摘要：文章分析了影響河北南網(wǎng)安全穩定運行的主要問(wèn)題，根據目前網(wǎng)架結構和供電設備存在的薄弱環(huán)節，提出了應對措施。

　　關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；電力系統穩定；供電可靠性；運行安全 ��

　　1、河北南網(wǎng)概況

　　截止到2002年底，河北南部電網(wǎng)直調發(fā)電裝機容量為8769.9MW，直接接入220kV主網(wǎng)的發(fā)電容量為6170MW，占全網(wǎng)直調總容量的70.35%；接入500kV電網(wǎng)的發(fā)電容量為1260MW，占全網(wǎng)直調總容量的14.37%；接入110kV及以下的直調發(fā)電容量為1339.9MW，占全網(wǎng)直調總容量的15.28%。直調電廠(chǎng)19座（包括娘子關(guān)電廠(chǎng)），裝機臺數86臺。從網(wǎng)外增購電力后，河北南網(wǎng)直調的發(fā)購容量為9279.9MW. 截止到2002年底，全網(wǎng)共運行500kV變電站4座，500kV降壓變壓器4臺，容量3000MV.A，500kV輸電線(xiàn)路6條，長(cháng)度660.173km.220kV變電站58座（包括用戶(hù)站3座），220kV降壓變壓器110臺，容量14190MV.A.

　　河北南部電網(wǎng)以220kV與500kV構成主網(wǎng)架，通過(guò)220kV韓（韓村河）－涿（涿州）雙回線(xiàn)及500kV房保線(xiàn)與京津唐電網(wǎng)相聯(lián)。潮流分布為南電北送、西電東送的格局。全網(wǎng)最高發(fā)購電負荷達到8570MW，南網(wǎng)6個(gè)供電公司網(wǎng)供最大負荷依次為石家莊：2400MW，邯鄲：1731MW，保定：1610MW，滄州：1234MW，邢臺：1172MW，衡水：862MW.

　　2、主網(wǎng)存在問(wèn)題及對策

　　隨著(zhù)全國聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，2003年，河北南網(wǎng)將通過(guò)保北——霸州——吳莊500kV線(xiàn)路與天津聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)邯東——新鄉500kV線(xiàn)路與華中電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)邯東——廉州、邯東——藺河500kV線(xiàn)路也將投入運行，電網(wǎng)結構將發(fā)生較大變化。河北南網(wǎng)成為聯(lián)結東北、華北和華中的大通道。大區聯(lián)網(wǎng)初期，穩定問(wèn)題突出，電網(wǎng)運行方式多處受限，短路容量劇增，開(kāi)關(guān)遮斷容量不足，部分刀閘、線(xiàn)路不能滿(mǎn)足熱穩定要求。

　　2.1、部分廠(chǎng)站開(kāi)關(guān)遮斷容量不足經(jīng)2003年短路容量分析，兆通、來(lái)馬、馬頭電廠(chǎng)、羊范220kV母線(xiàn)三相短路電流已達到開(kāi)關(guān)遮斷電流的90%以上。這些廠(chǎng)、站在系統中的位置較為重要，通過(guò)方式安排降低母線(xiàn)短路容量存在較大困難，因此，上述開(kāi)關(guān)應及早進(jìn)行更新改造。兆通站220 kV母線(xiàn)短路電流已達31.14kA，10臺220kV開(kāi)關(guān)額定遮斷電流均為31.5kA，2003年應考慮全部更換。根據短路電流分支系數計算，主變211、212開(kāi)關(guān)、兆鋼一、二線(xiàn)261、262開(kāi)關(guān)盡可能在石廠(chǎng)200MW機組并網(wǎng)前進(jìn)行更換，其它6臺開(kāi)關(guān)應在年內更換完畢。同時(shí)，應對兆通站母線(xiàn)架構、刀閘等一次設備進(jìn)行校核。來(lái)馬站母線(xiàn)短路電流為28.99kA，有7臺31.5kA的開(kāi)關(guān)，分別為251、252、253、254、255、211、202達到開(kāi)關(guān)遮斷電流的92%.

