1　前言
　　福建电网与华东电网同处我国经济发达的沿海地区。福建电网水电较多（1999年水电装机约占全
网装机的52％），华东电网以火电为主，这2个相邻的电网联网后，可进一步提高水电的利用容量，实现2电网之间的紧急事故支援，提高2网的供电可靠性，同时还可以改善福建电网600MW机组投产时电网安全运行的条件，并为2网调剂余缺及实现联合经济运行创造条件。按照国家电力公司的安排，预计福建电网将在2001年实现与华东电网联网。
　　华东电力设计院和福建省电力勘测设计院已于1999年8月完成了福建与华东联网的可行性研究工作。根据可行性研究审查意见，福建与华东近期联网方案为：以1回500kV交流线路联网，初期送电规模为600～800MW；联网线路从福州500kV开关站（新建，远期为变电站）至浙江金华500kV变电站，线路长度约360km，并新建水口至福州线路约64km。
　　福建电网目前还是规模较小的电网，500kV初期电网正在形成过程。联网对福建电网的影响以及如何提高联网后福建电网安全稳定水平，是有关各方共同关心的问题。本文在审定的联网方案基础上，研究分析了福建与华东联网后（2002年）对福建电网安全稳定的影响及对策。
2　福建电网概况及联网运行方式
2．1　福建电网概况
　　1999年福建省最高负荷约5600MW。研究中取福建电网2002年最高负荷为6860MW。各地区负荷大致是：福州（含宁德）22％，莆田7％，泉州21％，厦门11％，漳州8％，龙岩8％，南平、三明23％。

　　福建电网现有主要电源：华能福州电厂4×350MW，水口水电厂7×200MW，厦门嵩屿火电厂2×300MW，漳州后石电厂1×600MW，漳平火电厂4×100MW等。到2002年，新增电源主要有莆田湄洲湾电厂2×350MW，龙岩永定棉花滩水电厂4×150MW，后石电厂容量将扩至2400MW。
　　2002年福建省电网规划接线见图1。500 kV变电站有泉州变1×900 MVA、厦门变1×750 MVA和莆田变1×750 MVA，将形成从南部的后石电厂起，经厦门、泉州、莆田到北部的水口水电厂全长约350 km的沿海500 kV电网，其中泉州－莆田－水口500 kV电网为单回路结构。水口水电厂目前有两级电压出线，其中4台机组共800 MW接入500 kV电网，另外3台机共600 MW接入220 kV电网，水口电厂500 kV与220 kV母线通过1组900 MVA联络变压器连接。因此，水口电厂500 kV与220 kV母线合环运行，也可以开环运行。
                        　　
2．2　联网运行方式
　　联网效益是通过合理安排电网的运行方式来实现的。研究表明，联网后可能存在以下运行方式：①丰水期（一般5、6月水库来水最多）福建水电较多，近期华东向福建送电的可能性较小，而福建水电出于为华东电网调峰或者输送季节性电能等存在向华东送电的必要性和可能性。②枯水期，考虑为华东调峰和为调剂电力余缺或者联合经济运行等需要，有可能出现福建向华东送电和华东向福建送电2种情况。③联络线仅作为事故备用，正常运行时不送电。这种情况虽有可能出现，然而福建与华东既然联网，就必然要考虑充分发挥各种联网的效益，在正常运行方式下联络线应有一定数量的电力交换。因此，在潮流、稳定计算中，主要计算对福建电网影响比较大的①②方式，并对有关代表月典型运行方式进行分析。
3　联网可改善福建电网频率稳定性和大机组的运行条件　　
　　联网前，福建电网任何大机组甩负荷都可能引起电网频率不同程度的下降，从而导致电网切负荷。计算表明，后石电厂600 MW机组满负荷跳闸后福建电网频率下降较快，见图2。机组跳闸后3．0 s频率即降至49 Hz以下，需要切负荷。减负荷数量为565 MW，占全网夏大发电负荷的8．7％。
　　联网后，福建电网机组甩负荷后的频率特性大为改善。无需切负荷和其他任何措施，福建电网频率始终都能维持在49．6 Hz以上。联网将大大地改善福建电网频率的稳定性。
　　由于联网后频率稳定性得到改善，降低了福建机组事故所引起的切负荷概率，提高了福建电网的供电可靠性，同时也改善了福建大机组运行条件。
                       
