电力系统的电磁环网.ppt
电磁环网
（河北电力调度通信中心，河北石家庄050021） 摘要：介绍了河北省南部电网电磁环网运行方式对电网安全稳定的影响及采取的相应措施，分析了电网安全自动装置对保障电网稳定运行的重要意义，提出了500 kV网架发展成熟后解环运行的建议。
关键词：电磁环网；电网稳定；自动装置；解环Abstract:This paper introduces the influence of the operating mode of electromagnetic loop network in southern Hebei power system on the power system stability,the countermeasures are also put forward.The author analyzes the significance of automation devices for the stability of the power system ,and proposessuggestions to break out the electromagnetic loop after the 500 kV power systemis developed.Keywords:electromagnetic loop network；power system stability；automation devices；break out loop高低压电磁环网是指两组不同电压等级的输电线路，通过两端变压器磁或电磁耦合回路连接所构成的环形电网。
河北省南部电网(以下简称河北南网)目前处于500 kV高压输电网发展的初期，500 kV网架比较薄弱，为了合理利用输变电资源，满足用户的要求，电网只能采取500/220 kV高、低压电磁环网的运行方式。
河北南网110 kV系统与220 kV系统在正常方式下采用分裂运行方式，但在特殊情况下,为提高供电可靠性和经济性,不因方式的改变降低用户的电能品质，需短时间低压合环运行，形成220/110 kV电磁环网运行的方式，但这种方式必须经计算验证，在不影响系统正常运行方式、不影响继电保护及安全自动装置正常动作、不造成系统局部过电压、过负荷的前提下方可环网运行。
电磁环网基础知识
电磁环网基础知识电磁环网简介电磁环网是指不同电压等级运行的线路．通过变压器电磁回路的联接而构成的环路。
一般情况中，往往在高一级电压线路投入运行初期，由于高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强，需要保证输电能力或为保重要负荷而运行电磁环网。
高低压电磁环网中高压线路断开引起的负荷转移很有可能造成事故扩大、系统稳定破坏。
国内220kV/110kV电磁环网已基本解环运行，但220kV 及以上电磁环网仍大量存在。
多年来，学者和业界人士已对电磁环网开展了大量的分析和探讨，指出需重视线路无故障跳线校核等。
一般认为电磁环网的缺点和风险主要包括：①上级电网故障后功率转移导致下级电网过载，其原因是上下级电网输电能力的不匹配；②上级电网故障后阻抗突增引发暂态失稳甚至系统振荡，其原因是上下级电网阻抗的不匹配；③系统短路水平增加，下级电网短路易超标；④网络结构不清晰，潮流转移特性复杂，增加了不可控的连锁故障风险；⑤增加了保护整定和二三道防线配置的困难。
从结构上看，电磁环网和同一电压等级元件构成的普通环网并无本质区别，最大的不同在于：电磁环网由于上下级电网阻抗和传输容量相差较大导致不均衡特性较为突出。
而合理的且能充分发挥自身能力的电网一般结构特性较为均衡。
随着电力系统的不断发展，电磁环网的形态愈加丰富和多样，有必要进行系统性分析，采取不同的应对策略。
弱环型与强环型根据电磁环网的结构强弱，电磁环网可分为以下几种类型：1）典型弱环网上、下级电网均薄弱的为典型弱环网，该结构的热稳定、暂/动态稳定较差，上级电网输电能力严重受限且不具备解环条件，与下文弱环Ⅰ型的共同点是上级通道故障后其潮流100%转移至下级电网。
2）弱环网Ⅰ型上级电网薄弱（发展不完善）而下级电网相对坚强的可定义为弱环网Ⅰ型，其主要问题是上级电网故障后功率转移可能导致下级薄弱环节元件过载。
3）弱环网Ⅱ型上级电网坚强而下级电网相对薄弱的可定义为弱环网Ⅱ型，上级电网的某一通道故障，潮流主要在上级电网内部转移，穿越下级电网的潮流较小，且系统阻抗没有显著增加，正常方式下运行风险较小，但在上级电网检修时可能存在典型弱环网的特性。
