电磁环网你了解多少？

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。

弱环型与强环型

电磁环网面临的普遍问题是主干通道故障后潮流转移导致下级电网过载。故障前上、下级电网元件潮流方向一致时，故障后下级元件潮流将增大，反之将减少甚至逆转，可分别定义为顺向和逆向潮流方式。针对实际电网的运行风险，以下因素需要重点关注：强耦合、大潮流、低裕度（顺向）。

由于上、下级电网的输电能力可相差3～6倍（如根据线型不同，500 kV 线路约为1600～3500MW，220kV线路约为200～700MW），对于强耦合的弱环网，一般受投资、廊道、站址、环保、短路水平等因素制约，通过增强下级电网来消除对上级电网输电能力的约束不经济甚至不可行，优先加强上级电网既能显著提升输电能力，也可为环网解环和结构优化创造条件。

如何补强或优化上级电网较强的电磁环网结构需具体分析，如：将解环的环网显然不宜再加强下级联络断面；已明确不解环的环网则应适当加强下级联络断面；耦合度较高的环网仍宜优先增强上级网络以解决主要矛盾；耦合度较低的强环网则应重点考虑控制短路水平、简化网络结构、优化潮流分布等。三级电磁环网和两级电磁环网的特性并无本质不同，但还需考虑以下运行风险。

存在失稳风险的电磁环网主要是承担大功率外送或向末端供电的强耦合型电磁环网，特别是典型弱环网。上级主干通道故障后仅剩下级输电通道，系统阻抗为故障前的数倍（如3～5倍），易导致功角失稳；另一方面受端失去主要支撑，易导致电压失稳。当上级电网存在两个及以上输电通道时，电磁环网的存在减小了系统整体阻抗，因而并不一定会对系统稳定产生负面影响，需要结合网络结构具体分析。

影响系统短路水平的主要因素为电源规模和网络阻抗，电磁环网的存在降低了系统短路阻抗，但未必是影响短路水平的决定性因素：对于下级电气距离较长、联系不够紧密的电网，电磁解环抑制系统短路水平的效果一般只有0.5～3.0kA；反之，对于下级电气联系非常紧密的电网，电磁解环抑制系统短路水平的效果可达3～6kA甚至更高，对于诸如两个500kV站中压侧短线直连的极端情况，解环后两站中压侧短路电流可下降10kA 以上。此外，电磁环网对于上级电网的短路水平影响较小。

消除电磁环网运行风险的根本措施是实施电网解环，比如110kV 电网基本为辐射+链式供电结构。然而，由于超高压电网输电容量大，对安全可靠性要求高，较长时期内电磁环网仍将大量存在，但将通过解环分片使其结构更加简单清晰。原则上一个分区内至少应有三台联变，且与外区至少有三回上级联络线（确保检修方式下的供电安全）。

上级两站直连的（或三站，取决于下级网络的紧密程度和供电范围）手拉手结构仍是电磁环网，但结构简单清晰，一般每站有两台主变为宜（主变过少影响供电能力，过多则中压侧短路水平易超标），可兼顾短路控制和供电能力等各方面的需求，但要求区内联络线具备足够的互供（功率交换）能力。若上级变电站不直连，则不再是电磁环网或是隐性电磁环网。

单站手拉手结构只有一个上级变电站，但出于短路控制要求将其中压侧母线分段运行，在形式上消除了电磁环网，但仍需考虑一台联变跳闸后下级电网的潮流转移控制。这种结构往往适用于供电区域相对较小的分区电网，否则可能会出现供电距离过长的情况；且考虑变电站全停风险，其供电可靠性相对较低。

馈供结构是电磁环网彻底打开的形式，不存在电磁耦合，缺点是降低了供电可靠性，特别是母线检修方式下需足够备用联络线支持以确保供电安全，适用于供电区域和规模较小的分区电网；由于下级变电站之间缺乏互供，可能需要更高的设备冗余。

实际电网中，馈供结构较为少见，且往往会发展成为其他供电结构。值得推荐的是单站背靠背型手拉手结构，即随着单站主变的增加，变电站中压侧母线分列运行，每个分站再与其他变电站母线分列运行后的分站形成手拉手结构，这既是出于短路控制的需要，也增加了网络结构调整的灵活性，对电网发展适应性也较好。

1.方式预控措施

实际电磁环网运行的主要问题是潮流转移和控制。对于非连锁故障，需控制上级通道故障后下级电网任一元件有功功率不超过安全值。近似认为故障前后的有功转移特性是线性的，主要由网络结构决定，对于连锁跳闸（包括故障后采取切线、切变等主动跳闸措施）的潮流控制，在线性假设下，可考虑利用叠加法求取方式预控限额。

由于实际有功潮流的转移特性并非完全线性，考虑连锁潮流转移后计算误差将逐步扩大，特别是当上级主干通道潮流变化范围大且下级元件与上级通道的输电能力级差过大时可能产生电网安全隐患。针对这种情况，一个折中且实施相对简便的方法是分档计算方式预控限额。

对于简单型电磁环网，潮流转移特性较易分析；对于复杂型特别是多耦合点的电磁环网，其潮流转移分析可结合上级通道故障后的潮流主转移路径进行：通过联变（耦合点）的下网功率变化可以分析得出潮流转移的主要分布，从而找出需重点进行潮流控制的下级电网元件，提高运行控制的效率。

2.基于解耦控制的安全稳定措施

除了切机和切负荷安全稳定措施外，实际运行中为以较小代价实现有效的潮流控制，提出了切线、切变的解列型（过渡性）特殊安全稳定措施，其核心思想是解耦控制，阻断连锁，均衡潮流，提升电网的整体稳定性，主要应用于大潮流、强耦合且结构较强的电磁环网中：由于主干通道故障后下级电网的潮流穿越较大，此时，常规安全稳定措施往往实施困难、效果不佳甚至引发新的稳定问题，而切除潮流转移的关键联络元件可以实现或近似实现上、下级电网的解耦或潮流分布的优化。