500 kV中-老联网稳定性研究及对策

高杉雪，陈义宣，李玲芳，肖友强，游广增

（1. 云南电网有限责任公司昆明供电局，昆明 650011；2. 云南电网有限责任公司电网规划建设研究中心，昆明 650200）

0 前言

为响应国家“一带一路”倡议，推动绿色能源发展，将老挝富余水电电力回送云南，开展500 kV中老联网工程规划工作。500 kV中老联网工程中国侧为云南西双版纳片区电网，现阶段西双版纳电网（以下简称“版纳电网”）较为复杂，对外通过110 kV线路与缅甸、老挝电网连接，对内通过35 kV线路与农垦电网连接，且电网结构薄弱，网内“大机小网”问题突出，N-2故障下稳定问题突出，电网二、三道防线配置困难。因此，为确保老挝汛期富余电力顺利回送云南，推动绿色发展，亟需开展版纳电网稳定性研究及相应对策。

1 版纳电网现状

版纳电网现状下有500 kV变电站1座，除与老挝、缅甸等国外电网通过110 kV线路交流联网外，还通过35 kV线路与农垦电网联网。

500 kV B电站为版纳电网主要供电电源，截至2020年底，电站装机占版纳电网总电源装机的82 %，通过2回500 kV线路与版纳电网连接。版纳电网其余小水电和新能源电厂均通过110 kV及以下电压等级线路接入电网，电源总装机仅占版纳电网总电源装机的18%，其中农垦电网小电装机占整个版纳电网总电源装机的4 %。

截至2020年底，丰水期版纳全社会最大负荷与最大电源出力比值约为1:3，枯水期不考虑B电厂库容调节能力下比值约为1:1.2，“大机小网”问题突出。由此带来的电网关键设备故障下稳定问题复杂，暂、热稳问题交织，电网二、三道防线配置困难。为保障电网安全稳定运行，正常运行方式下500 kV B电厂分厂运行，4台机组通过500 kV A-B线并入云南电网，剩余1台机组通过500 kV B-C线及220 kV网架形成电磁环与云南主网相连。

在版纳电网500 kV网架经B电厂断环运行的方式下，为满足N-1原则，正常运行中控制500 kV A-C线+220 kV C-d线断面功率不超220 kV C-d线热稳值。此外，在版纳电网与缅甸、老挝联网的110 kV线路均配置了功率振荡解列装置，若境外电网发生失步或同步振荡，振荡解列装置自动解列相应并网线路。与农垦联网的6回35 kV线路未配置第三道防线相关装置，电网结构示意图如下。

图1 版纳片区现有网架结构示意图

2 500 kV中老联网方案

本次分析中老联网方案采用500 kV交流系统联网，在500 kV C变（云南侧）与500 kV D变（老挝侧）间新建1回500 kV交流线路，汛期将老挝北部富余电力送入云南电网。500 kV中老联网后，原中老联网线路110 kV hh-cc线路断开。

3 老挝回送电网稳定分析及控制措施

3.1 版纳电网近景规划

版纳地区220 kV层面规划新建变电站2座，开关站1座，牵引站4座。

其中220 kV h变π接原220 kV B-f线后分别经1回220 kV线路与B电厂及220 kV f变连接；220 kV i变经2回220 kV新建线路分别与500 kV C变及220 kV g变连接。220 kV j开关站经2回新建线路分别与500 kV C变及A变连接。新建的4座220 kV牵引站中，220 kV k牵引站由220 kV d变及j开关站各出1回220 kV线路供电；220 kV l牵引站由500 kV C变及220 kV j开关站各出1回220 kV线路供电；220 kV m牵引站由500 kV C变及220 kV h变各出1回220 kV线路供电；220 kV n牵引站由500 kV C变及220 kV g变各出1回220 kV线路供电。

此外农垦电网改由3回110 kV线路与版纳电网连接，原联网的6回35 kV线路断开，其内部1座35 kV变电站升压为110 kV变电站。

电网结构示意图如下。

图2 中老500 kV联网后版纳电网结构示意图

3.2 老挝回送电网稳定分析及控制措施

当220 kV j开关站建成后500 kV B电站将恢复合厂运行，故本次计算条件考虑版纳片区电网500 kV合环运行，老挝电网规划机组采用典型参数，线路保护动作时间参考南方电网相关标准。

经计算，N-1故障下云南电网能保持稳定运行，但N-2故障下暂稳问题突出。部分N-2故障下全切片区大电源机组后，片区小电机组仍有失步可能。具体分析如下。

1）N-1故障

老挝电网500 kV联网的500 kV C-D线路发生N-1故障后，云南电网稳定，老挝电网孤网，若故障前老挝电网外送功率较大，易造成老挝北部电网频率失稳或暂态失稳。其余线路或主变N-1故障下，云南电网及老挝电网均能保持稳定运行。

2）N-2故障

500 kV A-B、A-C双回线路A变侧或500 kV A-B、B-C双回线路B变侧发生N-2故障后系统暂态失稳，切除相关500 kV及220 kV电厂机组后（含老挝联网机组），部分版纳地区电网及农垦电网小电机组因与主网距离较远，故障后电厂侧电压跌落严重，小电机组仍可能失步，如图3所示。

本文针对失稳小电的机组，分析研究了三种方案切除或解列失稳小电机组：

①通过安稳装置直接切除各并网线路；

②通过发电机失步等保护切除；

③在农垦电网等与云南电网并网点、地区小电并网点装设功率振荡解列装置（含失步解列及同步振荡解列功能）；

上述三种切除/解列小电的方案中，方案①存在稳控装设站点多，控制复杂等问题，且安稳装置误动及拒动导致电网失稳的风险高。方案②由于振荡中心距小电可能较远，小电机组失步解列可能无法动作，此外小电机组容量小，保护功能不齐全，实施困难。方案③，即在小电并网点装设功率振荡解列装置由于配置简单且可实施性较高，推荐采纳。

N-2故障后具体稳定问题及采取的相关方案见表1。

表1 500 kV中老联网后N-2故障下相关稳定问题及控制方案

由表1可见，采用本文提出的方案能解决小电机组功角失稳问题，电网能够保持稳定运行，如图4所示。

图4 N-2故障切除大容量水电机组并解列地区 小电机组后功角曲线图

4 结束语

本文分析了500 kV中老联网后，老挝电网富余电力回送云南方式下，系统N-1、N-2故障后存在的稳定问题，并针对相关稳定问题提出相应的切机及振荡解列等控制措施，为保障电网安全稳定运行及老挝电力顺利回送奠定理论基础。