劉　君，吳政聲

緬甸小其培電站電能送出不穩(wěn)定研究

劉君1，吳政聲2

（1.國家電投集團(tuán)云南國際緬甸小其培電站，云南 昆明 650228；2.中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，云南 昆明 650228）

介紹了小其培電站與緬甸主網(wǎng)并網(wǎng)存在的問題，并對(duì)小其培電站并網(wǎng)存在的系統(tǒng)震蕩、不穩(wěn)定、電站母線側(cè)電壓偏高等問題進(jìn)行了網(wǎng)架和潮流分析，確定了系統(tǒng)靜穩(wěn)和動(dòng)穩(wěn)極限，并提出了解決方案。

小其培電站；電能；不穩(wěn)定

1　前言

小其培電站110kV源松線是國家電投集團(tuán)公司在緬甸建成的第一個(gè)境外電站和輸電線路，緬甸北部電網(wǎng)的邁那變電站通過“T”接源松線而構(gòu)成一個(gè)電壓等級(jí)66kV、供電距離超過400km的單鏈?zhǔn)诫娋W(wǎng)，并與緬甸國家電網(wǎng)并列運(yùn)行。

小其培電站裝機(jī)容量3×33MW，由于近區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、技術(shù)落后，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)當(dāng)電站輸送功率在一個(gè)較小的值就容易引起低頻振蕩，使送出電力嚴(yán)重受阻，所遇到的問題和困難目前在國內(nèi)極為少見。

為了解決小其培電站現(xiàn)階段運(yùn)行存在的出力受阻問題，滿足緬甸北部地區(qū)的供電需求，擬結(jié)合實(shí)際情況仿真模擬電網(wǎng)運(yùn)行，分析電站送出受阻的原因并提出相應(yīng)的解決措施。

2　存在的問題

小其培電站位于緬甸北部克欽邦境內(nèi)，密支那市東北方向，恩梅開江支流赤背卡河上。通過不同電壓等級(jí)的長線路與緬甸主網(wǎng)并網(wǎng)，其中小其培電站～邁那變110kV線路長度約96km，邁那變～角布托變66kV線路長度約321km，角布托變～吶票定變電站132kV線路長度約260km。如圖1所示：

由于電站與緬甸主網(wǎng)通過低電壓等級(jí)、長距離的單線路聯(lián)系，運(yùn)行中存在以下幾方面的問題：

（1）系統(tǒng)振蕩導(dǎo)致出力受阻的問題。當(dāng)小其培電站增加出力到一定程度時(shí)，系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，此時(shí)需要通過限制電站出力，來保持系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。

（2）電站存在長期進(jìn)相問題。由于系統(tǒng)功率振蕩限制電站出力在一個(gè)較小的范圍，電站吸收系統(tǒng)過剩的無功功率，使電站長期進(jìn)相影響設(shè)備正常運(yùn)行。

（3）暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題突出。由于電站與系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線過于薄弱，系統(tǒng)穩(wěn)定裕度小，在小擾動(dòng)下，很容易激發(fā)系統(tǒng)振蕩的問題。

（4）部分主變和線路的輸送能力不能滿足電站（3×33MW）全部電力的送出。

（5）線路跳閘引起電站母線側(cè)電壓偏高問題。電站投產(chǎn)以來，發(fā)生過多起線路故障跳閘引起機(jī)端電壓升高，損壞勵(lì)磁系統(tǒng)、水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)等主輔設(shè)備電源模塊、PLC模塊等，影響安全運(yùn)行。

圖1　小其培電站供電網(wǎng)絡(luò)圖

3　研究思路

（1）分析小其培電站至緬甸主網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)之間的全部變壓器、線路等主要設(shè)備是否滿足電站的送出要求。

（2）對(duì)小其培電站送出線路的靜態(tài)穩(wěn)定極限進(jìn)行計(jì)算。

（3）分析系統(tǒng)在大擾動(dòng)下電站穩(wěn)定運(yùn)行的能力，提出存在的問題和解決方案。

（4）對(duì)小其培電站接入后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平進(jìn)行研究。

（5）研究相應(yīng)的技術(shù)措施，改善電站運(yùn)行環(huán)境、提高送出能力。

圖2　小其培電站近區(qū)電網(wǎng)地理接線圖

表1　小其培電站至各變電站之間的輸電線路情況

表2　各電壓等級(jí)之間聯(lián)絡(luò)變壓器容量

4　計(jì)算分析

4.1網(wǎng)架及潮流分析

（1）網(wǎng)架分析

小其培電站與主網(wǎng)的連線圖如圖2所示，輸電線路和聯(lián)絡(luò)變壓器的輸電能力以及電站受限情況如表1、表2所示。

（2）潮流分析

負(fù)荷大方式時(shí)小其培的出力約為18MW，近區(qū)電壓較低的節(jié)點(diǎn)包括莫高、和平、莫寧、南巴。有功功率基本保持從北往南的走向，由于近區(qū)負(fù)荷規(guī)模較小，在南巴～角布托斷面潮流開始反向。無功功率從角布托變電站開始基本保持從南往北的走向，緬甸中南部的無功功率過剩。負(fù)荷小方式時(shí)小其培的出力約為11MW，系統(tǒng)無功功率過剩更加嚴(yán)重，使得小其培電站進(jìn)相功率因數(shù)達(dá)到0.95。

