蒙定中 原電力部生產(chǎn)司教授級(jí)高工和國際大電網(wǎng)CIGRE和美IEEE會(huì)員

前言

南方電網(wǎng)公司在廣州于2012年9月18日以圍繞大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)和《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》應(yīng)用實(shí)踐，召開“電網(wǎng)安全穩(wěn)定技術(shù)研討會(huì)”，在6位院士報(bào)告后，首先邀請(qǐng)我們《穩(wěn)定導(dǎo)則》編制專家作報(bào)告，本人按《穩(wěn)定導(dǎo)則》的“分區(qū)”規(guī)定，建議南網(wǎng)采用直流再分三個(gè)大區(qū)、廣東再用直流分兩小區(qū)解決當(dāng)時(shí)西電東送的8回500kV交流和4回直流線路的長距離并聯(lián)運(yùn)行問題以及5回直流饋入珠三角的安全運(yùn)行和短路電流超標(biāo)問題，并滿足負(fù)荷和電源發(fā)展需求。因?yàn)閮?nèi)容切合實(shí)際，值得深入研究，南網(wǎng)公司特別安排本人第二天在其公司大樓對(duì)近百技術(shù)骨干作了近2小時(shí)報(bào)告，報(bào)告后有多人提問，啟發(fā)本人意識(shí)到邊工作必須邊學(xué)習(xí)南網(wǎng)多年的的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能研究準(zhǔn)確有效的解決辦法。

南網(wǎng)公司2013年3月26日召開“云南電網(wǎng)與南網(wǎng)主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)方案研究報(bào)告”專家評(píng)審會(huì)議，我們6位專家和全體參會(huì)代表一致贊同應(yīng)用“直流背靠背使云南和主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)”，這是南網(wǎng)公司按《穩(wěn)定導(dǎo)則》實(shí)行再“分區(qū)”的第一步。在2013年3月27日的“南方電網(wǎng)受端目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)研究”專家評(píng)審會(huì)中，南網(wǎng)科研院也提出“以直流將廣東分東西兩區(qū)”的方案，和本人建議基本相同。

2013年10月《能源思考》曾登載本人《借鑒南方電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造經(jīng)驗(yàn)，華東電網(wǎng)不應(yīng)發(fā)展交流特高壓》，推舉了南網(wǎng)分3大區(qū)、包括廣東分兩小區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，論證華東應(yīng)以直流分四大區(qū)，不僅確保安全，而且在投資上是交流特高壓聯(lián)網(wǎng)的十二分之一(1/12)。

南網(wǎng)公司在2014年12月14日晚通知本人參加12月16日在廣州召開的“廣東目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃評(píng)審會(huì)議”，我已來不及參加，只能在閱讀電郵來的四個(gè)大報(bào)告后并寫出簡單的發(fā)言稿請(qǐng)代為發(fā)言，12月25日收到大會(huì)全部簡要發(fā)言記錄。

本人是廣東人，在電力部退休參予沙角C廠籌建運(yùn)行12年后，正好在2004年針對(duì)世界最嚴(yán)重的2003年美加大停電事故，在巴黎國際大電網(wǎng)會(huì)議和紐約IEEE電網(wǎng)會(huì)議皆推薦中國《穩(wěn)定導(dǎo)則》經(jīng)驗(yàn)即可有效預(yù)防。2005年我曾被邀參加廣東電網(wǎng)安全會(huì)議，并于《廣東電力》雜志18卷3期刊登了本人《為防止廣東電網(wǎng)大停電的建議》報(bào)告。所以本人有責(zé)任再為廣東電網(wǎng)安全發(fā)展提交本報(bào)告。

一、從事故證實(shí)電網(wǎng)分區(qū)的經(jīng)驗(yàn)——只應(yīng)以直流聯(lián)網(wǎng)分區(qū)，不要組團(tuán)

