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單機運行對崇明電網(wǎng)安全運行的分析

文檔作者：范兵周捷錦文檔來源：上海市崇明電力公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月09日
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第32卷第2期
2011年4月 電力與能源 12l
單機運行對崇明電網(wǎng)安全運行的分析
范 兵，周捷錦
(上海市崇明電力公司，上海202150)
摘要：根據(jù)政府“上大壓小，關(guān)停小火電”的節(jié)能減排要求，崇明電廠在2010年底前將關(guān)停14號和15號機
組，暫時保留16號機組(50 MW)運行。如何在短期內(nèi)使崇明電網(wǎng)適應(yīng)單機運行，是擺在面前要解決的一個
緊迫問題。通過分析、研究16號單機運行時崇明電網(wǎng)的負(fù)荷供需平衡問題，以及可行的運行方式調(diào)整及其利
弊，指出了單機運行方式下可能會出現(xiàn)的一些主要問題，并提出了相應(yīng)的解決方案和建議。
關(guān)鍵詞：單機運行；負(fù)荷平衡；運行方式；精工電流
中圖分類號：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095—1256(2011)O2一O121一O3
Study of Influence of Single Generator Set in Chongming
Power Plant on Power System
FAN Bing。ZHoU Jiejin
(Shanghai Municipal Chongming Electric Power Company。Shanghai 202 1 50。China J
0 引言
崇明電廠原有小容量火力發(fā)電機組3臺，總
出力為165 MW。根據(jù)政府“節(jié)能減排、上大壓
小”的要求，該小火力發(fā)電機組被納入2010年度
計劃關(guān)停的范圍，視崇明島的具體地理情況，2010
年底前先關(guān)停14號和15號機組，暫保留16號機
組運行(出力為50 MW)。由于崇明電廠關(guān)停機
組的時間緊迫，崇明電網(wǎng)相關(guān)配套工程實施滯后，
對于崇明電網(wǎng)運行來說，是一次嚴(yán)峻的考驗。為
此，有必要從負(fù)荷供需平衡、電網(wǎng)結(jié)線與運行方
式、繼電保護(hù)自動化，以及負(fù)荷平衡、電能質(zhì)量、運
行操作等多方面進(jìn)行深入研究，分析崇明電廠16
號機組運行對崇明電網(wǎng)安全運行的影響。
l 崇明電網(wǎng)負(fù)荷供需平衡分析
1．1 電源點分析
1)發(fā)電機組 崇明電廠16號機組可調(diào)出力
為5O Mw，根據(jù)設(shè)備的周期性檢修要求，該機組
每年需進(jìn)行2次小修，且其附屬設(shè)備臨修工作較
多，預(yù)計該機組年停電時間將大于20天。另外，
該機組運行條件較差，停復(fù)役次數(shù)估計會多一些，
考慮電網(wǎng)中主要設(shè)備“』＼，一1”準(zhǔn)則，故該機組在日
常負(fù)荷平衡方面的作用將不計及。
2)外來電源 崇明島有3個外來電源點：一
是上海電網(wǎng)，經(jīng)220 kV洲長4285／4286電纜線送
入長興變電站；二是江蘇海門電網(wǎng)，經(jīng)220 kV海
中4633／4634架空線送入中雙港變電站；三是江
蘇南通電網(wǎng)，經(jīng)11O kV崇海713線送入新海變電
站。因轉(zhuǎn)供電電費結(jié)算費用較高等問題，崇海
713線在正常方式下送入2 MW 的負(fù)荷，故在負(fù)
荷平衡方面也不作考慮。
3)新能源電源點 目前，崇明島的風(fēng)力發(fā)
電、太陽能發(fā)電，包括規(guī)劃中的桿秸發(fā)電項目，由
于發(fā)電容量較小、受氣候條件等諸多因素的限制，
有可能會影響電網(wǎng)的正常運行，故其在負(fù)荷平衡