电力系统分析基础课程PPT(25张)
第三章：电力系统的潮流计算
17
6（3-2-17）：图示110kV网络，线路1和2的阻抗为Z1 ＝10+j40Ω，Z2＝24+j12Ω，欲使潮流按最小有功功 率损耗的经济分配，线路中接入附加串连加压器，
试计算此附加串联变压器的容量及所需要的附加电 势的大小。
掌握：自然功率分布；
经济功率分布；
1
循环功率；
循环功率与电势的关系。
2 P=10000kW cosφ=1.0
第三章：电力系统的潮流计算
18
7（3-2-18）：由发电厂A供电的220kV环形网络，线
路参数负荷的兆伏安数和自然功率分布如图所示，试
计算（1）该环网的经济功率分布 （2）实现经济功率分布后，每年节约的电能（计算 电能损耗时取其平均的小时，cosφ=0.9，可查得
L1
K1
L2
补充习题
第三章简单电力系统的潮流计算
8
1:UN＝110kV，Ud＝118kV，求潮流分布。
d
c
b
a
R1=6.8Ω
R2=6.3Ω
R3=13.8Ω
X1=16.36 Ω
X2=12.48 Ω
X3=13.2 Ω
B1=1.13*10-4S B2=0.82*10-4S
B3=0.77*10-4S
Sc=20.3+j15.8MVA Sb=8.6+j7.5MVA Sa=12.2+j8.8MVA
电气工程学院
School of Electrical Engineering
2005年9月29日
电力系统分析基础习题课
North China Electric Power University
现代电网运行技术(电磁环网)
第四章 电磁环网的运行与控制
第四章 电磁环网的运行与控制
而在输电线路中，一般以输送有功功率为 主，无功功率是分层分区进行平衡的，正 常情况下输送的有功功率一般远大于循环 功率的有功功率，因此出现有功环流现象 较少，主要是无功环流，表象特征是电磁 环网中出现无功功率沿同一方向（顺时针 或逆时针方向）周而复始的环流。
第四章 电磁环网的运行与控制
1、 高低压电磁环网在一定阶段的利弊分析 如图：神大线与神万线组成的电磁环网
这个电磁环网是合环好还是开环好，要从稳 定性和安全性来分析。
第四章 电磁环网的运行与控制
1）稳定性 合环时，当潮流由神头送往大同电厂方向的 情况下，神大与神万线的综合送电暂态极 限为600MW。
第四章 电磁环网的运行与控制
一、电磁环网的发展过程 实际上，电磁环网是电网发展过程中的产 物，当电网规模只有110kV运行时，为了提 高输送功率，建设220kV线路，在220kV还 没形成坚强网络之前，与110kV网络形成电 磁环网，随着传输功率的增加，电磁环网对 系统运行的弊病逐渐显露出来，在一定的条 件下开断电磁环网。
第四章 电磁环网的运行与控制
但随着500kV的线路在几个大区电网中的 建设，由于各种因素，新的500/220kV电磁 环网在近一些年来又不断形成。虽然大家一 致认为500/220kV电磁环网最终必须打开， 但究竟应当具备什么条件才需打开，还没有 见到有明确的说法，因而影响了这个问题的 及时解决。迄今似已取得共识，但也有一个 过程。
第四章 电磁环网的运行与控制
由于500kV线路没有形成坚强的网络，必须 组成220/500kV电磁环网运行。
第四章 电磁环网的运行与控制
广义的讲，凡是不同电压等级的网络相连，都可能 出现电磁环网，根据电力系统110kV、220kV、330kV、 500kV网络出现和不断完善的历史情况来分析，出现电 磁环网的条件可以归纳为： 1) 区域网内部出现了高一级电压的网络（神大）； 2) 相连的区域之间出现了高一级电压的网间联络线 （大房Ⅱ）。
《浅谈环网供电》课件
网柜实现电源的接入和分配。
环网供电的主要特点是可靠性高、灵活性好、易于扩展和维护
03 。
环网供电的特点
01 02
可靠性高
环网供电系统中的每个电源点都有两个方向的供电线路，当其中一个方 向发生故障时，另一个方向的线路可以继续供电，提高了系统的可靠性 。
灵活性好
环网供电系统可以根据实际需求灵活调整供电线路的配置和容量，方便 扩展和维护。
《浅谈环网供电》ppt课件
contents
目录
• 环网供电概述 • 环网供电系统的组成 • 环网供电的运行方式 • 环网供电的优化策略 • 环网供电的未来发展
01
环网供电概述
环网供电的定义
01