有史以來全世界共發(fā)生25次重大停電（每次負(fù)荷損失≥800萬千瓦）事故，為什么我國除臺(tái)灣外從不發(fā)生？因?yàn)榘?981年頒發(fā)的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，建設(shè)了可控的“分層”、“分區(qū)”的交/直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，和安全的“分散外接電源”的電源結(jié)構(gòu)；30多年我國六大分區(qū)電網(wǎng)取得的安全實(shí)效創(chuàng)世界首位。

我國都是采取直流輸電或背靠背實(shí)行電網(wǎng)分區(qū)，只有華中和華北區(qū)間是單回交流聯(lián)網(wǎng)。我國最嚴(yán)重的2006年7月1日華中電網(wǎng)失穩(wěn)事故，失穩(wěn)不能波及西北、華南和華東，因?yàn)閰^(qū)間都是直流聯(lián)網(wǎng)。但從錄波分析證實(shí)明，華北和華中間的交流聯(lián)網(wǎng)不僅傳送振蕩，還促成華中電網(wǎng)的失穩(wěn)，特別是拖延了恢復(fù)再同步的時(shí)間，因此最安全可靠的分區(qū)還是只應(yīng)用直流才能有效穩(wěn)控聯(lián)網(wǎng)。實(shí)際上如把交流系統(tǒng)分兩部分而以交流弱聯(lián)系相聯(lián)的組團(tuán)，就像華北和華中間的交流聯(lián)網(wǎng)，萬一任一團(tuán)內(nèi)發(fā)生故障、失穩(wěn)、電壓/頻率崩潰等，通過交流弱聯(lián)系照樣連鎖反應(yīng)到整個(gè)交流系統(tǒng)，根本不能起到以直流分區(qū)的安全作用，只有以直流隔離才是分區(qū)，區(qū)內(nèi)任何異常都不會(huì)影響鄰區(qū)，任一區(qū)事故時(shí)，鄰區(qū)還可通過直流聯(lián)網(wǎng)實(shí)行支緩，30多年實(shí)踐證明以直流分區(qū)才是保證電網(wǎng)安全最有效的辦法。

二、保證直流本身運(yùn)行安全和發(fā)揮交流電網(wǎng)以直流分區(qū)的安全作用

廣東是世界上直流最密集饋入的地區(qū)，首先應(yīng)研究世界最嚴(yán)重的直流全停事故，吸取經(jīng)驗(yàn)，不論直流本身，和相配合的交流電網(wǎng)，都要保證直流運(yùn)行安全和發(fā)揮交流電網(wǎng)以直流分區(qū)的安全作用。2009年11月10日巴西重大停電，就是依泰普Itaipu水電站送出的三回交流765kV線路故障連續(xù)跳閘全停后，該站并列送出的兩回±600kV共630萬千瓦的直流逆變站在同一受端交流電網(wǎng)（缺發(fā)電機(jī)組支持、短路電流低水平）電壓崩潰時(shí)，兩回整定不當(dāng)?shù)闹绷鬏旊娭绷鞯碗妷罕Ｗo(hù)（整定為電壓0.48p.u.，時(shí)間2秒）跳閘全停，造成了巴西重大停電事故。

1．提高直流本身的安全能力

經(jīng)多次和南瑞電氣公司和中電普瑞電力公司的高級(jí)直流科技專家們研究，直流站已具備相當(dāng)耐受交流側(cè)低電壓的能力，原來的直流低電壓保護(hù)的整定值可以相適應(yīng)的改進(jìn)，只要逆變站接入的交流電網(wǎng)不出現(xiàn)特別異常的長時(shí)間電壓崩潰，就可完全避免直流站閉鎖全停，沒有必要再配備交流低電壓保護(hù)。中電普瑞電力公司制造的世界電壓最高(±800kV)、容量最大（720萬千瓦）、由錦屏送到江蘇蘇南的直流輸電設(shè)備，其整流/逆變站直流電壓降到0.1p.u.(10%)時(shí)還可承受178秒，這相當(dāng)可取消一般的直流低電壓保護(hù)，就等于不存在巴西式的直流閉鎖停運(yùn)問題。經(jīng)與其他直流設(shè)備制造部門(包括西門子、許繼)研究，現(xiàn)有直流逆變站的電壓整定可改為電壓0.3p.u.或更低，時(shí)間4秒或更長，也不易因電壓大幅度降低而跳閘。

