太原电网安全稳定分析及技改规划建议

郭伟东，孟 涛，薛志伟

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

太原电网安全稳定分析及技改规划建议

郭伟东1，孟 涛1，薛志伟1

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

针对太原电网供电负荷持续增长、电力体制改革深入、电网运行安全裕度下降的现状，通过短路、潮流、稳定分析计算，评估了太原电网安全稳定裕度，提出了存在的问题及主要风险，并结合太原电网的发展趋势及电网分区原则，根据项目的时序性、紧迫性及难易程度，提出合理的电网技改、规划建议，指导太原电网技改规划立项，提高电网投资的精准性，引导太原电网健康发展。

仿真计算；潮流短路；电网解环；技改规划

0 引言

太原电网位于山西电网的中部，担负着太原市6区1市3县的供电任务。太原500 kV电网是山西电网北电南送、西电东送的枢纽通道，接入电源包括山西兴能发电有限责任公司、太原钢铁（集团）有限公司发电厂、大唐太原第二热电厂七期3座电厂。500 kV电网以侯村、云顶山、龙城3座500 kV变电站为支撑，包括太二、东山燃气二拖一、新嘉燃气二拖一、西山4座电厂。220 kV电网通过220 kV侯凌线、瑞马双、铜榆线、小东双、晋夏I线、马夏II线、云岚双、娄袁双与晋中、吕梁地区电网联络。110 kV电网为辐射型网络，基本上采用分裂运行方式。

根据太原城市建设整体规划，国电太原第一热电厂（4×300 MW）、太二（3×200 MW） 机组陆续关停，东山燃气电厂、新嘉燃气电厂受燃气供应约束开机不可靠，导致太原220 kV电网出现“空心化”问题。随着电力改革逐步深化，发电企业基础电量、盈利能力不能可靠保证，开停机受市场形势影响较大，迎峰度夏期间，可能出现机组组合不满足开机要求的情况。太原地区经济持续发展，负荷总量不断增长，在度夏期间负荷屡创新高，引起网内设备、通道重载接近运行极限，给电网、设备安全稳定运行带来很大风险。

中部电网电气联系较为紧密，部分厂站短路容量超过遮断容量，短路电流超标问题突出。“十二五”电网规划中，中部电网解环为南、北、东3片运行。目前，解环工程中冶峪分母工程已实施完毕，但新马II线π解放站工程、龙城220 kV接续工程2项基建遗留工程未能如期投产，使得规划分区方式无法实施。太原电网存在老旧线路，存在“卡脖子”问题，导致太原220 kV电网供电能力不足，关键断面对电厂开机存在较大依赖，电网及机组运行方式不灵活等诸多问题。

1 短路计算分析及措施

全接线方式下，中部电网福瑞站、侯村站、晋中站、阳泉站、北田站等站点短路电流超标，其中包括北田（45.17/40） kA（最大短路电流/开关遮断容量）、东观（53.26/50）kA、福瑞（58.88/50）kA、侯村（56.54/50）kA、晋中（53.76/50）kA、马庄（51.72/50）kA、新店（50.69/50）kA等。

基建遗留工程未能实施导致中部电网存在过渡方式，见图1，兼顾该区域潮流分布情况，选择采用解环方式降低系统短路电流。当前采取的解环措施：断开赵南双回、新马II线、瑞北双回、晋东双回，要求阳泉区域火电机组（阳光、河光、阳煤、龙川）至少停机1台。

图1 中部电网解环示意图（过渡方式）

采取解环措施后，中部电网所有厂站母线短路电流均在开关遮断容量以下，满足运行要求。

2 潮流计算分析及风险

侯村站220 kV母线直接为太钢、东铝大用户负荷供电，正常情况下总负荷约800 MW。太钢负荷接入220 kV电网、太钢自备电厂接入500 kV电网，造成侯村主变下载压力大，对太二、东山燃气电厂机组开机要求较高。