　　考慮短路分支系數因素，2003年應優(yōu)先安排更換主變211開(kāi)關(guān)，其它6臺開(kāi)關(guān)應在2003年、2004年考慮安排更換。馬頭電廠(chǎng)母線(xiàn)短路電流為28.36kA，有5臺31.5kA的開(kāi)關(guān)，分別為215、216、272、276、240，達到開(kāi)關(guān)額定遮斷電流的91%.考慮短路分支系數因素，2003年應優(yōu)先安排更換啟備變240開(kāi)關(guān)，其它4臺開(kāi)關(guān)應在2003年、2004年考慮安排更換。羊范站母線(xiàn)短路電流為25.05kA，有1臺26.3kA的開(kāi)關(guān)（主變211開(kāi)關(guān)）還未改造，已達開(kāi)關(guān)額定遮斷電流的95%，應在2003年考慮更換。

　　2.2、邯邢斷面220kV線(xiàn)路過(guò)負荷,根據2003電網(wǎng)分析計算，與華中聯(lián)網(wǎng)后，在某些方式時(shí)邯邢斷面220 kV線(xiàn)路存在過(guò)負荷問(wèn)題。為適應電網(wǎng)結構的變化，原運行中的線(xiàn)路安全監控系統需進(jìn)行相應改造以適應聯(lián)網(wǎng)后的要求。

　　2.3、保定地區電網(wǎng)低電壓 根據華北網(wǎng)調方式安排，2003年夏季房山500kV變電站將新增2臺500kV主變，為控制房山站附近短路容量，韓涿220kV網(wǎng)間聯(lián)絡(luò )線(xiàn)將解環(huán)運行。當保定負荷較大時(shí)保北主變掉閘，保定地區220kV電壓將嚴重下降，最低達到185kV以下。針對保北主變掉閘保定地區低電壓?jiǎn)?wèn)題，可在涿州、新建固店、易縣站新增3套低壓減載裝置，使保定地區裝設的低壓減載裝置的220kV站達到7座，控制負荷300MW.

　　2.4、500kV主變過(guò)負荷

　　河北南網(wǎng)僅有4臺500kV降壓變壓器，經(jīng)計算分析，當從外網(wǎng)受電較多時(shí)，1臺變壓器掉閘可能引起其它變壓器過(guò)負荷，最大可能超過(guò)主變容量的40%.根據變壓器運行規程，變壓器應有短時(shí)過(guò)負荷能力，0.5h短期急救負載系數為1.50.針對主變過(guò)負荷問(wèn)題制定事故處理預案，采用事故后運行調整的方法解決。

　　3、輸配網(wǎng)存在的問(wèn)題及對策��

　　3.1、重要供電小區運行安全問(wèn)題 隨著(zhù)電廠(chǎng)小機組的退役和小區負荷的不斷增長(cháng)，小區供電可靠性問(wèn)題日益突出。特別是石廠(chǎng)、邯廠(chǎng)小區，在某些故障時(shí)功率缺額很大，很可能造成小區全停事故。應提高現有低頻低壓解列裝置的定值，研究改造現有解列裝置，使裝置可靠動(dòng)作，盡可能避免發(fā)生小區全停事故。對特別重要用戶(hù)應考慮從不同電源點(diǎn)引入電源，可大大提高供電可靠性，降低對用戶(hù)全停電的幾率。針對機組退役后電廠(chǎng)供電區功率缺額較大問(wèn)題，應考慮直供負荷切改措施，緩解小區供電壓力。

　　3.2、部分220kV變電站主變過(guò)負荷

　　截止到2002年底，河北南網(wǎng)已投入運行的220kV變電站共58座（包括3座用戶(hù)站），最大負荷率超過(guò)80%的變電站有26座（不包括單臺主變的變電站），特別是其中12座站的最大負荷率已超過(guò)90%，主變基本已滿(mǎn)負荷甚至過(guò)負荷。由于主變過(guò)負荷，造成用電高峰季節嚴重限電，限制了電力市場(chǎng)發(fā)展。在12座滿(mǎn)負荷變電站中，高碑店、定州、王段、銅冶、東寺、南郊等6座變電站已制定解決措施并正在建設中，許營(yíng)、常山、魏縣、安平、章西、容城等6座已制定解決措施但尚未開(kāi)工。對于負荷率偏高的變電站應適時(shí)采取措施減輕負荷。��

　　3.3、局部地區缺少220kV變電站布點(diǎn)，110kV線(xiàn)路供電距離較遠，河北南網(wǎng)京廣鐵路西側的太行山區及東側廣大農業(yè)地區，過(guò)去經(jīng)濟比較落后，用電負荷較小，主要靠110kV線(xiàn)路供電，供電距離較遠，例如保定地區上陳驛——浮圖峪——淶源線(xiàn)路長(cháng)達90km，串帶3座110kV站。近年來(lái)，隨著(zhù)地方經(jīng)濟發(fā)展，用電負荷迅速增長(cháng)，末端電壓最低達96kV，無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)供電要求，限制了電力市場(chǎng)發(fā)展。保定、邢臺東部地區也存在110kV供電距離較遠的問(wèn)題。

　　3.4、110kV電網(wǎng)存在的問(wèn)題

　　雖然近年來(lái)進(jìn)行了大規模農、城網(wǎng)改造，110kV電網(wǎng)得到很大改善，但是由于投入到110kV電網(wǎng)的資金有限，電網(wǎng)原有的問(wèn)題并未徹底解決。另外，隨著(zhù)負荷增長(cháng)，也出現了如下一些新的問(wèn)題。

　　a.單電源情況較多，不滿(mǎn)足供電可靠性要求。網(wǎng)絡(luò )基礎比較薄弱，單線(xiàn)單變情況較多，特別是淶源、淶水、阜平、靈壽、新河、孟村、鹽山、海興、棗強、武強等縣全縣只有1路110kV電源，當線(xiàn)路停運時(shí)造成大面積甚至全縣停電，不但損失大量負荷，還會(huì )造成不良的社會(huì )影響。

　　b.缺乏統一規劃，網(wǎng)絡(luò )結構即復雜又薄弱。由于過(guò)去110kV電網(wǎng)由地方集資建設，缺乏統一規劃，各地為節省投資，不注意加強主網(wǎng)架建設，新建變電站往往只是就近破口或T接，1條線(xiàn)路串接或T接多個(gè)變電站的情況非常普遍，110kV網(wǎng)絡(luò )即薄弱又復雜，不但供電可靠性差、網(wǎng)損高，而且也難以滿(mǎn)足日益增長(cháng)的負荷需求。

　　3.5、主要對策 針對目前供電配網(wǎng)存在的主變容量不足、供電能力和可靠性不滿(mǎn)足要求、網(wǎng)絡(luò )結構不合理等問(wèn)題，應采取以下措施。

　　a.舊站增容改造。河北南網(wǎng)現已投入運行的50余座220kV變電站大多數規劃容量為2×120MV.A，而出現過(guò)負荷的12座220kV變電站的主變容量大部分為2×120MV.A，因此2×120MV.A的規模已不能滿(mǎn)足系統目前的負荷水平，更無(wú)法適應電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展。這些變電站大多數運行10～20a，設施狀況比較好，且多數位于負荷中心，通過(guò)改造增容提高其供電能力，解決過(guò)負荷問(wèn)題，一般要比建設新站投資少、工期短，在經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟論證可行的前提下，應優(yōu)先考慮。

　　b.建設新站。在負荷增長(cháng)較快、潛力較大的區域，或電網(wǎng)結構比較薄弱的區域，要適時(shí)地建設新站。但新建變電站布點(diǎn)必須考慮與其它站之間的關(guān)系，應有合理的供電范圍，做到舊站增容改造與建設新站統籌規劃，優(yōu)化變電站布局。

　　c.加強110kV電網(wǎng)建設。110kV電網(wǎng)存在的問(wèn)題，往往直接影響到用戶(hù)供電，應適當增加投入，改善加強110kV電網(wǎng)結構，增加供電能力，提高供電可靠性與供電質(zhì)量，滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

　　d.適當加強220kV變電站之間的110kV聯(lián)絡(luò )，不僅可以提高110kV系統的供電能力和供電可靠性，還可以增加220 kV變電站之間轉供電能力，提高主變負荷率，緩解過(guò)負荷問(wèn)題。��

　　4、電網(wǎng)設備抵御自然災害能力不足及對策

　　自然災害是威脅電網(wǎng)安全運行的主要因素之一。目前，電網(wǎng)抵御惡劣天氣和自然災害的能力不足，特別是城鄉電壓等級較低的配網(wǎng)桿塔、線(xiàn)路等設備抗侵襲能力不高。2002年8月，河北南網(wǎng)經(jīng)受了歷史上罕見(jiàn)的大風(fēng)雷雨天氣的襲擊，部分區域最大風(fēng)力超過(guò)12級，風(fēng)速達34m/s，超過(guò)了電網(wǎng)輸電線(xiàn)路最高設計風(fēng)速標準。在惡劣的氣象條件下，城鄉35kV及以下配網(wǎng)線(xiàn)路設計水平較低，防大風(fēng)和雷雨的能力不足，加之線(xiàn)路走廊距離樹(shù)木較近，受樹(shù)線(xiàn)矛盾、樹(shù)木倒覆、倒桿和雷擊影響，造成大范圍的故障掉閘。據統計，2002年8月3日～8月5日期間，河北南網(wǎng)10kV及以上線(xiàn)路共故障掉閘1124路次（其中瞬時(shí)故障597路次），損失負荷1340MW.在掉閘路次中，城鄉10kV線(xiàn)路掉閘達1066路次，對電網(wǎng)的安全運行和可靠供電產(chǎn)生了一定的影響。

　　4.1原因分析��

　　4.1.1線(xiàn)路故障掉閘的原因

　　一般線(xiàn)路故障掉閘，主要是因為風(fēng)力較大引起的風(fēng)偏放電和遭到雷擊造成線(xiàn)路掉閘。主網(wǎng)架線(xiàn)路直線(xiàn)塔上的導線(xiàn)對桿塔放電，主要原因是在個(gè)別地區架空線(xiàn)路的最大設計風(fēng)速低于實(shí)際“按當地氣象臺、站采用離地面15m高、15a一遇、10min時(shí)距平均的年最大風(fēng)速作樣本”的風(fēng)速。倒塔的主要原因是線(xiàn)路設施被偷，或線(xiàn)路的實(shí)際風(fēng)速遠大于最大設計風(fēng)速。��

　　4.1.2城市配網(wǎng)10kV線(xiàn)路故障原因

　　a.樹(shù)線(xiàn)矛盾。雖然城網(wǎng)改造后絕緣線(xiàn)增多，樹(shù)枝觸碰導線(xiàn)引起的接地問(wèn)題有所緩解，但河北省原來(lái)問(wèn)題較多，配電線(xiàn)路絕緣化率仍然不高。因而，大風(fēng)雷雨天氣時(shí)由于樹(shù)線(xiàn)矛盾引起的接地故障仍時(shí)有發(fā)生。另外，即使采用了絕緣導線(xiàn)，仍然無(wú)法避免大風(fēng)倒樹(shù)砸斷導線(xiàn)的情況。

　　b.雷害。雷擊引起大量的線(xiàn)路故障掉閘的主要原因是：有些線(xiàn)路漏裝避雷器，特別是有些線(xiàn)路的電纜和架空線(xiàn)連接處、電纜兩端未裝避雷器，造成雷擊故障；在運避雷器和接地裝置缺乏有效監督，試驗不及時(shí)，不能保證其處于良好的狀態(tài)，在近郊空曠、建筑物較少的區域這種情況造成的后果更為嚴重。

　　c.線(xiàn)路分段開(kāi)關(guān)偏少。雖然城網(wǎng)改造工程中增加了相當數量的柱上開(kāi)關(guān)，但還有個(gè)別線(xiàn)路未裝分段開(kāi)關(guān)，一旦發(fā)生故障即造成全線(xiàn)停電，擴大停電范圍。

　　d.用戶(hù)設備故障。用戶(hù)設備故障引起線(xiàn)路停電的情況為數不少，這些設備產(chǎn)權屬于用戶(hù)，缺乏有效的監督，不能保證設備處于良好狀態(tài)，其事故容易引起配網(wǎng)主網(wǎng)故障。��

　　4.2、防范措施

　　分析近幾年河北南網(wǎng)的實(shí)際運行情況，認為應從電網(wǎng)的合理規劃建設、設備選擇、運行維護等方面入手統籌考慮，這樣才能有效地抵御自然災害的侵襲，確保電網(wǎng)安全、穩定、經(jīng)濟運行。��

　　4.2.1進(jìn)一步規劃和建設電網(wǎng) 目前河北電網(wǎng)的網(wǎng)架結構仍較薄弱，且大部分市區外圍沒(méi)有形成強有力的高壓環(huán)網(wǎng)。當惡劣的氣象條件造成重要變電站全停時(shí)，可能會(huì )造成市區大面積停電，因此應進(jìn)一步做好河北南網(wǎng)的規劃和建設。1995年以來(lái)，河北省電力公司通過(guò)實(shí)施城網(wǎng)建設與改造工程，解決了電網(wǎng)中許多十分迫切的問(wèn)題，城網(wǎng)抵御自然災害和各種故障的能力明顯增強。從2000年開(kāi)始，城市10kV配網(wǎng)線(xiàn)路故障次數和故障率大幅度下降，大風(fēng)雷雨天氣故障掉閘率由1997年的27.19 次/（百km.a）下降到2002年的12.09次/（百km.a），用戶(hù)供電可靠性由1998年的99.904%，提高到2002年的99.968%.

　　4.2.2設備選擇及運行維護��

　　4.2.2.1變電設備

　　對站內各種軟連接導線(xiàn)和跨線(xiàn)長(cháng)度認真進(jìn)行校核，對弧垂過(guò)大的連線(xiàn)要采用截短、加重錘等措施，防止風(fēng)偏過(guò)大引起放電故障；雨季前對防雷設施要進(jìn)行全面的檢查和試驗，確保其有效性；應慎重延長(cháng)防雷設施預試周期，有可靠的替代措施，并保證備品充足；由于室內配電裝置外絕緣等級較低，雨季前要對各變電站配電室認真進(jìn)行檢查，防止惡劣天氣由于配電室進(jìn)水而導致室內設備發(fā)生故障；采取必要措施，提高主變低壓側設備運行的可靠性，避免開(kāi)關(guān)柜火燒連營(yíng)等惡性事故發(fā)生，尤其要防止事故擴大，造成主變跳閘或損壞；確保二次保護設備的可靠性，事故情況下保證可靠動(dòng)作，防止由于保護、自動(dòng)裝置誤動(dòng)和拒動(dòng)，造成事故擴大、影響電網(wǎng)安全運行、損壞一次設備等情況出現。

　　4.2.2.2輸電設備

　　a.準確選擇線(xiàn)路的設計參數。適當提高線(xiàn)路最大設計風(fēng)速的標準，可提高線(xiàn)路的可靠性。但是隨著(zhù)設計風(fēng)速的提高，塔頭尺寸、桿塔及基礎等都要加強和加大，勢必增加線(xiàn)路的本體投資。據測算，單回220kV線(xiàn)路，若將最大設計風(fēng)速由25m/s提高為28m/s，線(xiàn)路的本體投資約增加10%.要正確選擇架空線(xiàn)路的最大設計風(fēng)速，一般應依據氣象站資料、大風(fēng)調查和已建線(xiàn)路運行情況等因素綜合分析確定。為避免投資增加過(guò)多，對較長(cháng)的架空線(xiàn)路，可有針對性地適當提高空曠、河套及歷史上經(jīng)常出現大風(fēng)的部分地段的設計風(fēng)速標準。

　　b.做好輸電線(xiàn)路防風(fēng)偏放電措施。對在運的線(xiàn)路耐張桿塔（干字型）中相引流線(xiàn)進(jìn)行認真的檢查，對引流線(xiàn)長(cháng)度超標的應進(jìn)行處理，長(cháng)度控制在以懸垂絕緣子串稍有偏斜為宜。對在運的直線(xiàn)桿塔，若由于調爬增加了懸垂串的長(cháng)度，要對串長(cháng)進(jìn)行認真核算，校驗其風(fēng)偏角度。對搖擺角度超標的，應及時(shí)進(jìn)行處理，一般情況下可采取加裝絕緣子串配重的措施。位于微地型、微氣象條件的在運線(xiàn)路桿塔如河道、山口、風(fēng)帶區等，應重點(diǎn)治理，措施同上。