南瑞田杰博士回答認(rèn)為[直流低電壓保護(hù)判據(jù)主要考慮交流系統(tǒng)長時(shí)間異常，單純的低電壓對(duì)直流設(shè)備并不會(huì)造成危害]。因此，我們可以按現(xiàn)有各直流站設(shè)備條件，應(yīng)進(jìn)一步降低其直流低電壓保護(hù)定值(0.1～0.3p.u.)，增大其整定延時(shí)(4～8秒)。對(duì)于新建的直流工程，可以要求降低其直流低電壓定值(0.1p.u.)，增大其整定時(shí)間(8秒)，作為采購直流設(shè)備的技術(shù)條件之一。

2．發(fā)揮交流電網(wǎng)以直流分區(qū)的安全作用、保持多回直流安全饋入

南網(wǎng)規(guī)劃主網(wǎng)分2～3區(qū)，如實(shí)現(xiàn)分3大區(qū)后，西電東送廣東的500kV交流線路都等于由長距離改變?yōu)橹小⒍叹嚯x，也解決交直流并列運(yùn)行的不安全問題，安全重點(diǎn)已由[防止暫態(tài)失穩(wěn)]轉(zhuǎn)為[防止電壓崩潰]，既能保證交流系統(tǒng)安全，特別是保持愈來愈多的直流輸電饋入廣東運(yùn)行安全。

廣東直流饋入又快又多，三年來已由五個(gè)增至八個(gè)逆變站密集珠三角地區(qū)，總?cè)萘窟_(dá)2560萬千瓦，占廣東負(fù)荷約28%，密集的程度居世界首位，將來還要增加。所以當(dāng)前和將來的關(guān)鍵是等如何防止長時(shí)（絕不能超過1秒）的電壓崩潰，否則有像巴西那樣造成多回直流站全停的危險(xiǎn)，結(jié)果全部直流輸送功率全部轉(zhuǎn)移到并聯(lián)的交流500kV線路上而整個(gè)南網(wǎng)失穩(wěn)全停。即使按將來規(guī)劃南網(wǎng)分三大區(qū)，不再會(huì)出現(xiàn)交直流并列方式，但廣東電網(wǎng)也有全停危險(xiǎn)？因此怎樣支撐直流多落點(diǎn)？現(xiàn)已成為世界、特別是中國關(guān)注的重大問題。