220 kV侯新双为2×LGJ-300型号老旧导线，夏季正常方式需要控制侯新双潮流在460 MW以内。为同时满足侯村主变、侯新双运行在控制极限范围内，迎峰度夏期间需要太二开2台300 MW机组。要求太二2台300 MW全开机，当电量计划不足时存在较大困难，而且在高峰负荷期间发生机组掉闸，存在限电风险。东山燃气开机可降低侯村主变下载潮流，但是会增加侯新双潮流，开机容量受限。

220 kV云古II线为2×LGJ-185型号老旧导线，随着太一电厂停运，云古II线、邢古线等线路潮流较重，夏季正常方式需要控制云古II线+邢古线断面潮流在360 MW以内。为满足云古II线+邢古线运行在控制极限范围内，考虑新嘉、美锦等电厂实际情况，迎峰度夏期间需新嘉、美锦至少开2台机组，国金、国峰、耀光电厂至少开5台机组。

3 基建遗留工程投产分析

500 kV龙城站220 kV接续线工程为220 kV冶小线、小长线π入龙城，龙城至小店其中一回线在小店站外与小康一回线短接，形成龙城至康宁一回线。最终形成龙城至冶峪、小店、长风、康宁四回出线，至汾东二回出线，共六回出线，龙城接续投产前后示意图见图2。龙城站220 kV接续线投产后，可有效支撑此区域电网，缓解云古II线+邢古线潮流压力，避免对新嘉及美锦开机的依赖。

图2 龙城接续投产前后示意图

新马π解放工程实施后，太原电网实现“3分区”运行，实施最终接环方案，见图3。即采取冶峪站分母，断开解马双、侯马线、凌白线、北东双、马小双，基本形成侯村—云顶山分区、阳泉—福瑞分区、龙城—晋中—吕梁—固贤分区3个220 kV分区。

图3 中部电网解环示意图（最终方式）

4 技改规划建议

4.1 近期技改建议

太原地区新建线路输电走廊紧张，取得前期协议难度较大。针对老旧架空线路载流能力受限问题，采取更换碳纤维导线措施，可利用原来铁塔，只更换导线，实施工期短。按照设计单位标准，碳纤维导线载流能力可提高约50%。基于目前网架及过渡期解环方式，以最小成本发挥最大经济效益。

a） 考虑将220 kV侯新双更换为碳纤维导线。大二增加出力300 MW机组，侯新双潮流降低138 MW，太二对侯新双潮流的灵敏度46%。该项技改项目实施后，大负荷期间，太二开1台机组即满足运行要求。

b）考虑将220 kV云古II线更换为纤维导线。新嘉电厂增加出力300 MW，侯新双潮流降低45 MW，灵敏度15%，美锦电厂增加出力300 MW，侯新双潮流降低35 MW，灵敏度12%。该项技改项目实施后，大负荷期间，取消对新嘉、美锦电厂开机要求，国金、国峰、耀光电厂至少开3台机组即满足运行要求。

4.2 远期规划建议

考虑太原电网远期发展，3分区运行后，太原南部、东部网架结构相对合理，满足负荷增长需求，太原北部电网网架相对薄弱，太钢、东铝等大负荷存在增长潜力，随着太原北部负荷不断增长，从长远规划考虑，需进一步研究太原北部电网。以下分别从电网端、电源端两个方面考虑解决。

a） 将500 kV太二七期电厂改接入220 kV向阳变电站。太二七期与原220 kV太二在同一厂区，可利用原太二退役机组间隔及送出线路，施工难度小。可调度太二机组有2台300 MW、2台330 MW，提高机组运行方式灵活性。有效缓解侯村主变重载问题，增加太原北部电网电源支撑。改接示意图见图4。

图4 太二七期改接220 kV电网示意图

b）将500 kV太钢电厂改接入220 kV太钢用户站，见图5。可显著降低侯村主变、侯新双重载压力，减少穿越潮流、降低网损。存在问题是需协调太钢用户、电厂增加投资。

图5 太钢电厂改接220 kV电网示意图

c） 新建220 kV邢家社—冶峪单回线，见图6。220 kV邢家社、冶峪变电站出线均为三回，新建邢家社—冶峪单回线，解决220 kV云古II线“卡脖子”问题，增加云顶山区域下载通道能力，还可提高该区域线路检修方式下运行灵活性。

