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包頭地區(qū)電網(wǎng)安全運行分析

文檔作者：李秀芬1.2 文檔來源： 1.華北電力大學 2.包頭供電局		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月09日
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8
內(nèi)蒙古電力技術(shù)
I N N E R M O N G O L I A E L E C T R I C P O W E R 2 0 0 8 年第2 6 卷第1 期
包頭地區(qū)電網(wǎng)安全運行分析
A n a l y s i s t o S a f e t y O p e r a t i o n o f P o w e r G r i d i n B a o t o u D i s t r i c t
李秀芬1 1。
( 1 ． 華北電力大學， 河北保定0 7 1 0 5 1 ；2 ． 包頭供電局， 內(nèi)蒙古包頭0 1 4 0 3 0 )
【摘要] 隨著包頭經(jīng)濟的高速發(fā)展， 包頭地區(qū)負荷快速增長， 而電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)卻相對落
后， 不能滿足負荷增長的需求， 威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。為此， 通過對包頭電網(wǎng)潮流分布、
負荷情況、短路水平、無功電壓等方面的分析， 找出薄弱環(huán)節(jié)， 制定了相應(yīng)措施，提出建議， 為
保證包頭地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供參考。
f關(guān)鍵詞1 潮流；短路電流；無功電壓；供電能力
『中圖分類號1 T M 7 3 2 『文獻標識碼】B
f 文章編號1 1 0 0 8 — 6 2 1 8 ( 2 0 0 8 )0 1 — 0 0 0 8 — 0 3
由于包頭地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展， 2 0 0 7 年上半年
用電負荷平均增長2 8 ％ ， 2 0 0 7 年最大負荷已達2 8 2
萬k W ． 已接近包頭電網(wǎng)目前的供電能力， 包頭電網(wǎng)
已難以適應(yīng)經(jīng)濟快速發(fā)展的需求， 同時暴露出的許
多安全穩(wěn)定運行問題， 威脅著電網(wǎng)的安全運行。本文
結(jié)合包頭電網(wǎng)的現(xiàn)狀， 分析了存在的問題， 提出了采
取的措施。
1 包頭地區(qū)電網(wǎng)概況
包頭地區(qū)電網(wǎng)位于內(nèi)蒙古電網(wǎng)中部， 是內(nèi)蒙古
電網(wǎng)中最大的地區(qū)電網(wǎng)：西以1 回5 0 0 k V 線路高德
線與5 0 0 k V 德嶺變聯(lián)結(jié)， 2 回2 2 0 k V 線路高前線、
張前線同巴彥淖爾電網(wǎng)相連， 形成蓿包斷面；南以2
回5 0 0 k V 線路響高I 、I I 回與5 0 0 k V 響沙灣變聯(lián)
結(jié)． 以3 回2 2 0 k V 線路達包I 、I I 回， 達土線同達旗
電廠相連， 形成達包斷面；東以3 回2 2 0 k V 線路土
東I 、I I 回， 土昭線同呼市電網(wǎng)相連， 形成呼包斷面。
地區(qū)有公用電廠5 座， 其中4 座接人2 2 0 k V 系統(tǒng)， l
座接入5 0 0 k V 系統(tǒng)。
包頭電網(wǎng)目前主要以高新主變、2 2 0 k V 系統(tǒng)電
廠、達包斷面為主要電源， 以高新變、張家營變、召廟
變、沙河變、古城變、興勝變、麻池變?yōu)轫旤c的2 2 0