环网供电是指将电源接入环形网络，通过环网柜等设备进行电 力分配和管理的供电方式。
02
环网供电系统由电源、环网柜、电缆、变压器等组成，通过环
分散控制的定义和特点
分散控制是指将控制功能分散到各个开关设备和 终端设备上，具有结构简单、可靠性高等优点， 但需要建立完善的通信系统。
集中控制的定义和特点
集中控制是指由一个控制中心对整个环网供电系 统进行控制，具有控制简单、可靠性高等优点， 但需要建立完善的通信系统。
分级控制的定义和特点
分级控制是指将整个环网供电系统按照区域或功 能划分为若干个子系统，每个子系统由一个控制 中心进行控制，具有结构简单、可靠性高等优点 ，但需要建立完善的通信系统。
加强环网供电的运行管理
总结词
通过加强环网供电的运行管理，可以提高供电的安全性和可靠性。
详细描述
加强环网供电的运行管理，需要建立完善的运行管理制度和规范，加强设备的维护和检修工作，确保 设备的正常运行。同时，需要加强人员的培训和管理，提高人员的技能水平和安全意识，确保人员的 操作规范和安全。此外，还需要建立应急预案和演练机制，提高应对突发事件的能力。
现代电网运行技术(电磁环网)资料
现代电网运行技术
North China Electric Power University
第四章 电磁环网的运行与控制
电磁环网：不同电压 等级组成的网络，通过 两端变压器磁回路的联 接而形成的环网。 对于同一电压等级的 网络，由于没有磁的联 系，因此不叫电磁环网， 而叫电力环网。
第四章 电磁环网的运行与控制
1、高低压电磁环网对系统造成的不利影 响 为了充分说明打开电磁环网运行更为有利 的论点。首先需要对线路的传输能力作全面 地分析。影响线路传输能力的因素有二，即 通过线路导线的热稳定电流和线路可能传输 的有功功率。
第四章 电磁环网的运行与控制
(1)导线的热稳定电流 这是线路传输容 量的一个绝对限制条件。通过导线的最大电 流必须低于其热稳定的最大值。 在实际运行中，为了充分利用导线的热 稳定传输能力，特别对于供电电压高一级的 线路，往往按外界温度，较为精确的规定允 许的最大电流传输能力，在负荷高峰期传送 较大的电力，这是一些电网常见的做法。
事例： 1984年，华北电网各联络线为220kV电网
第四章 电磁环网的运行与控制
1985年华北电网500kV大房Ⅱ线和500kV 神大线投入，形成了220/500kV神大—神万 线电磁环网、220/500kV大房Ⅰ--大房Ⅱ电磁 环网和电磁大环网。如图：
第四章 电磁环网的运行与控制
在我国电力系统中，电磁环网的运行对电力系统 的安全运行带来了安全隐患。早在1981年7月的 全国电网稳定会议上。在水利电力部生产司 《1970~1981年全国稳定破坏事故》报告中，统 计了11年间由于220/110kV高低压电磁环网造成 的电力系统事故占到了26%。因此会议大声疾呼， 应打开高低压电磁环网运行，之后各地区陆续开 断了这些电压等级的电磁环网。1981年我国制定 了《电力系统安全稳定导则》。
《电力系统振荡》PPT课件
h
16
二、振荡闭锁与开放
对称短路故障识别 利用检测振荡中心电压变化来识别
0 .0 3 U N U c o s 0 .0 8 U N
h
17
二、振荡闭锁与开放
余弦电压U cos
Ucos 电压在电流方向上的投影，称为余 弦电压，是标量。
.
U
.
I ZL
L
.
I
.
U arc
h
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二、振荡闭锁与开放
7
一、电力系统振荡
振荡时电气量变化的特征？
➢ 线路电流作大幅变化 ➢ 全相振荡时系统保持对称性 ➢ 震荡过程中系统各点电压和电流间的相角差是变化不定的； ➢ 振荡时电气量周期性平滑变化；变化周期为振荡周期 ➢ 振荡过程中靠近振荡中心的电压作大幅度变化。
h
8
一、电力系统振荡
振荡电流及振荡周期？
系统振荡的周期，统计数据表明，一般最长不超过3s，最短不低于
两侧电源功角为0时，在故障支路中
单相故障： 两相短路：
I0FI2F2I1F I2F I1F
两相短路接地：| I0F | | I2F |2I1F
h
15
二、振荡闭锁与开放
不对称短路故障识别
I0I2kI1
两侧电源功角为180°时，发生区内故障，I1的震 荡分量很大，不能瞬时开放保护，当功角减小时 可满足判据。
电弧电阻压降
•
U
arc
相间短路故障时，故障环路方程
.