廣東又將增大增多直流逆變站，要可靠的防止多回直流輸電集中珠三角的大停電，關(guān)鍵是防止由于故障造成廣東500kV網(wǎng)長時(shí)電壓崩潰。直流輸電技術(shù)上有如下的規(guī)律：一是這網(wǎng)上不論單相/兩相/三相故障，不論切除時(shí)間長短，都會(huì)造成換相失敗（不是閉鎖全停），但失敗的程度和其交流側(cè)母線的電壓降/相位變化有關(guān)，三相比單相故障嚴(yán)重，故障切除時(shí)間愈長愈嚴(yán)重，故障點(diǎn)電氣距離愈近愈嚴(yán)重。二是目前500kV網(wǎng)短路電流己近50～60千安水平，說明系統(tǒng)保持了足夠的動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備，特別是廣東繼電保護(hù)快速切除后，系統(tǒng)電壓立即恢復(fù)正常，各直流逆變站都迅速恢復(fù)運(yùn)行，不會(huì)造成事故。只是在實(shí)際不可能出現(xiàn)的故障時(shí)保護(hù)/開關(guān)拒動(dòng)，同時(shí)又缺乏足夠的動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備，即短路電流水平很低，引起長時(shí)電壓崩潰才有危險(xiǎn)；三是直流逆變站的低電壓保護(hù)如果又整定不當(dāng)，才會(huì)動(dòng)作造成全停。所以關(guān)鍵是改革500kV電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用直流將廣東電網(wǎng)再分東西兩個(gè)小區(qū)，一是控制500kV電網(wǎng)短路電流水平，既保持足夠的動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備，又不超標(biāo)，適應(yīng)今后更多的新建發(fā)電廠投入運(yùn)行。二是合理的使各直流輸電分別落入不同區(qū)，任一區(qū)故障只影響本區(qū)直流，更適應(yīng)將來更多的直流饋入。三是考慮容量最大的一回直流雙極閉鎖停運(yùn)，但同時(shí)有其他直流和區(qū)間背靠背支援，綜合損失的電力不超過目前規(guī)定的旋轉(zhuǎn)備用6%，不會(huì)影響正常運(yùn)行。同時(shí)廣東具備繼電保護(hù)可靠快速切除故障的能力，特別應(yīng)繼續(xù)保持無功電力在各級(jí)電壓網(wǎng)分層分區(qū)基本平衡，使各發(fā)電機(jī)運(yùn)行力率接近1.0，甚至像沙角C廠和抽水機(jī)蓄能等機(jī)組在低谷時(shí)進(jìn)相運(yùn)行，防止長時(shí)電壓崩潰，導(dǎo)至直流全停的危險(xiǎn)。

從歷史實(shí)踐證明，由于直流本身問題造成閉鎖全停只可能三、四年發(fā)生一次，不可能如國網(wǎng)宣傳的兩回、甚至三回直流同時(shí)發(fā)生；另外由于交流系統(tǒng)故障導(dǎo)至長時(shí)電壓崩潰、造成直流低電壓保護(hù)動(dòng)作全停，只有巴西發(fā)生過，我國直流受端系統(tǒng)短路電流容量都很強(qiáng)大，繼電保護(hù)動(dòng)作快速，直流低電壓保護(hù)整定可靠，過去直流從不發(fā)生巴西式全停，今后更大大改進(jìn)直流低電壓保護(hù)整定值，且分區(qū)后故障只影響本區(qū)直流，不影響他區(qū)直流運(yùn)行。

交流系統(tǒng)故障會(huì)造成故障點(diǎn)附近多回直流輸電同時(shí)瞬間換相失敗（不是閉鎖停運(yùn)），國內(nèi)500kV網(wǎng)所有故障都可在0.1秒內(nèi)快速切除后、再經(jīng)0.15秒直流即恢復(fù)運(yùn)行；即使開關(guān)拒動(dòng)，故障也可在0.3秒切除，直流再經(jīng)0.25秒恢復(fù)運(yùn)行，很可靠的不會(huì)造成本身直流低電壓閉鎖保護(hù)動(dòng)作停運(yùn)。如2012年8月11日廣東增穗線C相接地，遠(yuǎn)近不同的五回直流皆短時(shí)換相失敗，直流功率分別跌至故障前的0/0/39/65/70%，因切除故障快使其持續(xù)時(shí)間為40～80ms，故障切除后70～170ms時(shí)、直流功率即恢復(fù)到故障前的90%，在180～320ms時(shí)完全恢復(fù)100%。說明故障切除快，遠(yuǎn)低于直流低電壓保護(hù)的時(shí)間整定值，就不影響運(yùn)行。