k V 不完整雙環(huán)網(wǎng)為主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)運行。
2 包頭地區(qū)發(fā)電廠裝機情況
包頭地區(qū)發(fā)電廠裝機容量情況見表1 所示。電
廠接入2 2 0 k V 系統(tǒng)裝機容量2 9 5 0 M W ( 不包括自
備電廠) ， 接人5 0 0 k V 系統(tǒng)裝機容量1 2 0 0 M W 。截
至目前， 包頭地區(qū)最大負荷達3 1 0 0 M W 。
表1 包頭地區(qū)電廠裝機容量情況
包頭電網(wǎng)存在的主要問題
3 ． 1 包頭電網(wǎng)供電能力接近極限
包頭地區(qū)2 2 0 k V 系統(tǒng)電源裝機容量2 9 5 0
M W ， 扣除8 ％ 廠用電、5 ％ 旋轉(zhuǎn)備用容量、2 0 ％ 檢修容
量， 運行最大可供出力1 9 0 0 M W ， 加上外網(wǎng)送人潮
流， 地區(qū)可供最大出力3 2 0 0 M W 。
【收稿日期] 2 0 0 7 一1 1 - 2 0
[作者簡介】李秀芬( 1 9 7 3 一) ， 女， 內(nèi)蒙古人， 華北電力大學在讀碩士， 工程師， 從事電網(wǎng)潮流計算分析與無功電壓管理工作。
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2008年第26卷第1期 內(nèi)蒙古電力技術(shù) 9
目前，包頭地區(qū)最大負荷達3 i00 Mw。從地區(qū)
最大出力與負荷需求來看基本平衡。由于網(wǎng)內(nèi)潮流
分布不均，地區(qū)負荷3 100 MW 時，如果希望鋁業(yè)停
機300 MW，可達3 400 MW。可見，地區(qū)供電能力已
接近供電極限，不能滿足負荷增長需求。
3．2 局部聯(lián)絡(luò)線傳輸能力受限，互供能力弱
3．2．1 興城線
興勝到古城單回聯(lián)絡(luò)，興城線導線型號LGJQ一
400，更換600／5 rA后，在東華電廠停1臺機(1×
300 MW)，同時包頭第二熱電廠(以下簡稱包二)停
1臺機(300 MW)，過負荷5％，在興土線或古土線掉
閘時興城線過載11％。
3．2．2 達包3回
由于地區(qū)機組常有檢修停機的情況，造成出力
不足，達包三回運行在750 MW 穩(wěn)定極限，通過計
算，如果1回掉閘超過穩(wěn)定極限8％，2回掉閘過載
52％，存在燒斷危險。
3．2．3 高麻雙回
高麻II回導線型號LGJQ～400，包頭第一熱電
廠(以下簡稱包一)、包二機組出力不足時，高麻雙回
潮流較重，高麻I回掉閘，II回過載15％。如果高新
1號主變停電，不滿足“肛1”的要求。
以上220 kV線路一旦發(fā)生故障掉閘．可能引起
連鎖反應(yīng)，對電網(wǎng)供電構(gòu)成威脅。2006—10—26達包
Ⅱ回跳閘，達包斷面超過穩(wěn)定極限，地區(qū)限電約100
MW 。
3．3 運行方式單一。檢修困難。運行壓力大
(1)包頭后山地區(qū)負荷達240 MW(現(xiàn)在仍較
大幅度增長)，現(xiàn)僅通過I回220 kV沙固線和110
kV包白I、II回線路(老舊線路)供電，且同出自沙河
變。如果220 kV沙固線停電，將造成后山地區(qū)大面
積停電、限負荷(140 MW)，運行電壓質(zhì)量差，110 kV
母線電壓降至96 kV
(2)興城線接近滿負荷運行時，直接影響到包
鋁四所的運行可靠性，如果興鋁線停電，興城線將過
載嚴重，需對包鋁進行限電(100 MW)。
(3)前明、民主、迎春、和平、西北門、青山變等
市區(qū)主要變電站現(xiàn)仍為單電源、單主變，供電可靠性
低，停電檢修和故障情況下停電范圍大。
3．4 無功電壓水平偏低，電壓穩(wěn)定性較差
(1)包頭地區(qū)最高有功負荷2 800 MW，無功
1 110 Mvar，功率因數(shù)為0．93，不能滿足國網(wǎng)公司高
峰時功率因數(shù)0．95的要求。220 kV變電站無功補償
