500kV主干網(wǎng)架規(guī)劃設(shè)計(jì)的不斷加快和電壓等級(jí)220kV供電區(qū)域聯(lián)絡(luò)線建設(shè)的不斷加強(qiáng)，包頭地區(qū)電網(wǎng)的系統(tǒng)電氣距離大大縮短，系統(tǒng)之間的聯(lián)系越來越

3、緊密，在進(jìn)一步提高電網(wǎng)的輸送能力和有效改善和解決因?yàn)橐酝娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系不夠緊密稀疏松散而帶來的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的同時(shí)，也帶來其他嚴(yán)重問題，伴隨著包頭地區(qū)電網(wǎng)的不斷發(fā)展和裝機(jī)總?cè)萘康囊苍絹碓酱螅^地區(qū)電網(wǎng)的短路容量也開始逐年不斷增長(zhǎng)，電網(wǎng)運(yùn)行和規(guī)劃部門必須深深思考的問題之一就是如何協(xié)調(diào)處理電網(wǎng)快速發(fā)展和短路電流的不斷增長(zhǎng)的矛盾12J。由于要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的要求，包頭地區(qū)新的電源項(xiàng)目在不斷投入運(yùn)行，為提高電能質(zhì)量和輸電功率，新的輸電線路不斷建設(shè)，最終致使包頭電網(wǎng)220kV側(cè)的短路電流超過了開關(guān)的遮斷容量，未來電網(wǎng)不斷建設(shè)，短路電流水平也在不斷攀升，短路電流超標(biāo)嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，包頭地區(qū)

4、電網(wǎng)的短路電流限制措施的研究十分必要。如果電力系統(tǒng)的規(guī)模較小，在電網(wǎng)建設(shè)的初級(jí)階段，此時(shí)電網(wǎng)的電源容量不大，電力系統(tǒng)不斷發(fā)展帶來的短路電流增大問題，一般采用更換大容量的開關(guān)設(shè)備重新選擇開關(guān)設(shè)備的容量的措施即可解決。通常在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，變電站的其他萬方數(shù)據(jù)華北電力大字壩士學(xué)位論文地方的開關(guān)設(shè)備容量都有一定的裕度，例如在上世紀(jì)七十年代我國(guó)東北電網(wǎng)的短路電流過大，在替換了大量220kV斷路器之后短路電流問題得到解決。但是在電力系統(tǒng)互聯(lián)緊密，電網(wǎng)隨著發(fā)展建設(shè)其容量進(jìn)一步增大，電網(wǎng)的短路電流水平持續(xù)增加，這時(shí)電力系統(tǒng)的容量很大，更換電力設(shè)備以滿足短路電流增長(zhǎng)的要求，這種方法不再能行得通，這是因?yàn)閱栴}不

5、只是原有變電所更換斷路器那么簡(jiǎn)單，還要對(duì)其他一次設(shè)備如變壓器、斷路器、互感器、避雷器、隔離開關(guān)、母線、絕緣子和接地裝置等都需要更換或改造，二次設(shè)備如測(cè)量保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等也需要更新，對(duì)于通信線路甚至要改為地下通信電纜，為應(yīng)對(duì)通信干擾而采取不得己屏蔽措施。目前在我國(guó)華東、華中、華南、華北電網(wǎng)都出現(xiàn)了短路電流超標(biāo)的問題，經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，電力要先行，我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，大容量的發(fā)電機(jī)組和電廠不斷投入運(yùn)行，電網(wǎng)互聯(lián)已是大勢(shì)所趨，電網(wǎng)聯(lián)系更加緊密，220kV電壓等級(jí)電網(wǎng)的短路電流水平不斷增加，系統(tǒng)中安裝的電力開關(guān)設(shè)備容量不能滿足現(xiàn)在短路電流的容量，許多220kV的開關(guān)設(shè)備，甚至整個(gè)變電所的一次和二次設(shè)備，不能

6、滿足電力系統(tǒng)正常安全運(yùn)行所要求得短路電流容量、動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等指標(biāo)，短路電流的過大對(duì)電網(wǎng)發(fā)展帶來了嚴(yán)重的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，因此研究限制短路電流超標(biāo)問題的措施刻不容緩【6J。通過改變電網(wǎng)運(yùn)行方式和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來降低電網(wǎng)短路電流水平，是一種便于實(shí)施的經(jīng)濟(jì)有效的措施，但是包頭地區(qū)擁有自身的區(qū)域特點(diǎn)，并且近年來內(nèi)蒙電網(wǎng)的建設(shè)速度不斷加快，作為主網(wǎng)架的500kV和220kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)不斷加強(qiáng)，未來500kV電壓等級(jí)電網(wǎng)將逐漸成為主要的輸電網(wǎng)絡(luò)，220kV電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的作用也發(fā)生改變，由原來輸電網(wǎng)的功能逐漸變?yōu)槌袚?dān)高壓配電網(wǎng)功能的任務(wù)。另外，電網(wǎng)的不斷發(fā)展使電網(wǎng)220kV側(cè)三相短路電流水平越來越大

7、，特別是負(fù)荷較重并且電源較多的500kV變電站，其220kV側(cè)單相接地短路電流有可能超過三相短路電流，單相接地短路電流接近電力設(shè)備額定遮斷容量，但設(shè)備對(duì)三相短路電流水平還有一定裕度。此時(shí)僅僅采用以往的改變電網(wǎng)運(yùn)行方式或者優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來減小電網(wǎng)的短路電流水平，不能解決目前短路電流增大的問題，所以需要采用一種切實(shí)有效的電網(wǎng)短路電流限制方案。經(jīng)研究，在國(guó)家電網(wǎng)以及南方電網(wǎng)中短路電流突出的地方，500kV電壓等級(jí)的電網(wǎng)采用分層分