4.2電壓穩(wěn)定分析

通過仿真計(jì)算分析，得出小其培電網(wǎng)近區(qū)節(jié)點(diǎn)電壓隨出力增加而變化的對(duì)比分析圖，如圖3所示：

圖3　

由圖3可以看出：當(dāng)小其培電站輸出的有功功率超過25MW時(shí)，輸出功率的波動(dòng)會(huì)造成近區(qū)電網(wǎng)母線電壓的明顯波動(dòng)，特別是距離電站較遠(yuǎn)的66kV莫寧變和南巴變。當(dāng)小其培電站出力超過30MW時(shí)，莫寧變、南巴變母線電壓急劇下降至0.88～0.89pu之間。如果小其培電站繼續(xù)增加出力至一定程度，將會(huì)造成莫寧變、南巴變局部電壓失穩(wěn)，如果沒有有效措施防止電壓繼續(xù)下降，將會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)電壓崩潰。

4.3穩(wěn)定極限分析

（1）靜穩(wěn)極限

采取靜穩(wěn)極限理論算法和BPA仿真算法對(duì)電站送出斷面的靜穩(wěn)極限進(jìn)行計(jì)算。

方法一：計(jì)算小其培電站至角布托的綜合阻抗標(biāo)幺值為3.578，根據(jù)以下公式計(jì)算（發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢取值為1.0pu，受端并網(wǎng)點(diǎn)電壓考慮一定壓降取值為0.97pu）并換算成有名值，靜態(tài)穩(wěn)定極限Pm為27.1MW。

方法二：分別對(duì)是否裝設(shè)PSS裝置的系統(tǒng)進(jìn)行靜穩(wěn)極限仿真計(jì)算，控制小其培電站微增出力，同時(shí)受端電網(wǎng)的遠(yuǎn)端發(fā)電機(jī)組微減出力，直到系統(tǒng)達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)計(jì)算，沒有配置PSS時(shí)，小其培送出通道的靜態(tài)穩(wěn)定極限為16MW；配置PSS時(shí)，電站送出通道的靜穩(wěn)極限提高至32MW。

（2）暫穩(wěn)極限

小其培送出斷面暫穩(wěn)極限計(jì)算采用BPA仿真算法。由于小其培近區(qū)電網(wǎng)過于薄弱，如果不考慮PSS即使斷面潮流很輕，電網(wǎng)在受到大擾動(dòng)時(shí)也將失穩(wěn)。因此，計(jì)算暫穩(wěn)極限考慮配置PSS裝置。

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，小其培～T接點(diǎn)110kV線路的單瞬故障是斷面極限功率穩(wěn)定的約束故障。當(dāng)電站出力達(dá)到19MW時(shí)，小其培～邁那變（邁那變側(cè)）發(fā)生單瞬短路故障，系統(tǒng)穩(wěn)定處于臨界狀態(tài)。此時(shí)，計(jì)算得出暫穩(wěn)極限約為19MW。仿真曲線如圖4所示：

圖4　

（3）動(dòng)穩(wěn)極限

在豐大方式下，采用頻域法分析對(duì)緬甸電網(wǎng)主要低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，緬甸電網(wǎng)主要區(qū)域間振蕩模式如表3所示：

表3　

從頻域分析法可以看出，緬甸北部電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平非常低，而且隨著電站出力的增加，阻尼比逐漸降低。不考慮配置PSS時(shí)，小其培出力在較小范圍內(nèi)變化均使得緬北機(jī)組對(duì)緬中南機(jī)組振蕩模式的阻尼比低于3.5%，動(dòng)穩(wěn)水平非常低；考慮配置PSS時(shí)，當(dāng)小其培電站出力超過34MW時(shí)，阻尼比低于3.5%，判定為動(dòng)穩(wěn)失穩(wěn)。

因此，如果小其培電站不配置PSS，系統(tǒng)阻尼不能滿足動(dòng)態(tài)穩(wěn)定要求；如果小其培電站配置PSS，則系統(tǒng)動(dòng)穩(wěn)極限為34MW。

5　解決建議

（1）解決電站進(jìn)相問題的措施就是進(jìn)行無功補(bǔ)償。補(bǔ)償方式可以采用低壓電抗器、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，并對(duì)兩種補(bǔ)償方式進(jìn)行投資估算比較。

（2）解決電站送出受阻的問題分為兩個(gè)層次。近期，可以實(shí)施的措施包括投入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置、低壓電容器補(bǔ)償裝置、培育當(dāng)?shù)刎?fù)荷就地消納等措施。遠(yuǎn)期，可以通過230kV 或132kV網(wǎng)架加強(qiáng)來解決送出受阻問題。另外，由于小其培電站內(nèi)已經(jīng)配置了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS），只是未投入使用，近期、遠(yuǎn)期的其他措施效果均考慮在PSS投入的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。因此，建議盡快投入PSS裝置。

[1]湯涌.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性分析[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[2]潘學(xué)萍.電力系統(tǒng)低頻振蕩[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[3]倪以信，陳壽孫，張寶霖.動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)的理論和分析[M].北京：清華大學(xué)出版社，1993.

[4]袁季修.電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制[M].北京：中國電力出版社，1996.

[5]劉曉鵬，呂世榮，郭強(qiáng)，等.電力系統(tǒng)低頻振蕩穩(wěn)定極限的直接算法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1999，23（10）：5-7.

[6]范玲玲，李乃湖，王海風(fēng).可控串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置阻尼電力系統(tǒng)低頻振蕩分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998，22（01）：35-39.

TM612

A

1672-5387（2016）08-0092-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.028

2016-06-29

劉君（1972-），男，工程師，從事電站生產(chǎn)運(yùn)營管理工作。