度10．4％，110變電站無功補償度12％ ，全網(wǎng)無功補
償度i1％ ，處在要求無功補償度10％～30％的下限
水平。地區(qū)220 kV系統(tǒng)電壓標準運行范圍為213～
235 kV．低于下限運行的主要有望海變202．9 kV、紅
塔變205．5 kV、固北變206．9 kV；環(huán)網(wǎng)內(nèi)接近下限運
行的主要是重負荷地區(qū)張家營變214．6 kV、沙河變
217．2 kV、福永變216．7 kV。
(2)實際運行中，500 kV系統(tǒng)流人220 kV系
統(tǒng)無功潮流為350 Mvar，無功缺乏不能達到分壓分
層就地平衡的要求。目前，在高新1號主變停電情況
下，220 kV環(huán)網(wǎng)電壓下降5 kv左右。
(3)如果用戶無功補償不足，運行中包鋼、希望
鋁業(yè)、鋁廠平均功率因素達到0．90，仍從系統(tǒng)吸收大
量的無功，造成大量無功電力在網(wǎng)內(nèi)流動。3大用戶
從電網(wǎng)吸收無功合計590 Mvar。根據(jù)計算，如果3
家功率因素提高到0．95，從系統(tǒng)吸收的無功可減少
180 Mvar。
(4)地區(qū)電壓水平偏低，除負荷與無功補償不
足等因素外，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也是重要的影響因素。根據(jù)電
壓靜態(tài)穩(wěn)定原理，在一定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和裝機容量下，電
網(wǎng)承受能力有限，超過某一限度，可能發(fā)生電壓崩
潰。隨著負荷的進一步增長，在極端事故情況下，包
頭電網(wǎng)部分地區(qū)有電壓崩潰的可能。2006—11—11，
希望鋁業(yè)二期變電站母線三相短路事故已經(jīng)暴露出
此問題，造成地區(qū)220 kV電壓最低降到178 kV，東
華、包頭第三熱電廠同時掉機
3．5 短路電流超標
由于220 kV環(huán)網(wǎng)中大量新增電源的接人，母線
短路容量上升較快，包頭供電局管轄220 kV母線短
路電流上升較快，在包北第二座500 kV變電站、高
新2號主變投人運行后，高新變、沙河變、興勝變、麻
池變、張家營變、古城變尤為突出，其中高新變220
kV側(cè)短路電流達48．26 kA，超過開關(guān)裕度45 kA，
接近開關(guān)額定值50 kA，見表2所示。
由上可知，更換設(shè)備已不能解決短路電流超標
的問題，建議盡快實施解環(huán)方案。
表2 變電站短路電流計算值 kA
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10 內(nèi)蒙古電力技術(shù) 2008年第26卷第1期
3．6 部分重要220 kV變電站主變?nèi)萘坎蛔?。不滿
足“Ⅳ一1”要求
(1)目前運行的220 kV變電站中，張家營主變
負載率84％，昆河主變80％ ，麻池變主變91％．興勝
變主變84％ ，沙河主變75％ ，召廟變主變70％ ，固北
主變98％。由于主變負荷重，負荷轉(zhuǎn)帶能力較差，在
變壓器停電檢修時將引起其它變電站滿載或限電。
(2)進行局部Ⅳ一1靜態(tài)安全分析計算，出現(xiàn)過
載負荷數(shù)值見表3所示
表3 過載負荷數(shù)值
變電站耋 變動方式 負荷情況 備注說明
3．7 220 kV／1 10 kV電磁環(huán)網(wǎng)依然存在
昆河一包一一沙河220 kV／1 10 kV高低壓電磁
環(huán)網(wǎng)是目前內(nèi)蒙古主網(wǎng)唯一1個220 kV／110 kV電
磁環(huán)網(wǎng)，存在極大的安全隱患。突出表現(xiàn)為：昆河主
變掉閘，1 10 kV昆沙線會燒斷， 同時包一5號、6號
機組及包鋼部分負荷、昆河變所有負荷崩潰。目前，
麻池一昆河一包一一沙河被迫采取電磁環(huán)網(wǎng)運行．
難以控制保護配置、功率交換等，安全穩(wěn)定控制難度