方面也不作考慮。
1．2 負(fù)荷需求量分析
1)2011—2O12年崇明島最高負(fù)荷預(yù)測 根
據(jù)2010年夏季用電最高負(fù)荷出現(xiàn)326 Mw 走
勢，結(jié)合近年來的用電負(fù)荷增長率，以及崇明在上
海社會經(jīng)濟建設(shè)中的發(fā)展地位來分析，預(yù)計2011
年崇明島最高負(fù)荷在370 Mw 左右，2012年崇明
島最高負(fù)荷將突破400 Mw。
2)2011～2O12年崇明三島最高負(fù)荷預(yù)測
由于長興島域用電負(fù)荷以工業(yè)負(fù)荷為主，伴隨
振華港機和造船集團的入駐，負(fù)荷已呈現(xiàn)小幅
度增長，而橫沙島以農(nóng)業(yè)為主，負(fù)荷增長不大。
崇明三島(崇明、長興島、橫沙島)20l1年度最高
負(fù)荷預(yù)計為570 MW，2012年度最高負(fù)荷預(yù)計
122 范兵，等：單機運行對崇明電網(wǎng)安全運行的分析
為640 MW 。
1．3 負(fù)荷供需平衡分析
綜合上述用電負(fù)荷供需分析，在電網(wǎng)全結(jié)線
方式下，崇明三島電網(wǎng)可用電源容量為680 Mw
(其中，上海電源可供400 Mw，江蘇電源可供
280 MW)。從2011年負(fù)荷供需總量來預(yù)測，尚有
部分盈余，而2012年負(fù)荷供需總量會處于弱平衡
狀態(tài)。由于江蘇電源220 kV與上海電源220 kV
在正常方式下不能采用并列方式運行，而220 kV
堡北變電站預(yù)計又要到2012年年底方能投產(chǎn)，崇
明電網(wǎng)結(jié)構(gòu)限制了負(fù)荷的自由分配，故在2011年
開始，會呈現(xiàn)因負(fù)荷分配不平衡而造成局部缺電
局面，主要是由崇明電廠16號單機運行后，可調(diào)
出力占崇明電網(wǎng)總?cè)萘看蠓认陆狄稹?
2 崇明電網(wǎng)運行方式分析
2。1 單機運行時崇明電網(wǎng)的運行方式
1)中雙港站220 kV雙母線由原并母運行
方式改為分列運行方式；llO kV母線由并母運行
方式改為分列運行方式；2臺主變中的1臺實現(xiàn)
江蘇海門電源與崇明電廠16號單機的并網(wǎng)，另1
臺主變則供11O kV和35 kV終端負(fù)荷。
2)崇明電廠 l10 kV雙母線由原并母運行
方式改分列運行方式，其中1條母線與單機并網(wǎng)，
另一母線由中雙港變電站饋送本側(cè)終端；堡城
1101／堡雙1102的其中一回線聯(lián)網(wǎng)、一回線饋供
電廠110 kV 正母或副母終端；堡城1101，堡長
1109，堡汲l1O5和13號主變投110 kV．正母(13
號主變作備用)；堡雙1102，堡豎1108和14號主
變投110 kV副母。
2．2 單機運行后帶來的問題分析
1)中雙港站主變超載 鑒于對用戶持續(xù)供
電、優(yōu)質(zhì)服務(wù)以及崇明社會、經(jīng)濟快速發(fā)展的良好
環(huán)境要求，不宜長期采取限負(fù)荷措施，則在2011
年度，扣除崇明東部220 kV 陳家鎮(zhèn)所帶負(fù)荷
SO MW ，中雙港站主變將會承擔(dān)最高320 MW 的
負(fù)荷，若以功率因數(shù)0．95計算，中雙港站主變勢
必會出現(xiàn)嚴(yán)重超載4O 的問題。
2)操作風(fēng)險增大 由于崇明電網(wǎng)結(jié)線全部
為分列運行(江蘇海門站一中雙港站一陳家鎮(zhèn)站／
電廠，整個聯(lián)網(wǎng)途徑為分列運行)，造成各級變電
站的并列和解列操作十分不便，對電網(wǎng)的運行管
理工作造成制約，降低了各級電網(wǎng)的供電可靠性，
存在一定程度的操作風(fēng)險。
3)遠(yuǎn)端出現(xiàn)低電壓 由于遠(yuǎn)距離供電，各級
電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)存在一定的困難，會使遠(yuǎn)端站的
末端電壓出現(xiàn)低電壓，主要集中在35 kV 港沿
站、堡鎮(zhèn)站、新河站等原先由崇明電廠供電的區(qū)
