浅析河北南部电网存在的主要问题及对策

　　摘要：文章分析了影响河北南网安全稳定运行的主要问题，根据目前网架结构和供电设备存在的薄弱环节，提出了应对措施。

　　关键词：电网；电力系统稳定；供电可靠性；运行安全

　　1、河北南网概况

　　截止到2002年底，河北南部电网直调发电装机容量为8769.9MW，直接接入220kV主网的发电容量为6170MW，占全网直调总容量的70.35%；接入500kV电网的发电容量为1260MW，占全网直调总容量的14.37%；接入110kV及以下的直调发电容量为1339.9MW，占全网直调总容量的15.28%。直调电厂19座（包括娘子关电厂），装机台数86台。从网外增购电力后，河北南网直调的发购容量为9279.9MW.截止到2002年底，全网共运行500kV变电站4座，500kV降压变压器4台，容量3000MV.A，500kV输电线路6条，长度660.173km.220kV变电站58座（包括用户站3座），220kV降压变压器110台，容量14190MV.A.

　　河北南部电网以220kV与500kV构成主网架，通过220kV韩（韩村河）－涿（涿州）双回线及500kV房保线与京津唐电网相联。潮流分布为南电北送、西电东送的格局。全网最高发购电负荷达到8570MW，南网6个供电公司网供最大负荷依次为石家庄：2400MW，邯郸：1731MW，保定：1610MW，沧州：1234MW，邢台：1172MW，衡水：862MW.

　　2、主网存在问题及对策

　　随着全国联网的推进，2003年，河北南网将通过保北——霸州——吴庄500kV线路与天津联网，通过邯东——新乡500kV线路与华中电网联网，同时邯东——廉州、邯东——蔺河500kV线路也将投入运行，电网结构将发生较大变化。河北南网成为联结东北、华北和华中的大通道。大区联网初期，稳定问题突出，电网运行方式多处受限，短路容量剧增，开关遮断容量不足，部分刀闸、线路不能满足热稳定要求。

　　2.1、部分厂站开关遮断容量不足经2003年短路容量分析，兆通、来马、马头电厂、羊范220kV母线三相短路电流已达到开关遮断电流的90%以上。这些厂、站在系统中的位置较为重要，通过方式安排降低母线短路容量存在较大困难，因此，上述开关应及早进行更新改造。兆通站220kV母线短路电流已达31.14kA，10台220kV开关额定遮断电流均为31.5kA，2003年应考虑全部更换。根据短路电流分支系数计算，主变211、212开关、兆钢一、二线261、262开关尽可能在石厂200MW机组并网前进行更换，其它6台开关应在年内更换完毕。同时，应对兆通站母线架构、刀闸等一次设备进行校核。来马站母线短路电流为28.99kA，有7台31.5kA的开关，分别为251、252、253、254、255、211、202达到开关遮断电流的92%.

　　考虑短路分支系数因素，2003年应优先安排更换主变211开关，其它6台开关应在2003年、2004年考虑安排更换。马头电厂母线短路电流为28.36kA，有5台31.5kA的开关，分别为215、216、272、276、240，达到开关额定遮断电流的91%.考虑短路分支系数因素，2003年应优先安排更换启备变240开关，其它4台开关应在2003年、2004年考虑安排更换。羊范站母线短路电流为25.05kA，有1台26.3kA的开关（主变211开关）还未改造，已达开关额定遮断电流的95%，应在2003年考虑更换。

　　2.2、邯邢断面220kV线路过负荷,根据2003电网分析计算，与华中联网后，在某些方式时邯邢断面220kV线路存在过负荷问题。为适应电网结构的变化，原运行中的线路安全监控系统需进行相应改造以适应联网后的要求。

　　2.3、保定地区电网低电压根据华北网调方式安排，2003年夏季房山500kV变电站将新增2台500kV主变，为控制房山站附近短路容量，韩涿220kV网间联络线将解环运行。当保定负荷较大时保北主变掉闸，保定地区220kV电压将严重下降，最低达到185kV以下。针对保北主变掉闸保定地区低电压问题，可在涿州、新建固店、易县站新增3套低压减载装置，使保定地区装设的低压减载装置的220kV站达到7座，控制负荷300MW.