加大，事故范圍可能會進一步擴大。
3．8 地區(qū)老舊設(shè)備較多。多處元件出現(xiàn)過載、過熱
現(xiàn)象
(1)運行在30 a以 的ll0 kV線路共18條，
如包白I回、昆沙線等都是1958年建的線路；運行
20～30 a的220 kV線路有興土線，沙城I同，高麻I、
II回，高前線，麻興I回6條，ll0 kV有河昆I、II回
等12條。220 kV環(huán)網(wǎng)中多處線徑較細，熱穩(wěn)定極限
低，當大負荷運行時，老舊線路已經(jīng)暴露出通流不足
的問題，嚴重影響接帶負荷的能力。河昆I、II回單回
運行時過負荷達10％。
(2)老舊變電站亟待更新。石拐變?yōu)?962年投
運變電站，東河變?yōu)?972年投運變電站，一次、二次
設(shè)備陳舊老化．影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
4 地區(qū)負荷分析及預(yù)測
4．1 地區(qū)負荷構(gòu)成
包頭地區(qū)負荷主要構(gòu)成為：
MW，占地區(qū)總負荷的85．7％左右：城鎮(zhèn)居民生活照
明負荷200 MW，占地區(qū)總負荷的7．15％；商業(yè)及城
市非居照明負荷約200 MW， 占地區(qū)總負荷的
7．15％。其中以包鋼、包鋁、希鋁為主的大負荷．主要
以220 kV直供為主，負荷集中，這些鋼鐵冶煉、電解
鋁等高爐具有高危性、連續(xù)性的特點，且負荷占工業(yè)
負荷的75％左右
4．2 地區(qū)負荷增長預(yù)測分析
2007年下半年預(yù)計新增負荷約300 MW．最大
負荷將突破3 000 Mw。綜合考慮地區(qū)“十一五”期
間電力負荷增長率和包頭地區(qū)國民經(jīng)濟增長情況，
初步預(yù)測，到2015年，地區(qū)網(wǎng)供最大負荷將突破
5 000 MW
5 采取的措施
目前包頭以220 kV為主網(wǎng)架的供電模式已不
適應(yīng)包頭地區(qū)負荷增長的需求，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)急需完善；
為此需要采取如下應(yīng)對措施：
(1)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)高度樹立電網(wǎng)意識，圍繞電
網(wǎng)安全暴露的問題，調(diào)整工作重點．加強運行維護工
作。
(2)加強調(diào)度管理，嚴肅調(diào)度紀律，提高應(yīng)對突
發(fā)事故的能力；有效利用潮流計算分析工具．做好重
大方式變動前后的分析判斷工作．優(yōu)化方式。
(3)繼續(xù)抓好無功不足的問題，重點督促大用
戶提高補償度，加快局屬站的補償工作，保證電容器
的投運率，努力提高電壓水平。
(4)500 kV高新2號主變投運后可解決高新
主變過負荷問題，提高供電能力．滿足包鋼、希望鋁
業(yè)等大用戶新增負荷的用電需求。500 kV包北變建
成后，為解決短路電流、優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵重要
作用。220 kV包鋼廠外變、昆河2號主變投產(chǎn)后，可
徹底解除220 kV／1 10 kV電磁環(huán)網(wǎng)、主變過負荷問
題。包頭地區(qū)初步形成以2座500 kV變電站為電源
支撐的網(wǎng)架，供電能力和可靠性明顯提高。
6 建議
隨著500 kV電網(wǎng)的建設(shè)，220 kV電網(wǎng)應(yīng)逐步
實現(xiàn)分區(qū)供電，相鄰分區(qū)之間保持互為備用．避免和
消除電磁環(huán)網(wǎng)．降低短路電流，合理布置220 kV變
電站，優(yōu)化電網(wǎng)潮流分布，滿足用電負荷的增長。
大工業(yè)負荷2 400 (1)加強配網(wǎng)建設(shè)，更換老舊(下轉(zhuǎn)第1 3頁)