三、以直流將廣東分東西兩小區(qū)的可行性研究

1．以直流分區(qū)的三種方法

第一種是應(yīng)用直流背靠背分區(qū)，我國早已應(yīng)用的西北－華中、東北－華北和中－俄黑河背靠背運(yùn)行可靠，具備良好分區(qū)功能。另一是華中－南網(wǎng)和華中－華東是以直流輸電朕系兩個(gè)分區(qū)。前幾年本人研究采用逆變站在受電同時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)分區(qū)的目的，經(jīng)和南瑞電氣公司和中電普瑞電力公司的高級(jí)直流科技專家們研究，都得到他們的贊同。因?yàn)檫@樣可以節(jié)省了背靠背工程投資，起到分區(qū)隔離作用，但達(dá)不到背靠背可以完全靈活互傳電力的功能，對(duì)這樣的直流受電逆變站則可按需要設(shè)置不同的容量分別送給兩分區(qū)，而兩分區(qū)互傳電力的功能不像背靠背那么靈活，因此可以從實(shí)際的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件決定是否采用。

圖1 廣東500kV電網(wǎng)用直流分東西兩小區(qū)

2013年10月《能源思考》曾登載本人《借鑒南方電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造經(jīng)驗(yàn)，華東電網(wǎng)不應(yīng)發(fā)展交流特高壓》，文中推舉南網(wǎng)分3大區(qū)、包括如圖1所示的廣東應(yīng)用直流再分兩個(gè)小區(qū)，其中方案一設(shè)三個(gè)直流背靠背站，投資約30億元；方案二因運(yùn)用直流逆變站兼任分區(qū)功能，只增裝一個(gè)直流背靠背站，投資只約10億元。

下表列出廣東東西分兩小區(qū)后，一回最大容量直流全停時(shí)的數(shù)據(jù)分析。

表1 以直流將廣東分東西兩小區(qū)的可行性分析數(shù)據(jù)

在研究分區(qū)時(shí)必須考慮一回最大容量直流一旦全停時(shí)，分區(qū)應(yīng)能承受而不造成事故。直流輸電還有特別的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵谄淇刂葡到y(tǒng)中配置功率快速升降功能，當(dāng)區(qū)內(nèi)有一回直流全停時(shí)，其他在運(yùn)行的直流輸電和作為聯(lián)網(wǎng)的背靠背都可以快速輸出且持續(xù)短期（2小時(shí)）的1.1倍直流額定值，并可在暫時(shí)（3～10秒內(nèi)）輸出更大的1.3～1.5倍直流額定值（表1未列入此支援），作為支援以補(bǔ)償一回最大直流全停時(shí)的負(fù)荷損失，保證直流分區(qū)的安全。上表皆假定它們?yōu)闈M負(fù)荷下只增10%作為支援，如不是滿負(fù)荷則有更大的支援，可見有很大裕度。

《穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定“每一組送電回路的輸送功率所占受端系統(tǒng)總負(fù)荷的比例不宜過大，具體比例可結(jié)合受端系統(tǒng)的具體條件來決定”。根據(jù)DL/T5429-2009“電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程”和SD131-84“電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則”和南網(wǎng)運(yùn)行規(guī)定：負(fù)荷（旋轉(zhuǎn)）備用不低于最大負(fù)荷的2%；事故備用為最大負(fù)荷的8%~12%，按SD131-84導(dǎo)則規(guī)定，其中至少有一部分（例如50%）為旋轉(zhuǎn)備用，據(jù)此旋轉(zhuǎn)備用至少應(yīng)有4%~6%，兩者疊加的旋轉(zhuǎn)備用則為6%~8%。表1所示為高峰負(fù)荷時(shí)的旋轉(zhuǎn)備用，如在低谷期間，旋轉(zhuǎn)備用自然大得多。上述計(jì)算已考慮最不利的條件：指區(qū)內(nèi)全部直流和背靠背（最不利電力流向）都是滿載時(shí)，最大一回直流閉鎖全停，當(dāng)系統(tǒng)全部的旋轉(zhuǎn)備用符合規(guī)定6%都保證安全。即使罕有出現(xiàn)表1的直流全停比例為7.4%時(shí)，系統(tǒng)頻率短時(shí)下降也不影響運(yùn)行。