　　2.4、500kV主变过负荷

　　河北南网仅有4台500kV降压变压器，经计算分析，当从外网受电较多时，1台变压器掉闸可能引起其它变压器过负荷，最大可能超过主变容量的40%.根据变压器运行规程，变压器应有短时过负荷能力，0.5h短期急救负载系数为1.50.针对主变过负荷问题制定事故处理预案，采用事故后运行调整的方法解决。

　　3、输配网存在的问题及对策?

　　3.1、重要供电小区运行安全问题随着电厂小机组的退役和小区负荷的不断增长，小区供电可靠性问题日益突出。特别是石厂、邯厂小区，在某些故障时功率缺额很大，很可能造成小区全停事故。应提高现有低频低压解列装置的定值，研究改造现有解列装置，使装置可靠动作，尽可能避免发生小区全停事故。对特别重要用户应考虑从不同电源点引入电源，可大大提高供电可靠性，降低对用户全停电的几率。针对机组退役后电厂供电区功率缺额较大问题，应考虑直供负荷切改措施，缓解小区供电压力。

　　3.2、部分220kV变电站主变过负荷

　　截止到2002年底，河北南网已投入运行的220kV变电站共58座（包括3座用户站），最大负荷率超过80%的变电站有26座（不包括单台主变的变电站），特别是其中12座站的最大负荷率已超过90%，主变基本已满负荷甚至过负荷。由于主变过负荷，造成用电高峰季节严重限电，限制了电力市场发展。在12座满负荷变电站中，高碑店、定州、王段、铜冶、东寺、南郊等6座变电站已制定解决措施并正在建设中，许营、常山、魏县、安平、章西、容城等6座已制定解决措施但尚未开工。对于负荷率偏高的变电站应适时采取措施减轻负荷。?

　　3.3、局部地区缺少220kV变电站布点，110kV线路供电距离较远，河北南网京广铁路西侧的太行山区及东侧广大农业地区，过去经济比较落后，用电负荷较小，主要靠110kV线路供电，供电距离较远，例如保定地区上陈驿——浮图峪——涞源线路长达90km，串带3座110kV站。近年来，随着地方经济发展，用电负荷迅速增长，末端电压最低达96kV，无法满足用户供电要求，限制了电力市场发展。保定、邢台东部地区也存在110kV供电距离较远的问题。

　　3.4、110kV电网存在的问题

　　虽然近年来进行了大规模农、城网改造，110kV电网得到很大改善，但是由于投入到110kV电网的资金有限，电网原有的问题并未彻底解决。另外，随着负荷增长，也出现了如下一些新的问题。

　　a.单电源情况较多，不满足供电可靠性要求。网络基础比较薄弱，单线单变情况较多，特别是涞源、涞水、阜平、灵寿、新河、孟村、盐山、海兴、枣强、武强等县全县只有1路110kV电源，当线路停运时造成大面积甚至全县停电，不但损失大量负荷，还会造成不良的社会影响。

　　b.缺乏统一规划，网络结构即复杂又薄弱。由于过去110kV电网由地方集资建设，缺乏统一规划，各地为节省投资，不注意加强主网架建设，新建变电站往往只是就近破口或T接，1条线路串接或T接多个变电站的情况非常普遍，110kV网络即薄弱又复杂，不但供电可靠性差、网损高，而且也难以满足日益增长的负荷需求。