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2008年第26卷第1期 內(nèi)蒙古電力技術(shù) 13
2_3 兩方案比較
2_3．1 投資費用
參照近年來輸變電工程造價及材料價格因素，
根據(jù)上述工程規(guī)模設(shè)想，估算出方案二總費用為
7．04億元，如表1所示；方案一的總投資費用為8．83
億元。由于方案二中的10 kV線路是由兩端向中間
輸送，故這部分較方案一工程量大、投資費用高。
表1 新建2座220 kV變電站投資費用估算 萬元
2_3．2 技術(shù)比較
兩方案技術(shù)比較如表2所示，在安全運行方面：
方案一由于增加高壓電纜而增加了安全隱患；方案
二由于將東郊變負荷分散為2個站帶，避免因東郊
變停電而出現(xiàn)大面積停電事故，且電纜少，提高了供
電可靠性。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面，方案一電網(wǎng)結(jié)構(gòu)保持不
(上接弟l0頁)線路、變電站，解決供電需求；更換接
近額定短路電流的開關(guān)，解決市區(qū)和后山變電站單
電源問題，提高供電可靠性；根據(jù)負荷的增長、220
kV部分重要變電站容載比偏低不滿足Ⅳ一1的要
求，建議盡快增設(shè)主變?nèi)萘?，并合理布點。
(2)由于包頭地區(qū)大工業(yè)負荷集中且比重大。
急需政府協(xié)調(diào)用戶電費標準應(yīng)按功率因素0．95進
行考核。制定約束電廠、電網(wǎng)、用戶的無功電壓管理
工作規(guī)定。
(3)完善電廠管理制度。要求電廠自動保護裝
置的建設(shè)完備正確。防止電廠事故越級到電網(wǎng)上。尤
其加大自備電廠的管理力度。要求希望鋁業(yè)電廠盡
快加裝低頻低壓減載裝置?？紤]昆河主變跳閘。包一
會成為孤立網(wǎng)，建議包一完善保護裝置。
(4)包頭市地形特點為東西狹長。按照包頭市
政府規(guī)劃(見圖1)。今后大型工業(yè)園區(qū)將沿包頭東
西兩側(cè)延伸建設(shè)。為了解決220 kV熱穩(wěn)定問題和接
帶大型工業(yè)園區(qū)負荷，滿足包頭東部和西部負荷增
長的用電需求，需盡快開展土右500 kV、包西500 kV
變電站的規(guī)劃和建設(shè)工作。
變，方案二的電網(wǎng)接線方式更靈活，便于調(diào)節(jié)潮流，
結(jié)構(gòu)更為合理，可提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和安全性。
表2 改造線路方案與替代方案比較
3 結(jié)論
由上述對2種不同建設(shè)方案的分析比較得出結(jié)
論：采用二環(huán)路兩端新建變電站較直接將東郊變架
空線路改造為電纜的方案不僅投資費用低1．79億
元．而且建設(shè)周期短，占地面積小．增加變電容量和
出線間隔，施工過程中不用降水，更加環(huán)保，使電網(wǎng)
結(jié)構(gòu)更趨合理，有利于安全運行，供電可靠性高。其
不足之處是2個新建站較原東郊變與市中心距離稍
遠，不過1．79億元資金的節(jié)約，可以在市中心新建1
座地下110 kV輸變電工程，使該不足得以彌補。
編輯：董益華
河西 樹林召
( 500 kV變電站(其中包頭西、包頭東為規(guī)劃變電站)
④ 220 kV變電站(其中烏蘭計為規(guī)劃變電站)
E 電廠
圖1 包頭規(guī)劃電網(wǎng)示意簡圖
500 kV土右、包西變電站建成后，包頭電網(wǎng)主
網(wǎng)架將形成以高新、包西、包北、土右為支撐的500
kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)．可徹底實現(xiàn)220 kV分區(qū)供電。接帶負
荷分配均勻，保證地區(qū)安全可靠供電。
編輯：王金麗

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