域，35 kV 電壓等級將會達(dá)到33 kV，遠(yuǎn)低于
一3％ 的下限標(biāo)準(zhǔn)。同時，低電壓可能會對一些電
力設(shè)備造成損壞，給電力公司帶來賠償?shù)娘L(fēng)險。
2．3 現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的運行方式分析
2．3．1 運行方式調(diào)整
1)轉(zhuǎn)移220 kV 負(fù)荷 將110 kV汲浜站全
部改由220 kV 陳家鎮(zhèn)站供電，陳家鎮(zhèn)站全部由
上海電源供電，堡汲1105作充電運行，則上海電
源可向崇明島供入負(fù)荷7O MW。
2)轉(zhuǎn)移110 kV 負(fù)荷 將110 kV 新海站1
號主變、35 kV廟鎮(zhèn)站、東風(fēng)站、三星站負(fù)荷改由
江蘇南通經(jīng)崇海713供電，則江蘇南通電源供入
負(fù)荷約35 MW。
2．3．2 負(fù)荷轉(zhuǎn)移后的利弊
通過上述220 kV和11O kV負(fù)荷轉(zhuǎn)移后，增
加滿足了部分社會用電需求，但尚未解決全部問
題。在該方式下，江蘇海門站220 kV 口子轉(zhuǎn)供
可控制在280 MW 以下，而在崇明電網(wǎng)最高負(fù)荷
為370 MW 條件下，中雙港站主變?nèi)詾槌d運
行，超載率由原來的4O 下降為2O ，但仍無法
滿足設(shè)備的正常運行需要。
3 繼電保護(hù)和自動裝置運行分析
3．1 不宜采用并列運行方式
中雙港站海中4633／4634，采用的是高頻方
向和高頻距離保護(hù)，其中高頻距離保護(hù)裝置所要
求的最小精工電流為0．¨ ，而保護(hù)用電流互感
器的變比為600：5(二次額定電流為5 A)，即一次
故障電流考慮靈敏度(要求線路末端故障4倍靈
敏度)后滿足大于6O A。
單機時，若崇明電廠至江蘇海門站的聯(lián)網(wǎng)途徑
均分列運行，即110 kV的1101或1102單線、中雙
港站單臺主變、220 kV 4633或4634單線聯(lián)網(wǎng)，則
線末故障最小電流為315 A，考慮4倍靈敏度后為
79 A，大于要求的60 A，可以滿足該距離保護(hù)精工
電流的要求。若該聯(lián)網(wǎng)途徑為并列運行，即1101
和1102雙線、中雙港站雙臺主變、4633和4634雙
線聯(lián)網(wǎng)，則線末故障最小電流為192 A，考慮4倍靈
范兵，等：單機運行對崇明電網(wǎng)安全運行的分析 123
敏度后為48 A，小于要求的60 A，無法滿足該距離
保護(hù)精工電流的要求。為此，不宜采用并列運行方
式，只能采取分列運行方式。
3．2 下級保護(hù)與上級電源保護(hù)配合困難
在崇明電廠單機運行下，中雙港站220 kV和
110 kV母線全部分列運行，由于上級保護(hù)江蘇南
通電源側(cè)保護(hù)定值，在崇明終端方式下電源側(cè)采用
速切(即保護(hù)范圍長且時限小)，崇明電網(wǎng)下級保護(hù)
與電源保護(hù)很難配合，增加了越動的可能。
3．3 安全自動裝置不適應(yīng)單機運行
崇明電廠單機運行時，電廠端為潮流大量受
進(jìn)側(cè)，電廠端與電網(wǎng)間未安裝低頻／電壓解列裝
置，若發(fā)生中雙港站側(cè)設(shè)備故障，即使電網(wǎng)穩(wěn)定控
制系統(tǒng)能夠可靠動作，但也無法確保電廠機組穩(wěn)
定運行。另外，解列后的崇明電廠小系統(tǒng)內(nèi)，低周
減載裝置處在滑差變化超整定值，低周減載裝置
會閉鎖，增加了崇明電廠單機因頻率／電壓下跌造
成瓦解的可能性。
4 存在的主要問題
崇明電廠16號機組單機運行后，崇明電網(wǎng)可
能會發(fā)生一些問題。
1)中雙港站主變超載且無法滿足N 一1要求
目前，崇明電廠出力基本能維持電廠區(qū)域內(nèi)的負(fù)
荷供應(yīng)，但在單機運行或一旦全廠機組停運時，電
廠區(qū)域內(nèi)的110 kV 和35 kV 主要負(fù)荷(100～
150 MW)勢必只能通過220 kV 中雙港站唯一轉(zhuǎn)
供，從而造成中雙港站主變嚴(yán)重超載。此外，崇明