　　3.5、主要对策针对目前供电配网存在的主变容量不足、供电能力和可靠性不满足要求、网络结构不合理等问题，应采取以下措施。

　　a.旧站增容改造。河北南网现已投入运行的50余座220kV变电站大多数规划容量为2×120MV.A，而出现过负荷的12座220kV变电站的主变容量大部分为2×120MV.A，因此2×120MV.A的规模已不能满足系统目前的负荷水平，更无法适应电网进一步发展。这些变电站大多数运行10～20a，设施状况比较好，且多数位于负荷中心，通过改造增容提高其供电能力，解决过负荷问题，一般要比建设新站投资少、工期短，在经过技术经济论证可行的前提下，应优先考虑。

　　b.建设新站。在负荷增长较快、潜力较大的区域，或电网结构比较薄弱的区域，要适时地建设新站。但新建变电站布点必须考虑与其它站之间的关系，应有合理的供电范围，做到旧站增容改造与建设新站统筹规划，优化变电站布局。

　　c.加强110kV电网建设。110kV电网存在的问题，往往直接影响到用户供电，应适当增加投入，改善加强110kV电网结构，增加供电能力，提高供电可靠性与供电质量，满足用户需求。

　　d.适当加强220kV变电站之间的110kV联络，不仅可以提高110kV系统的供电能力和供电可靠性，还可以增加220kV变电站之间转供电能力，提高主变负荷率，缓解过负荷问题。

　　4、电网设备抵御自然灾害能力不足及对策

　　自然灾害是威胁电网安全运行的主要因素之一。目前，电网抵御恶劣天气和自然灾害的能力不足，特别是城乡电压等级较低的配网杆塔、线路等设备抗侵袭能力不高。2002年8月，河北南网经受了历史上罕见的大风雷雨天气的袭击，部分区域最大风力超过12级，风速达34m/s，超过了电网输电线路最高设计风速标准。在恶劣的气象条件下，城乡35kV及以下配网线路设计水平较低，防大风和雷雨的能力不足，加之线路走廊距离树木较近，受树线矛盾、树木倒覆、倒杆和雷击影响，造成大范围的故障掉闸。据统计，2002年8月3日～8月5日期间，河北南网10kV及以上线路共故障掉闸1124路次（其中瞬时故障597路次），损失负荷1340MW.在掉闸路次中，城乡10kV线路掉闸达1066路次，对电网的安全运行和可靠供电产生了一定的影响。

4.1原因分析

　　4.1.1线路故障掉闸的原因

　　一般线路故障掉闸，主要是因为风力较大引起的风偏放电和遭到雷击造成线路掉闸。主网架线路直线塔上的导线对杆塔放电，主要原因是在个别地区架空线路的最大设计风速低于实际“按当地气象台、站采用离地面15m高、15a一遇、10min时距平均的年最大风速作样本”的风速。倒塔的主要原因是线路设施被偷，或线路的实际风速远大于最大设计风速。

　　4.1.2城市配网10kV线路故障原因

　　a.树线矛盾。虽然城网改造后绝缘线增多，树枝触碰导线引起的接地问题有所缓解，但河北省原来问题较多，配电线路绝缘化率仍然不高。因而，大风雷雨天气时由于树线矛盾引起的接地故障仍时有发生。另外，即使采用了绝缘导线，仍然无法避免大风倒树砸断导线的情况。

　　b.雷害。雷击引起大量的线路故障掉闸的主要原因是：有些线路漏装避雷器，特别是有些线路的电缆和架空线连接处、电缆两端未装避雷器，造成雷击故障；在运避雷器和接地装置缺乏有效监督，试验不及时，不能保证其处于良好的状态，在近郊空旷、建筑物较少的区域这种情况造成的后果更为严重。

　　c.线路分段开关偏少。虽然城网改造工程中增加了相当数量的柱上开关，但还有个别线路未装分段开关，一旦发生故障即造成全线停电，扩大停电范围。

　　d.用户设备故障。用户设备故障引起线路停电的情况为数不少，这些设备产权属于用户，缺乏有效的监督，不能保证设备处于良好状态，其事故容易引起配网主网故障。