.
.
U I ZLUarc
电弧压降，当弧电流超过100A时，压降与流过的电 流无关。压降一般小于额定相间电压的6%。
h
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二、振荡闭锁与开放
电力系统分析基础第三章
R
X
如单位长度电阻相同：S LD
n
S Li
i
i1
2) 功率分点—某一节点功率，有两侧电源供给，标记
有功与无功功率分点可能不在同一点上
3) 两端网络从功率点分开，按开式网计算功率损耗及电压降
4) 求功耗时，功率分点电压未知，近似以UN代
3 U N IˆL2 S L2
S 1
S L1 Zˆ 1 S L1 Zˆ 2 Zˆ
e U 3 j30 N
e Uˆ Uˆ 3 j30
a
a '
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S L1 Zˆ 1 S L1 Zˆ 2 Zˆ
U N
Uˆ a Uˆ a' Zˆ
2
S Li
Zˆ i
i1
Zˆ
U N
Uˆ a Uˆ a' Zˆ
RⅡ + jXⅡ
Lb
RⅠ+ jXⅠ
a
La
11
c 11
b1 1
BⅢ 2
2 BⅢ
2 BⅡ 2 BⅡ
2 BⅠ 2 BⅠ
d S RⅢ+ jX Ⅲ Lc
S RⅡ + jXⅡ Lb
RⅠ+ jXⅠ
a S La
合并简化
1 2
B
Ⅲ
1 2
Bc
c
b
1 2
Bb
1 BⅠ 2
1、已知Ua时（精确计算）
第一步 末端导纳消耗功率：
2
II段
S II
Sb UN
RII
j XII
S C S b S 'C S II
III段
2
S III
SC UN
RIII
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第五章 电力系统的电磁环网
第五章 电力系统的电磁环网
• 当电力系统一个新的更高的电压等级问世 的早期，网络在结构上不可能做到非常坚 强，而是一步步完善、加强并日趋合理的。 在这个完善、强化的过程中，为了获取大 的网络传输功率，以合理利用廉价资源， 满足用户对最大用电的要求等，电力系统 大多出现一个或多个电磁环网运行。
第五章 电力系统的电磁环网
第五章 电力系统的电磁环网
• 然而，仍起着主网架作用的220KV网络，却 越来越不能满足电力工业的要求。如果没 有500KV网络，就会出现电源侧大量窝电， 负荷侧大量限电的严重局面。因此，在这 个阶段500KV与220KV网络是相互依存的， 缺了哪个也不行。在这种情况下，500KV与 220KV组成的电磁环网就产生了。
第五章 电力系统的电磁环网
• 二、开合高低压电磁环网分析 • 高低压电磁环网极易发生稳定破坏事故。
据不完全统计，1970～1980年的11年中发 生了与此有关的稳定破环事故40次。 1981～1987年仍发生了13次。1988～1990 年发生了2次。电磁环网虽是电网结构问题， 但往往也是运行管理问题。
• 1) 相连的区域之间出现了高一级电压的网 间联络线（大房Ⅱ）；
• 2) 区域网内部出现了高一级电压的网络 （神大）。
第五章 电力系统的电磁环网
• 电磁环网在电网中是普遍存在的，大多数 电力系统在自身的发展过程中都出现过电 磁环网。
• 所以，电磁环网是电力系统发展过程中出 现－消亡－再出现－再消亡不断循环的一 种现象。
第五章 电力系统的电磁环网
电网结构 发展及其 运行方式 变化
第五章 电力系统的电磁环网
• 随着电网的发展，省网间开始联网，500KV 网络逐步建设起来，在这个时期中，500KV 输电线成了省网之间的重要联络线，加强 了网间联系，担负起了大量的输电任务。 但是，在500KV网络未形成系统的主网架之 前，不能完全替代220KV网络来联系整个系 统。
第五章 电力系统的电磁环网
