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行业动态
电力系统的安全隐患
:2020-06-12 17:54:26:

随着我国用电负荷提高,跨区域、大容量、远距离特高压直流输电工程集中投产,电力系统形态及运行特性发生了重大变化,电力系统安全面临着诸多新问题,如电源电网发展规划不协调、交直流电网发展不协调、新能源大规模集中并网带来不稳定性、自然灾害和外力破坏频发,发生大面积停电事故的风险加大等。

特高压交流发展相对滞后,“强直弱交”存在重大安全隐患

近年来,特高压直流工程集中投产,已建在建达16回,与此相对应的特高压交流工程建设相对滞后,已建在建仅8回,且多为输电工程,特高压交流尚未成网,难以发挥作用,依靠现有的500千伏主网架无法承受特高压直流故障带来的巨大功率冲击。

华北—华中两大电网仅通过1000千伏长南单线联系,电网结构薄弱,不能满足±800千伏哈郑直流安全稳定运行要求。长南线南送500万千瓦。哈郑直满流率运行方式下,哈郑直流单极、双极闭锁故障,都会突破长南线静稳极限650万千瓦,导致电网失稳,震荡解列装置动作后,频率跌至49.3赫兹至48.5赫兹以下,低频减载切除991万千瓦负荷后才能保住电网稳定。为避免直流单、双极闭锁故障后电网失稳,分别需要联切河南200万千瓦和540万千瓦负荷,否则将造成较大电网事故。

在交流电网得不到配套加强的情况下,±800千伏酒湖直流投运后,华北—华中电网安全稳定问题进一步突出。酒泉—湖南特高压直流工程20155月获得核准并开工建设,计划2018年建成投运。酒湖和哈郑直流工程输电走廊相同,沿线灾害较多,增加了直流两极及以上故障的概率。考虑一回直流单极闭锁、另一回直流双极闭锁或两回直流同时双极闭锁,华中电网失去的直流功率将达到1200万千瓦或1600万千瓦,均会导电网失稳、长南线振荡解列后,华中电网低频减载置动作,将切除荷1032万千瓦,势必造成重大电网事故。

交流电网规模与直流容量不匹配,多直流馈入地区存在大停电事故风险

电网发生事故扰动,产生频率波动时,系统依靠大量旋转设备的转动惯性进行调节,称为“转动惯量”。系统的转动惯量越大,承受频率波动的能力越强。由于多回直流换相失败、闭锁引起的频率冲击大,交流同步电网规模相对不足,转动惯量较小,极易导致系统稳定破坏。

华东电网现已馈入直流10回,其中特高压直流6回,最大额定功率800万千瓦。仿真计算表明,华东电网234500万千伏线路任一回故障,均可能导致华东电网8回以上直流同时换相失败,如果故障不能快速切除,将导致多回直流闭锁,华东电网出现大量功率缺额,造成系统频率大幅下降,严重时低频减载动作,系统损失大量负荷,可能引发较大电网事故。

考虑已核准在建的锡盟—泰州(额定功率1000万千瓦)、晋北—南京(额定功率800万千瓦)准东—皖南(额定功率1200万千瓦)高压直流工程。2019年华东电网馈入直流将达到13回。届时,电网频率稳定问题将更加突出,可能引发大停电事故。

广东电网现已馈入直流8回,其中特高压直流2回,额定功率500万千瓦。广东境内罗洞、北郊、花都、增城、穗东等55500千伏交流线路任一回故障,均可能导致南方电网7回以上直流同时换相失败,若故障不能快速切除,将导致多回直流闭锁,广东电网与主网解列,损失负荷将超过30%

供电系统 

500千伏电网短路电流超标问题日益显现,传统控制措施严重削弱了电网支撑能力

随着用电负荷、装机容量的大幅提高,特高压、配电网“两头”薄弱,500千伏电网越来越密集,短路电流超标问题日益显现,京津唐、长三角、珠三角和三峡地区的问题最为突出。2003年以来,我国已经开始应对500千伏枢纽变电站短路电流超标问题。传统的控制短路电流措施主要是采取线路拉停、出串和主变中压侧开断等,这些措施使电网结构完整性遭到破坏,安全隐患增加。2019年,在传统措施基础上,国家电网公司仍有45处厂站短路电流超标。