根據(jù)《電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)規(guī)定》，低頻減負(fù)荷規(guī)定設(shè)5輪：整定頻率分別為49Hz/48.8Hz/48.6Hz/48.4Hz/48.2Hz；每輪切除系統(tǒng)負(fù)荷的5～7%。按上述條件約切去第一輪負(fù)荷時(shí)就平衡了。即使旋轉(zhuǎn)備用在不滿足規(guī)程要求的時(shí)候，依靠低頻減載也防止出現(xiàn)嚴(yán)重事故后果。

在廣東分區(qū)的研究過程，有提出以內(nèi)/外環(huán)分兩團(tuán)建議，稱可以較靈活的將負(fù)荷/電源/直流落點(diǎn)平均分配，必要時(shí)也可適當(dāng)變更。但內(nèi)/外環(huán)只有選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)背靠背相聯(lián)，才能真正發(fā)揮分區(qū)的安全可靠作用，然而內(nèi)/外環(huán)網(wǎng)路如何運(yùn)行十分復(fù)雜，經(jīng)常有可能變動(dòng)，立體網(wǎng)交義過多不合理，其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷潮流皆不清晰，同一小地區(qū)可能存在不同團(tuán)環(huán)路，對(duì)調(diào)度運(yùn)行和行政管理皆帶來復(fù)雜問題和困難。所以還是以直流隔離分東西兩區(qū)運(yùn)行和發(fā)展都才清晰可靠，分區(qū)后已不存在短路電流超標(biāo)問題，更可使各區(qū)內(nèi)的網(wǎng)路清晰和電源靈活直接接入，將更安全。

2．廣東電網(wǎng)分區(qū)后的優(yōu)勢

[a]分區(qū)解決了短路電流超標(biāo)的問題

分兩區(qū)后，500kV電網(wǎng)各處短路電流降低約5～15kA，保持為正常的40～55kA水平，解決了短路電流超標(biāo)的問題。還免去了將大多數(shù)斷路器由50kA更換為63kA的費(fèi)用，特別是GIS站更難，更不需要裝設(shè)短路電流限制器、串聯(lián)電抗、高阻抗的升/降壓變壓器等設(shè)備，如不盡早分區(qū)，則這些已裝設(shè)的限流設(shè)備有的作廢，有的應(yīng)用特別高阻抗的變壓器反而對(duì)將來運(yùn)行永遠(yuǎn)起負(fù)作用。

[b]提高多回直流饋入的安全水平

以直流分區(qū)后隔離了鄰區(qū)的故障，鄰區(qū)故障不影響本區(qū)直流運(yùn)行，通過背靠背還可支緩鄰區(qū)，特別適合于將來更多直流饋入愈來愈密集的珠三角地區(qū)。

[c]分區(qū)后更提高交流線路的穩(wěn)定水平和輸送能力

分區(qū)后等于縮短500kV線路運(yùn)行距離，很多線路運(yùn)行條件由暫態(tài)穩(wěn)定變?yōu)闊岱€(wěn)定更安全，能多送電又經(jīng)濟(jì)，更永遠(yuǎn)不存在交流遠(yuǎn)距輸電的低頻振蕩問題。

3．實(shí)踐證明廣東繼電保護(hù)切除故障快速可靠更保證分區(qū)的安全

表2表示2006～2013年廣東50萬伏電網(wǎng)故障快速切除又有極高的重合成功率，證明更保證分區(qū)的安全。

（1）線路單相故障還來不及發(fā)展為多相，即快速切除，所以單相故障多占95.2%。即使倒塔，還末等全部導(dǎo)線接地即快速切除，對(duì)穩(wěn)定也相當(dāng)無三相短路。

（2）由于故障快速切除，所以重合成功率高達(dá)74.9%。

（3）上世紀(jì)八十年代實(shí)現(xiàn)“保護(hù)四統(tǒng)一”時(shí)，線路暫態(tài)穩(wěn)定輸送能力按0.1秒切除出口三相短路確定；現(xiàn)已改為0.09秒；目前保護(hù)水平已大大提高，仍按0.09秒計(jì)算，必將過于保守，沒有充份發(fā)揮現(xiàn)有電網(wǎng)輸送的潛力。