　　c.防導地線(xiàn)舞動(dòng)措施。舞動(dòng)故障大多在導線(xiàn)長(cháng)度超標并伴有惡劣氣侯和地形時(shí)發(fā)生。對導線(xiàn)弛度超標并位于惡劣地形的線(xiàn)段可采用加裝“防舞器”、“失諧擺”、“阻尼線(xiàn)”等措施。

　　d.防大風(fēng)倒桿塔措施。為避免大風(fēng)雷雨中的倒桿事故，應進(jìn)一步做好巡線(xiàn)工作，及時(shí)補加丟失的防風(fēng)拉線(xiàn)及塔材，以保證桿塔本體完好。

　　e.合成絕緣子的防雷措施。近幾年發(fā)生了幾起合成絕緣子雷閃事故。目前110kV及以上電壓等級的線(xiàn)路大多采用合成絕緣子，選用合成絕緣子時(shí)要同時(shí)考慮爬距和干閃距離，應在校核風(fēng)偏角后盡量選用干閃距離長(cháng)的絕緣子。��

　　4.2.3城市配網(wǎng)設備

　　a.加大使用絕緣導線(xiàn)的力度和范圍。絕緣導線(xiàn)能夠有效地防止林木和異物被大風(fēng)吹到導線(xiàn)上所造成的單相接地和相間短路。目前河北省城網(wǎng)已開(kāi)始大量采用絕緣導線(xiàn)，但是絕緣化率還很低，有的城市在城網(wǎng)改造完成后也只能達到30%左右，城市近郊仍然以裸線(xiàn)為主。從2002年8月3日～8月5日間2次雷雨時(shí)的情況看，10kV城區部分的跳閘大大少于城鄉結合部和農網(wǎng)的跳閘，充分說(shuō)明絕緣導線(xiàn)起到減少事故的作用。

　　b.完善防雷設施。目前城網(wǎng)的線(xiàn)路和配電變壓器大都安裝了金屬氧化物避雷器，但是仍然有一些老舊線(xiàn)路和一些與架空線(xiàn)路相連的電纜沒(méi)有按要求安裝避雷器。按照規程要求，這類(lèi)電纜長(cháng)度小于50m的可在一端安裝避雷器，長(cháng)度大于50m的要在兩端安裝避雷器。

　　c.努力解決樹(shù)線(xiàn)矛盾問(wèn)題。進(jìn)一步爭取市政部門(mén)的支持，并加強與園林管理部門(mén)的協(xié)調，對影響安全供電的樹(shù)木進(jìn)行適當的修剪，對城市樹(shù)木生長(cháng)茂盛的街道，可將10kV線(xiàn)路電桿高度提高到18m，使導線(xiàn)高度超過(guò)樹(shù)冠。

　　 d.進(jìn)一步提高二次保護設備的正確動(dòng)作率。從全國情況看，10kV及35kV配電系統因雷擊而跳閘的概率明顯高于110kV及以上系統，但只要保護和開(kāi)關(guān)設備正常動(dòng)作，故障就能夠順利切除，重合成功，對正常供電基本無(wú)影響。在2002年8月3日～8月5日的雷雨天氣中有45%以上的故障都重合成功了，這表明系統的防災能力基本滿(mǎn)足電網(wǎng)的運行要求。

　　5、總結

　　河北南網(wǎng)近年來(lái)發(fā)展迅速，網(wǎng)架結構日趨合理，主網(wǎng)結構得到加強，穩定水平提高。但必須結合全國聯(lián)網(wǎng)、電力負荷快速增長(cháng)的實(shí)際，重視和解決電網(wǎng)穩定、供電可靠性、供電能力和電網(wǎng)抵御自然災害能力的問(wèn)題，不斷提高電網(wǎng)安全穩定運行水平，為社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提供服務(wù)。