图6 220 kV邢家社—冶峪单回线示意图

d） 新建220 kV东流—解放双回线，见图7。太原220 kV电网分3片运行后，北部电网东流、解放为终端站，通过规划新建220 kV东流—解放站双回线，形成东北部双环网供电格局。

图7 220 kV东流—解放双回线示意图

e） 新增500 kV变电站布点，见图8。考虑远期太原北部电网蛰伏负荷，需研究该地区落地500 kV变电站，强化220 kV网架，彻底解决对太二、东山开机依赖。考虑新建500 kV太原北变电站，500 kV侧破口π入云侯线，220 kV侧破口π入赵南双。潮流方面，太原北部电网以3座500 kV站位支撑，显著提高供电能力，3座站点下载潮流分布均衡。短路方面，太原北投产后增加侯村220 kV母线三相短路电流约2.5 kA。

图8 新建500 kV太原北变电站示意图

考虑在太原北落地工程中增加c）、d） 规划方案，侯村220 kV母线三相短路电流增加约3 kA，其余没有短路超标站点，满足运行要求，见图9。

图9 新建500 kV太原北变电站（带配套）示意图

4.3 小结

云顶山供电区域：近期云顶山供电区域通过技改立项将220 kV云古II线更换为碳纤维导线，远期也可通过规划立项，新建220 kV邢家社—冶峪线路。

侯村供电区域：近期考虑220 kV侯新双为2×LGJ-300型号老旧导线更换为碳纤维导线。远期考虑电厂改接，将太钢电厂改接入太钢用户，若太钢改接因施工难度大而不能实施，考虑将太二七期改接接入向阳站。远期在太钢用户落点500 kV太原北变电站，提供区域支撑能力，作为配套工程新建220 kV邢家社—冶峪线路、东流—解放双回线。

5 结论

太原电网短路电流超标、主变及线路重载、电网出现空心化、对电厂开机依赖性强、电网运行风险大，短路、潮流仿真计算分析太原电网电源端、电网端、负荷端发展趋势，全面考虑太原电网整体与局部存在的共性与个性问题，提出电网技改规划建议，确保电网运行、技改、规划的有效衔接，提高太原电网供电能力及安全稳定水平降低电网运行风险。规划部门应进一步深入研究各项措施的可行性及时序性，统筹考虑110 kV、35 kV配电网的规划，才能最大程度发挥电网的投资效益，确保太原电网健康持续发展。

Analysis on Safety and Stability of Taiyuan Power Grid and Suggestions for Technological Modification and Planning

GUO Weidong,MENG Tao,XUE Zhiwei
（Electric Power Dispatch&Control Center,State Grid Shanxi Electric Power Corporation,Taiyuan,Shanxi030001,China）

This paper focuses on load growth ofTaiyuan power grid,further reform ofelectric power system and decline ofpower grid operation securitymargin.Through calculation and analysis on short circuit,power flowand stability,safety and stability margin ofTaiyuan power grid is evaluated,the existing problems and the main risks are presented.Combined with the development trend of Taiyuan power grid and the principle of subarea division,according to the time sequence,urgency degree and difficulty of the project,reasonable power grid technical modification and planning suggestions are put forward so as to provide references for project establishment and improve the accuracyofpower grid investment.

simulation calculation;power flowshort circuit;grid disengaged loop;technological transformation and planningproject

TM71

A

1671-0320（2017）06-0001-04

2017-05-19，

2017-10-20

郭伟东（1987），男，山西大同人，2011年毕业于哈尔滨工业大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事新设备启动投产及电网计算分析工作；

孟 涛（1987），男，山西大同人，2012年毕业于华北电力大学电气工程专业，硕士，工程师，从事电网安全稳定计算分析工作；

薛志伟（1979），男，山西临汾人，2008年毕业于西安交通大学电力系统及其自动化专业，硕士，高级工程师，从事安自稳控管理、机网协调、新设备启动管理及无功电压管理工作。