（4）對(duì)輸電受暫穩(wěn)限制的線路，即使不按三相短路計(jì)算輸電而萬一發(fā)生，失穩(wěn)也會(huì)短時(shí)恢復(fù)同步運(yùn)行，影響不大。

4．無功分層分區(qū)就地補(bǔ)償——提供巨大的無功緊急儲(chǔ)備保證直流安全運(yùn)行

主要的目的是為電網(wǎng)提供巨大的緊急無功儲(chǔ)備，特別適合廣東電網(wǎng)的直流受電需要，同時(shí)在科學(xué)上達(dá)到最合理的降低線損的目的。根據(jù)1981年《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》和1989年《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》都規(guī)定無功補(bǔ)償應(yīng)分層分區(qū)就地平衡，在原則上己明確電網(wǎng)各層各區(qū)各地的力率應(yīng)為1.0。但后一導(dǎo)則卻允許力率有較大的靈活性，如220kV為0.95～1.0，35～110kV為0.9～1.0，不同用戶可在0.8/0.85/0.9以上，很多電網(wǎng)按其規(guī)定的低力率執(zhí)行，結(jié)果增大有功和無功電力的損耗。

近年廣東的用戶力率有可能提高一些，但如按力率為0.9時(shí)估算，按2015年廣東9700萬千瓦負(fù)荷，假定線損率為5%，線損約為485萬千瓦，只要將力率由0.9↗1.0，就可以節(jié)省114萬千瓦損失，使線損率由5%約減小為3.8%。

真正實(shí)現(xiàn)分層、分區(qū)的合理無功就地補(bǔ)償，可留靠發(fā)電機(jī)在事故時(shí)緊急送出無功，以防止電壓崩潰。怎樣作到嚴(yán)格無功分層就地平衡？低谷時(shí)500kV線路負(fù)荷如低于自然功率(100萬千瓦)，則線路的剩余無功，送端應(yīng)由發(fā)電機(jī)吸收，目前只有沙角C/B廠和兩大抽水蓄能電站可進(jìn)相運(yùn)行，即可在事故時(shí)可輸出更多無功功率，防止電壓崩饋；而受端應(yīng)由500kV變電所低壓電抗器吸收。高峰時(shí)500kV線路負(fù)荷如超出自然功率，送端應(yīng)由發(fā)電機(jī)送出無功補(bǔ)償送端的線路無功損耗，受端應(yīng)由500kV變電所投切電容補(bǔ)償。各級(jí)電壓的變壓器抽頭和配備的自動(dòng)投切電容器/電抗器都應(yīng)按就地?zé)o功完全補(bǔ)償（原則上無功也盡量不通過變壓器），大用戶無功自行補(bǔ)償時(shí)電價(jià)最低，基本上不將無功電力送給用戶。

5．防止電壓崩潰的后備措施——低壓減載(UVLS)和有載調(diào)壓閉鎖(VQC)

2003年美加大停電的事故報(bào)告分析，如事故始發(fā)地區(qū)事前有150萬千瓦低壓減載（和當(dāng)?shù)乜傌?fù)荷相比為12.4%），就可能避免此次事故，可見它的重要作用。

UVLS的切除負(fù)荷量：針對(duì)防止暫態(tài)電壓崩潰和長時(shí)電壓崩潰計(jì)算得出，但它是總的后備保護(hù)，要有相當(dāng)裕度。UVLS的電壓整定：應(yīng)低于正常運(yùn)行的最低運(yùn)行電壓，廣東220kV電壓偏差規(guī)定為額定值的-3%～+7%，實(shí)際電壓從不低于-3%，應(yīng)在電壓達(dá)到崩潰邊緣前動(dòng)作，原整定0.8～0.85p.u.可能不起作用，因?yàn)楦鶕?jù)世界重大停電的錄波，電壓崩潰前的電壓邊緣：美加-0.88p.u.；法國-0.93p.u.；東京-0.92p.u.；瑞典-0.90p.u.；錄波顯示一旦低于崩潰邊緣值時(shí)，電壓即急速下降，建議研究整定值提高為0.92～0.95p.u.。(1p.u.相當(dāng)于100%)