• 但随着500KV的线路在几个大区电网中的建 设，由于各种因素，新的500/220KV电磁环 网在近一些年来又不断形成。虽然大家一 致认为500/220KV电磁环网最终必须打开， 但究竟应当具备什么条件才需打开，还没 有见到有明确的说法，因而影响了这个问 题地及时解决。迄今似已取得共识，但也 有一个过程。
电力系统的电磁环网
第五章 电力系统的电磁环网
• 电磁环网：不同电压等级组成的网络，通过两端 变压器磁回路的联接而形成的环网。
• 对于同一电压等级的网络，由于没有磁的联系， 因此不叫电磁环网，而叫电力环网。
• 造成电磁环网运行的原因各不相同，有的源于规 划，有的是由于管理体制，有的只是在高一级电 压等级出现后未形成坚强网架时出现，而有的则 是习惯而已。
• 在实际运行中，为了充分利用导线的热稳定传输 能力，特别对于供电电压高一级的线路，往往按 外界温度，较为精确的规定允许的最大电流传输 能力，在负荷高峰期传送较大的电力，这是一些 电网常见的做法。
第五章 电力系统的电磁环网
• 如果采用高低压电磁环网方式运行，就必 须保证在任何事故后情况下，通过低一级 导线的电流低于其热稳定电流。如果高低 压环网联接的是两侧系统，负荷和电源分 布在两侧系统之内，则当高压线路断开后， 随之发生振荡，以系统解列和甩掉大量负 荷而告终，不形成低一级电压线路长期带 事故后过负荷的局面，这样反而保护了低 一级电压线路；
第五章 电力系统的电磁环网
• 由于500KV线路没有形成坚强的网络，必须 组成220/500KV电磁环网运行。
第五章 电力系统的电磁环网
• 广义的讲，凡是不同电压等级的网络相连， 都可能出现电磁环网，根据电力系统110KV、 220KV、330KV、500KV网络出现和不断完 善的历史情况来分析，出现电磁环网的条 件可以归纳为：
第五章 电力系统的电磁环网
• 一、电磁环网的发展过程 • 实际上，电磁环网是电网发展过程中的产
物，当电网规模只有110KV运行时，为了提 高输送功率，建设220KV线路，在220KV还 没形成坚强网络之前，与110KV网络形成电 磁环网，随着传输功率的增加，电磁环网 对系统运行的弊病逐渐显露出来，在一定 的条件下开断电磁环网。
• 事例： • 1984年，华北电网各联络线为220KV电网
第五章 电力系统的电磁环网
• 1985年华北电网500KV大房Ⅱ线和500KV神 大线投入，形成了220/500KV神大—神万线 电磁环网、220/500KV大房Ⅰ--大房Ⅱ电磁 环网和电磁大环网。如图：
第五章 电力系统的电磁环网
• 在我国电力系统中，电磁环网的运行对电力系统 的安全运行带来了安全隐患。早在1981年7月的 全国电网稳定会议上。在水利电力部生产司 《1970~1981年全国稳定破坏事故》报告中， 统计了11年间由于220/110KV高低压电磁环网 造成的电力系统事故占到了26%。因此会议大声 疾呼，应打开高低压电磁环网运行，之后各地区 陆续开断了这些电压等级的电磁环网。1981年我 国制定了《电力系统安全稳定导则》。
• 1、高低压电磁环网对系统造成的不利影响 • 为了充分说明打开电磁环网运行更为有利
的论点。首先需要对线路的传输能力作全 面地分析。影响线路传输能力的因素有二， 即通过线路导线的热稳定电流和线路可能 传输的有功功率。
第五章 电力系统的电磁环网
• (1)导线的热稳定电流 这是线路传输容量的一个 绝对限制条件。通过导线的最大电流必须低于其 热稳定的最大值。这是不言而喻的。
第五章 电力系统的电磁环网
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典型电磁环网示意图
第五章 电力系统的电磁环网
• 电磁环网形成的客观原因，首先是由于电 力系统发展和传输负荷增大，在同一地区 出现了新的高一级电压的输电线路。一般 地说，在国际上，新的一级电压大都为原 有最高级电压的约一倍或以上。如220/400、 220/500等。在我国为：220/500、 220/330、110/220等。