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影响特高压电网运行的因素分析及解决对策张建新

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张建新

[导读] 摘要：我国的经济发达地区与电力能源主产区在地理上相距较远，为了满足沿海发达地区对电能的大量需求，因此建设特高压电网实现电能的远距离和大容量输送已经成为我国解决发达地区能源匮乏的首要选择，但是特高压电网在优化我国能源配置的同时也增大了电力系统发生大规模事故的风险。

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        摘要：我国的经济发达地区与电力能源主产区在地理上相距较远，为了满足沿海发达地区对电能的大量需求，因此建设特高压电网实现电能的远距离和大容量输送已经成为我国解决发达地区能源匮乏的首要选择，但是特高压电网在优化我国能源配置的同时也增大了电力系统发生大规模事故的风险。基于此，本文对影响特高压电网运行的因素进行分析，并提出相应的解决对策。
        关键词：特高压电网；风险；因素；对策
        随着我国改革开放的不断深入，我国沿海地区的经济在近年来取得了突飞猛进的发展，也使得电能供给量无法满足于日益发展的沿海地区对电能的需要。特高压电网的出现有效地解决了这一现象，改善了我国电能分布不均匀的现状，不仅在很大程度上保障了电能配置的优化性，还对我国的经济发展有着至关重要的推动意义。
        1影响特高压电网运行的风险因素种类及成因分析
        在电力系统中，低电压等级的电网面临的风险主要是供电可靠性的降低，而对于特高压电网来说，系统在电网发生故障后能否及时切除故障点，减少事故范围扩大，保障特高压电网的安全稳定性才是重中之重。对特高压电网带来运行威胁的主要因素包括负荷侧风险、电源侧风险、特高压线路风险、高压电力设备以及相应的二次保护设备风险。其中高压电力设备以及特高压线路发生的故障是特高压电网面临的最主要风险威胁。一旦发生此类事故往往造成特高压电网系统发生线路过负荷、电压崩溃等连锁故障反应。总体来说，本文将特高压电网在运行中的风险主要归纳为三类，主要包括：负荷侧与电源侧波动引起的潮流控制风险、安稳装置与继电保护装置稳定性风险以及特高压线路与高压设备的故障风险，下文将对上述风险以及成因进行详细分析。
        1.1电网潮流控制风险因素
        采用特高压电网能够实现扩区域、长距离的电能输送，这也是特高压电网具有的独特优势。为了使特高压电网能够实现安全运行，可以对跨区域电网进行联络线的功率控制。特高压电网的潮流控制在理论上可以通过各区域的调峰调频以及功率控制来实现，但是实际上由于各区域电网发电机结构各有不同，对于发电机组的调节能力各异，极易出现各区域电网之间对潮流的协调控制出现一定的困难。除此之外，风电、光伏等间歇性电源大规模接入电网也会对各区域电网负荷带来波动，而联络线的功率控制无法在短时间内做比有效反应，进而造成整个电网系统暂态或稳态平衡被打破。
        1.2线路及设备故障引发的特高压电网失稳风险
        特高压输电线路故障会造成线路出现过负荷以及功率失衡的后果，对电网的稳定性会造成非常大的影响。特高压电网故障主由内部和外部故障组成，造成外部故障的主要因素是极端自然天气、电气误操作等，内部故障主要是因为电气设备以及线路的绝缘老化造成。特高压电网具有电压等级高、输送电能容量大的特点，因此一旦发生故障往往会造成严重的后果。首先，特高电网因故障出现波动会造成发电机功角摆动幅度增大，引起电网系统电压的突变或者功角的震荡；其次，因继电保护装置将故障通道从电网中切除后会造成其他非故障通道潮流的突变，造成电网系统电压出现超限现象，影响电网的静态稳定。最后，在电网潮流向非故障通道转移过程中有可能造成线路的过负荷跳闸，进而引起其他连锁故障的发生。同时特高压电网的次级线路之间容易形成电磁环网，一旦特高压电网因故障造成潮流升高，往往会引起次级线路的过负荷运行，进而造成特高压电网失稳风险的升高。
        1.3安稳及继电保护装置稳定性风险
        由于特高压电网系统结构复杂、电压等级高，因此继电保护以及安稳装置的配置较为复杂且数量较多，一旦这些二次设备发生故障，会导致稳定性降低，给特高压电网的稳定、安全运行带来风险。对于继电保护装置来说，其稳定性的风险主要来自于保护误动或拒动，如果在特高压电网中配置的保护过于简单，一旦仅有的一套继保装置失灵，会造成事故范围的扩大化。而安稳设备主要包括震荡解列、切负荷、低频减负载装置等电力系统自动装置，如果安稳装置出现误动或者失灵时，例如切负荷失灵或者容量不够时，会造成电网线路出现严重的过载，进而引发电网大面积跳闸停电等连锁故障。
        2控制特高压电网风险的解决策略
        特高压电网面临的风险类型复杂且无预知性，可采取一定措施来加强对风险的可控性、降低损失，进而实现提高特高压电网运行的可靠性以及稳定性的目的，可以从以下几个方面来提高特高压电网的抗风险能力。
        2.1提高安稳及继电保护装置的性能
        配置安稳装置对提升特高压电网的可控性具有重要作用，在发生故障的时候，可以切除部分发电机组或负裁，以维持电网整体运行的稳定性，避免出现较大的波动，可见安稳装置在特高压电网运行中的重要地位。同时，还应该要强化安稳装置与继电保护装置的协调配置，确保特高压电网系统在发生重大故障时，可以采取必要的措施来减少故障影响范围的扩大。特高压电网监测与继电保护装置之间的关系如图所示。

        2.2优化电网架构
        在开展电网架构工作的时候，要使电网交直流可以进行正常的协调，在保证正常线路发生故障的时候，可以完成转供负荷工作，从而使正常线路承受电荷的能力得到提高。针对电网中存在的停电现象，维修人员必须要立足于不同阶段的特高压电网的电能规模，对其进行具体的分析，保证停电问题可以得到有效的解决。另外，由于人们在不同时间段对电能的需求量不同，因此特高压电网在开展电能配送的过程中，应当要对传输限制值进行具体的研究，从而提高特高压电网电能输送的工作效率。
        2.3化特高压电网风险的预警与管控
        除了采取一定的技术措施来规避特高压电网的风险威胁外，电网主管部门还应该对风险的预警与管控工作采取足够的重视。一方面，特高压电网运行主管部门应建立事故预警机制和应急预案的制定，根据事故特点和等级进行科学合理的分类，同时制定行之有效的处理措施；一方面，加强对运行人员的管理和培训工作，使其对特高压电网系统面临的风险有正确的认识，严格按照运行规程的要求进行工作，避免因人为操作失误造成事故的发生，同时具备对事故类别进行判断的能力，能够在较短时间内完成对事故的处理，恢复特高压电网系统的正常运行，实现对特高压电网风险管控的常态化管理，并将使工作流程达到标准化的要求。
        3结束语
        特高压电网的建设为人们生活生活带来了极大的便利，但由于特高压电网的复杂性及受到其它因素的影响，给特高压电网的稳定运行造成不利影响。因此，加强对影响特高压电网运行因素的研究是极为必要的，有利于提高特高压电网抵抗故障的能力，保证特高压电网的稳定运行。
        参考文献：
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