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清远220kV保城变电站在单线单变网架结构下的短路计算及稳定性分析
摘要 本文分析了清远市连山县220kV保城变电站在目前单线单变网架结构下的电力电量平衡情况、潮流情况，接着计算了保城站高压侧母线短路电流，最后对高压出线首端三相短路稳定性作了分析。 关键词 单线单变网架；短路故障；潮流计算
Abstract Balance of electric power and energy, power flow, short-current circuit and three phase short-circuit stable analysis is been performed to Bao Cheng station in Qingyuan with single transmission line and single transformer power grid structure.
Keywords single transmission line and transformer; short-current circuit; power flow
1 问题描述
(1) 主变过载
清远电网连阳片2012年上半年由500kV贤令山站供电，下半年贤令山站#2主变变中断开后，又回到以前由500kV罗洞站长链路供电的方式，在水电大发期间造成保城站升压负载率达到100.6%，主变过载运行。
(2) 单变单线供电结构不合理，可靠性差，城市大面积停电风险高
目前连阳片安峰站、保城站均由贤令山站供电，贤令山单台主变一旦发生故障停运，将会导致整个连阳片负荷损失，造成较大电力安全事故。
220kV保城站投运后，连山县110kV变电站全由保城站供电，由于目前保城站只有单台主变，有且仅有一回220kV线路接入贤令山站，单线单变供电不满足N-1要求，当保城站的线路或主变发生永久性故障跳闸，保城站全站失压，县城供电可靠性非常低。
2 规划求解
2.1 电力电量平衡
连山县电网夏大方式电力平衡见表2-1所示：
表2-1 连山县电网电力平衡（夏大方式） 单位：MW
从连山县各种典型方式下电力平衡表可以看出，夏大方式下有电力盈余，向外送出电能。
2.2 潮流计算
本文按以下原则进行潮流计算：
1）计算水平年：近期2014 年；
2）计算方式：潮流计算考虑丰大和枯大运行方式，进行正常和线路“N-1”分析；
3）小水电出力情况：丰大方式按装机容量的90％计，枯大方式取20％；丰水期功率因数不低于0.95，枯水期功率因数不低于0.90；
4）负荷情况：保城站的负荷平挂在其下的各个110kV 变电站上，功率因数取0.98；
5）发电厂情况：丰大和枯大方式下，连州电厂利用容量按照装机容量扣除厂用电计，厂用电率取8％；
2014 年（近期）丰大运行方式下的系统正常潮流图见图2-1，此时柳杨站到吉田站的110kV线路负载率为93.9%，无变压器过载，但连山县小水电较多丰大方式下无功送出比较充足，故110kV电压相对较高，最高为120.7kV。
经N-1测算，分别断开保城至福堂线路、保城至吉田双回线路中的一回、保城至贤令山线路以及断开高联至贤令山线路，均无线路过载。
潮流计算结论：
根据丰大方式、检修方式的潮流计算结果可知，正常方式下保城站所在220kV网区系统潮流分布合理，无重载线路，各级母线电压在投入合理的无功补偿容量后，均能符合相关规程要求；在检修方式下，由于水电出力太多造成线路过载，可以通过压减或者转供出力解决。
图2-1 2014年保城站扩建#2主变后丰大方式系统潮流图
2.3现有网架情况下的短路故障稳定性分析
目前保城站附近的网架结构是比较薄弱的，这种薄弱的网架结构也产生了电网安全隐患，本文作重分析保城站220kV单回出线首端发生三相短路故障时对系统稳定性的影响。
保城站侧220kV出线首端0周波时三相短路，第6周波时线路两侧三相开关同时断开，第156周波时两侧开关三相重合，第162周波时重合不成功线路两侧开关三相再跳开。仿真波形如图2-3所示。[3]
图2-3 母线电压
计算过程中，发电机功角差振荡收敛且迭代过程中没有电压低于0.83pu的节点。因此保城站220kV线路侧首端三相短路是暂态稳定的。
3 结论
通过计算可知保城站仍有大量电力盈余，可通过扩建一台主变加以解决；潮流计算中发现，保城站所在地区当有线路N-1后则会有线路过载[4]，可通过进一步优化地区电网加以缓解；保城站220kV出线首端三相短路故障是暂态稳定的并且电压水平正常。综上所述，保城站扩建一台主变满足技术指标要求。
参考文献 ：
[1] PSD-BPA潮流程序用户手册[M]，中国电力科学研究院，2005年9月
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