大电厂电力外送稳定性研究

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1、第37卷第6期华电技术Vo1．37No．62015年6月HuadianTechnologyJun．2015大电厂电力外送稳定性研究张新德，徐晃，周良松(1．湖北华电西塞山发电有限公司，湖北黄石435001；2．华中科技大学电气与电子工程学院，武汉430074)摘要：湖北华电西塞山发电有限公司二期680Mw新机组的投运给系统带来了暂态稳定问题，分析了电厂母线各种接线方案下系统的稳定性，指出了稳定问题最小的母线接线方式并提出了运行时应采取的应对措施。关键词：外送电力；暂态稳定；失步；电压稳定；主接线中图分类号：TM712文献标志码：B文章编号：1674—1951(2015)06

2、—0009—04O引言随着电力工业的发展，电力系统的规模不断扩湖大，电网结构日益复杂，单机容量进一步提高，电力路系统暂态稳定问题Et趋严重。电力系统一旦失去稳定，往往会造成大范围、长时间停电，甚至使系统崩溃和瓦解⋯。2003年美加大停电以及2005年的莫斯科大停电，停电面积超过上万平方公里，受影响人口达几百万甚至上千万。大电厂长距离外送电力往往会出现稳定问题-5]。2014年湖北华电西塞山发电有限公司(以下简称西塞山电厂)二期新投产一台680MW机组，机组投运后系统出现暂态稳定问题，当外送线路发生故障跳闸时，导致黄石黄冈地区的发电机组失步。本文以西塞山电厂二期4机组为例，研

3、究大电厂外送稳定问题及其对策。1系统和机组概况及存在的问题西塞山电厂二期位于湖北省黄石市，黄石市黄冈秀山栖儒要家垅地区220kV电网接线如图1所示(图中，主变压器简图1黄石市黄冈地区220kV电网接线称主变，变压器简称变，下同)。一般情况下，该地区西塞山电厂二期共有4条220kV出线：塞磁双与附近地区电网之间的220kV联络线断开，仅通过回线，长25．0km；塞泥双回线，长51．4km，均为同杆大吉变电站和磁湖变电站与系统的500kV电网相并架线路。新机组投运前，与之相连的500kV磁湖联。区内运行的发电机组均为火电机组，见表1。变电站也将完成220kV母线双母双分的改造。

4、磁表1黄石市黄冈地区发电机组湖变电站220kV母线双母双分后的接线如图2所示。磁磁磁磁1塞塞2磁磁磁磁下下栖栖主磁磁主棵棵向向IIIII1变III变IIIIII新投运的机组命名为西塞山4机组，它和3机组的参数完全相同。区内的黄石209机组和天图2磁湖变电站母线排列方式堂小水电机组停运。正常运行时，磁湖变电站3母线和5母线的收稿日期：2014—10—17；修回日期：2015一o4—20母联开关以及4母线和6母线的母联开关闭合。·10·华电技术第37卷稳定计算选用电力系统分析综合程序PSASP178．342I一鄂西塞山O1：f：一鄂西塞山03⋯～一软件，采用2013年特高压投运

5、后华北华中联网的数—128．342，一T⋯一一一一⋯⋯一鄂西塞山04}』：据库，内含华中五省一市网络模型。根据湖北省姬78．342一～—f一⋯一一⋯⋯一■～一鄂襄樊电o2督一鄂阳逻042014年电网运行方式，本文所有的计算条件均为黄一鄂黄石210。}．■Ii毒28．342一—目事c!一_一一石市黄冈地区2014年大负荷，考察的故障形式为区一21．658⋯_『r～I___f寸一_l寸一内220kV主要电力元件发生三相永久金属性接地0l2345678910故障(简称三永故障)，故障发生后0．12s故障元件时间／s跳闸。一般情况下所有机组满发，切机时间为故障图5发电机功角摇摆曲线

6、2后0．25s。一鄂西塞山叭首先分析西塞山电厂二期合母运行时的稳定一鄂西塞山O3一鄂西塞山04性。将合母方案记为方案1，如图3所示。一鄂襄樊电02一———一鄂阳逻o4口vr．一鄂黄石210兰【f-···一·-暴；==∞∞∞加0∞柏∞舳咖咖咖咖咖咖咖图6发电机功角摇摆曲线3表2方案1导致暂态失稳故障图3方案1接线计算结果为塞磁双回线中的I回线或Ⅱ回线同时发生三永故障，经0．12s双回线路均跳闸，会导致西塞山电厂二期机组失步，系统失去暂态稳定。其中塞磁双回线西塞山侧发生三永故障而双回线同时跳闸前后的机组功角摇摆曲线如图4所示(所有机组功角均以三峡电厂左1机组为参照)。合母运行时

7、，塞磁双回线的严重故障会导致系统暂故障发生后黄石市黄冈区内机组功角增大，西塞山态失稳，切机后整个电厂停运。电厂二期的3，4机组功角持续增大至最终失步，系统暂态失稳的主要原因是西塞山电厂二期出其他机组经过功角振荡后在新的运行状态下恢复同线的塞泥双回线长度较长，电厂到黄泥湖的电气距步。如果故障后仅切除西塞山电厂二期的一台机离过远，当塞磁双回线故障跳闸后，发电机的功率极组，另一台机组仍会失步(如图5所示)，只有当2限大幅降低，轴系上的不平衡转矩使西塞山3，4台机组全部切除后才能使整个系统恢复稳定(如图机组功角持续增大，最