供電變壓器在電壓低時(shí)即閉鎖VQC有載調(diào)壓的整定值，應(yīng)稍低于正常最低運(yùn)行電壓，但盡量提前閉鎖，原整定0.85～0.9p.u.過低，建議提高為0.95p.u.或根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況比正常最低電壓值再低0.01～0.02p.u.就可以了。當(dāng)電力系統(tǒng)低電壓時(shí)，提前把VQC設(shè)備調(diào)節(jié)變壓器分接頭的功能閉鎖掉是有好處的。

6．充份發(fā)揮發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)瞬時(shí)輸出緊急無功的能力

根據(jù)世界重大停電從錄波得出電壓崩潰前的電壓邊緣為0.88～0.93p.u.，勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)啟動(dòng)值應(yīng)由目前的0.85p.u.提高到0.9～0.93p.u.，具體數(shù)值可按各個(gè)電力系統(tǒng)的情況區(qū)別對(duì)待，特別是讓勵(lì)磁系統(tǒng)在防止系統(tǒng)電壓崩潰，并為多回直流安全饋入發(fā)揮應(yīng)有作用。我國大機(jī)組大都采用“自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)”，由發(fā)電機(jī)出口經(jīng)變壓器及可控硅整流后直供轉(zhuǎn)子電流，結(jié)構(gòu)簡單，和過去旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁機(jī)比較，這種勵(lì)磁系統(tǒng)在電壓下降起動(dòng)強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)反應(yīng)迅速。而常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)有勵(lì)磁機(jī)（無論是直流勵(lì)磁機(jī)或是交流勵(lì)磁機(jī)）增加了調(diào)節(jié)過程中的時(shí)間常數(shù)，強(qiáng)行勵(lì)磁反應(yīng)稍慢。按2010年廣東60萬千瓦及以上機(jī)組總計(jì)2100萬千瓦，其中應(yīng)用自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)為1407.2萬千瓦，占67%；建議將來增大此比例。

四、結(jié)語

廣東用直流再分東西兩個(gè)小區(qū)，既能控制短路容量增長，又適合于多回直流安全饋入，還將解決將來更多直流饋入和裝設(shè)更多發(fā)電廠等一系列安全和短路電流問題。目前已有八個(gè)逆變站密集珠三角地區(qū)，總?cè)萘窟_(dá)2560萬千瓦，占廣東負(fù)荷約28%，需要盡快實(shí)施，才能盡早保證多回直流安全饋入，又徹底解決短路電流問題。如不及早實(shí)施分區(qū)，則要將大多數(shù)斷路器由50kA更換為63kA，特別是GIS站更難，還要裝設(shè)短路電流限制器、串聯(lián)電抗、高阻抗的升/降壓變壓器等設(shè)備，總費(fèi)用將高于背靠背設(shè)施，而且將來一旦以直流分區(qū)后，則這些已裝設(shè)的限流設(shè)備有的作廢，有的特別高阻抗的變壓器反而對(duì)運(yùn)行起負(fù)作用。

因此，為了解決南網(wǎng)現(xiàn)有一系列長距離交直流并列輸電問題和廣東多回直流安全饋入與短路電流超標(biāo)問題，建議南網(wǎng)以直流隔離分三大區(qū)和廣東東西分兩小區(qū)的重大決策都盡快實(shí)施，才能達(dá)到《穩(wěn)定導(dǎo)則》的安全穩(wěn)定效果。