中蒙跨国长距离供电可靠性的分析及提高

韩东等

摘 要：蒙古国奥尤陶勒盖（OT）项目是内蒙古电网首次对外供电成功运营的案例，文章积极探讨了电压不稳定的各个因素。针对影响电压稳定性因素，进行理论分析和电压计算来投退无功补偿装置，在所有关联运行方式下计算电压变化情况，以降低电压越限次数，减少电压波动，提高电压稳定性。

关键词：OT项目；供电电压；无功补偿

1 概述

蒙古艾芬豪矿业（IMMI）在蒙古国南戈壁省开发奥尤陶勒盖（Oyu Tolgoi）工程（简称OT项目），是世界铜矿床的主要类型，常以矿床规模大，埋藏浅，品位较低但矿化分布均匀，矿石成分简单、易选及可供综合利用的矿化组分多为特征。从全球范围来看，斑岩铜矿床常发育次生富集带，形成品位富的矿石，是开采的主要对象。该项目为世界上最大的铜-金矿项目之一。OT项目由中国鲁能川井风电、国华川井风电、乌兰伊力更风电、漳泽风电四家风电场汇集至巴彦淖尔电网国合220kV开闭站出双回220kV线路供电。供电网架成环网运行（如图1），使得OT项目得到十分可靠的供电。OT项目负荷在136.44～143.46MW之间。

2 中蒙跨国供电存在问题

2.1 蒙方接入电压过高

按照内蒙古电网电力调度通信中心实行的电压合格范围，220kV电压合格范围在213.4～235.4kV之间。中蒙跨国供电其单回线路长度为178.6km，线路距离较长导致线路在空载或轻载的时候末端电压升高（即容升效应），通过分析计算得，在空载条件下蒙古侧电压会得到248kV，带负荷生产电压也将维持在240KV左右，严重影响设备安全。

2.2 供电电压波动较大

作为OT供电电源的国合开闭站有四条风电接入，由于风电场受风力因素影响大，风电场输出功率具有波动性、间歇性。风电电源的不稳定性导致蒙方系统电压波动较大。

2.3 远输电线路较长塔基较多

中蒙跨国供电其单回线路长度为178.6km，塔基450级，输电线路较长、塔基多，遭遇自然灾害破坏的概率也就大得多。

3 蒙跨国供电存在危险点分析

3.1 蒙方接入电压过高的危害

（1）电网电压过高，会使蒙方变压器过励磁，使铁芯损耗大大增加。（2）输电线路的损耗主要与电流的大小有关，电压過高会使电纳在一定程度上增大，但是造成的损耗增加在量化上不明显。（3）造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。（4）造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。不会影响电压，但会影响电能的输送。

3.2 供电电压波动较大对电网造成的危害

因接入系统风电较多，相应就会产生的联网问题，主要是电压波动的问题，逆潮流引起的静态电压问题较多，还有可能产生闪变。正常运行时风电穿透功率过大会引起电压崩溃。当无功补偿量水平不高下降的很多，而风电场对电网的无功净需求反而上升，进一步恶化电压水平，造成电压崩溃，使得风电场风机被迫停机。

3.3 自然灾害对远距离输电线路的危害

针对远距离高压输电线路所处的地理环境、气候条件比较恶劣，由于内蒙古处于我国最北部的高原地区，远离海洋，也没有高山的阻挡，因此属于典型的中温带季风气候，具有一年四季寒暑变化明显，特别是在春、厦、秋三季，遭遇大风、雷雨恶劣天气就司空见惯了，对导线泄漏电流、绝缘子污秽、雷电电流、导线温度、环境温湿度、现场风速雨量，即有可能会造成断缆进而塔架倒塌的严重后果。同时高压输电线路在运行及维护过程中还存在如下急切需要解决的问题。

4 解决措施

4.1 投退电抗器降低末端电压

通过使用《PSASP电力系统分析综合程序》，在风电全停和风电最大出力两种情况下，测算国合开闭站至蒙古OT中心变“N-1”方式下蒙方OT各个阶段电压情况。

国合开闭站每投入一台电抗器，输电线路电压会降低1kV。根据计算，在国合侧220kV母线并联三台电抗器，进行感性无功补偿。

4.2 投入SVC减少电压波动

采用中国科学研究院引进开发的《BPA潮流程序》计算在地区“N-1”断线方式下的三侧电压。计算得：地区电网断线或主变检修方式下OT项目的电压在205.3～222.2kV之间，电压在-6.68%～1%之间。国合开闭站至OT变线路的电压差在5.1～28.7kV之间。如果在蒙方侧接入SVC设备，投入30MVar，蒙方侧电压会降低5kV，国合侧电压降低1kV。

4.3 装设实时在线监视系统

内蒙古电力公司一直在寻找有效的监测管理手段，如通过开关电源模块无线GPRS传输方式，对输电线路的覆冰情况进行实时在线监测，同时可对导线泄漏电流、绝缘子污秽、雷电电流、导线温度、环境温湿度、现场风速雨量等参数进行实时监测，提供线路输送容量的冗度和线路异常状况的预警。通过对线路上各有效参数的监测，能够为大大提高输电线路的安全经济运行水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考。

根据计算和地区电网环境，在蒙古国侧投入两组动态无功补偿装置，同时通过周边风电场及变电站的无功补偿配合，从而保证该局部网电压稳定。

5 结束语

通过以上的实施过程，抽取7～12月实际采控电压数据与1～6月的实际数据相比较，月均电压越限次数由实施前的39次降低为实施后的16次，降幅为59%，有效地降低电压越限次数。同时在内蒙古电网、OT项目的不同负荷水平下，在地区电网不同运行方式下，蒙古OT侧母线电压越限现象从1～6月份月均39次下降为7～12月的月均12次，越限次数降低69.2%。在负荷较低的情况下合理地降低末端电压，并使输出电压更稳定。

参考文献

[1]许建华.浅谈提高变电站母线电压合格率的措施[J].能源技术与管理，2009.

[2]戴晓亮.无功补偿技术在配电网中的应用[J].电网技术，2009.