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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。4）强环网上、下级电网均坚强的为强环网，其解环的必要性 往往源于网络规模偏大或过于复杂时短路水平控制要求和预防不可控的连锁故障风险，通过解环 将电网结构清晰化、解耦化是有益的 简 单 / 显 性 型 与 复 杂 / 隐 性 型 电 磁 环 网 简单型电磁环网上、下输电通道之间存在直接的电磁耦合关系和明确的并联结构，一般出现在相邻上级变电站之间（两个电磁耦合点），具有明显的上级主干输电通道和下级并联输电通道，耦合点及潮流转移特性较为清晰，如典型弱环网和弱环网Ⅰ型。复杂型电磁环网一般属于隐性结构， 上级通道故障后潮流向上、下多个通道转移，甚至不存在明显的上级主干通道，潮流转移特性复杂甚至隐蔽，有多个电磁耦合点，属于非典型电磁环。 双 级 型 与 多 级 型 电 磁 环 网 典型的电磁环网一般涉及两个电压等级，500kV 电网发展初期出现过 500kV/220kV/110kV 三级电磁环网，随着 110kV 电网的分片开环运行，这种情况基本消失，但是特高压电网建设过程中又出 现了 1000kV/500kV/220kV 三级电磁环网，增加了电网运行的复杂性和风险。 潮流转移 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。 稳定和短路 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