島的生態(tài)島建設(shè)，新增負(fù)荷向中雙港站所供區(qū)域
的城橋鎮(zhèn)地區(qū)集中，更增加了該主變的負(fù)擔(dān)。
2)兩個片區(qū)的運行及操作風(fēng)險增大 崇明
電廠單機運行后大量負(fù)荷需從上海電源和江蘇電
源輸入，由于這兩個電源無法并列，崇明電網(wǎng)不得
不形成220 kV 中雙港站供電區(qū)域和220 kV陳
家鎮(zhèn)站供電區(qū)域2個片區(qū)，這樣不僅降低了各級
電網(wǎng)供電的可靠性，同時也增加了系統(tǒng)并列和解
列操作的風(fēng)險。
3)低電壓問題如前所述，崇明電廠區(qū)域終
端站及其他區(qū)域內(nèi)的遠(yuǎn)端站將會出現(xiàn)低電壓問題。
4)轉(zhuǎn)供電費用增大 如果把崇明島西部負(fù)
荷轉(zhuǎn)移至110 kV崇海713線，就會給崇明電力公
司帶來較大的轉(zhuǎn)供電費用。
5)220 kV 堡北站工程滯后 規(guī)劃中的
220 kV堡北站在一定程度上可以減輕電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)
移壓力，減輕220 kV中雙港站的超載問題，但工
程尚未動工，負(fù)荷無法實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)移。
5 解決問題的主要措施
1)在中雙港站增加1臺主變 中雙港站所
供的崇明南門地區(qū)用電為社會經(jīng)濟發(fā)展地區(qū)，因
此不宜對南門城區(qū)實施減負(fù)荷措施。建議在中雙
港站增加1臺主變，這樣，崇明電廠側(cè)負(fù)荷可改由
中雙港站新增的主變供電，而這臺主變正好可以
緩解該地區(qū)的用電需求。
2)在陳家鎮(zhèn)站至汲浜站間增加第二回
110 kV線路220 kV堡北站尚未施工，鑒于崇明
電廠單機運行方式的迫切性，現(xiàn)有的110 kV 家
汲1131線線路走廊為同桿雙回路設(shè)計，可在短時
間內(nèi)再增加1條110 kV線路，該線可從陳家鎮(zhèn)站
架至汲浜站，并與開斷的1105線連接。該工程實
施后，可將汲浜站負(fù)荷整體轉(zhuǎn)移至陳家鎮(zhèn)站(上海
電源)供電，并可實現(xiàn)崇明電廠部分負(fù)荷通過該條
新增線路由陳家鎮(zhèn)站供電，從而進(jìn)一步將降低中
雙港主變負(fù)載率，基本可控制在額定值以下。
3)增設(shè)無功補償裝置 對于可能產(chǎn)生電壓
降低的問題，可以考慮增加無功補償裝置進(jìn)一步
完善無功就地平衡。以1 J0 kV豎河站為例，考
慮到該站為末端供電，可以在豎河站35 kV側(cè)增
設(shè)電容器。另外，還可以選擇合適的地點安裝
SVG等動態(tài)無功調(diào)節(jié)裝置。
4)改造16號機組的點火系統(tǒng)崇明電廠I6
號機組單機運行時，勢必要面對經(jīng)常性的投停操
作，因其原有點火裝置為重油點火，點火時必須提
供加熱的蒸汽，而在機組全停下蒸汽無法提供，故
需改進(jìn)l6號機組的點火系統(tǒng)，將點火方式改為輕
油點火方式，以盡可能的方式提供5O Mw 出力，
同時也可提供部分動態(tài)無功電源。
5)加快建設(shè)220 kV 堡北站 加快220 kV
堡北站的建設(shè)進(jìn)度，力爭于2012年底前按時投
運，以實現(xiàn)負(fù)荷的有效平衡轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步改善崇明
電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。
收稿日期：2010—11一O8
作者簡介：范 兵(1973一)，男，工程師，在讀碩士研究生，
從事電網(wǎng)運行調(diào)度工作；周捷錦(1979一)，女，工程師，在讀
碩士研究生，從事電網(wǎng)繼電保護(hù)工作。
(編輯：杜建軍)

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