4　联网对福建电网结构的影响
4．1　福建电网网架基本适应联网的需要

　　表1和表2列出了几种典型方式下主要线路有功潮流计算结果。由表可见：①由于福建电网水电主要在福建北部，丰水期向华东送电后，将使由北向南的送电功率减轻。②枯水期福建电网的潮流主要方向是由南向北。特别是低谷时间，水电调峰后停机，由南向北的潮流较大。如果此时向华东送电，将加大福建500kV主网潮流。③当枯水期小方式送华东潮流降低到600MW左右，并且水口合环运行时，泉州以北网架能满足N－1要求。

    到2002年，泉州－莆田－水口间的500kV网架只有1回，稳定水平还较低。计算表明：①8月小方式福建向华东送电是联网后稳定水平比较低的运行方式之一。福建向华东送电600MW时，如果水口－莆田500kV线路发生单相永久性短路故障，电网能够保持稳定，发电机最大相对角达到181°（后石～天荒坪）。如果送电800MW，网架只能够承受单相瞬间短路故障。②6月大方式高峰负荷时，即使向华东送电1000MW，福建电网网架单相永久性短路故障也能够保持稳定，发电机最大相对角122°（石洞口～周宁）。③当8月大、小方式华东倒送1000MW时，水口－莆田和莆田－泉州500kV线路发生单相永久性短路故障也能保持稳定，发电机最大相对角分别为118°（阳城～永安）和91°（后石～石洞口）。当发生上述各种故障时，电网失步是华东与福建二电网间的失步，而福建电网内部各主要机组仍维持同步运行。

    因此，2002年福建电网网架基本满足文献［1］规定的抗干扰能力的基本要求。福建电网结构基本适应福建与华东联网的需要。
4．2　泉州－莆田－福州单回500kV网架比较薄弱

　　如前所述，如考虑到枯水期福建向华东送电需500kV单回网架稳定水平比较低。因此，联网后泉州－莆田－福州的500kV网架比较薄弱，是福建电网的薄弱环节，有待加强。
5　联网对福建电网稳定水平的影响
5．1　联网后福建网内线路三相短路故障极限切除时间缩短
　　表3列出了联网前及联网后联络线零送电时福建电网三相短路故障极限切除时间。联网后，福建省内500kV线路极限切除时间缩短，因此，联网后的电网的稳定裕度可能有所下降。联网后失稳往往是福建、华东电网间有关机组失稳所致，福建电网内部各机组仍保持同步运行。

5．2　送电功率较大时联络线跳闸对福建电网的影响较大
    （1）福建向华东送电
　　各种典型运行方式下联络线无故障三相跳闸的计算结果见表4。在福建向华东送电情况下，联络线切除后福建电网功率过剩，从而引起电网频率升高，在福建向华东送电600～1000MW时，频率可能很快升高1．0～2．0Hz甚至更高，将危及设备安全，引起火电机组跳闸，从而影响福建电网安全稳定运行。文献［1］规定“两个电网之间的单回联络线路因故障或无故障断开，分开后的各电网应保持各自的稳定运行。送端系统的频率升高，不应引起发电机过速保护动作”。因此需要采取措施，限制福建电网频率升高。
   （2）华东向福建送电
　　联络线故障将引起福建电网功率缺额，从而导致电网频率下降。在华东向福建送电1000MW时，联络线切除后2s内福建电网频率可能降至49．0Hz以下，需要大量切负荷（见表4）。
5．3　联网后华东电网故障对福建电网的影响
　　计算表明，华东电网单一故障，如单回线路三相短路正常切除及一般机组故障不会导致福建电网内部机组间以及2个电网之间失去稳定。当对侧发生更为严重的系统事故时，例如金华至兰亭的1回500kV线路三个短路且断路器拒动，2个电网间将失步，如果联络线不能及时解列，则有可能引起福建电网崩溃。此时联络线应及时解列，以避免事故范围扩大，确保福建电网的安全稳定运行。

5．4　长距离联络线可能引起电网低频振荡

　　初步计算表明，在2个电网没有装设PSS情况下，福建与华东联络线稳定极限约为900MW。如果在福建水口水电厂、嵩屿电厂、后石电厂、棉花滩水电厂以及华东的阳城电厂、石洞口二厂、北仑港电厂、天荒坪抽水蓄能电厂投入PSS，联网方案按水口－金华（线路经过福州）考虑，联网线路长度约430km，当联络线送电功率大于900MW时，在某些方式下有可能出现负阻尼，见表5。而当联络线功率　限制在900MW以下时，从特征根计算结果来看，不会发生增幅的低频振荡。　　　　　　
　　。
6　联网对福建电网无功补偿和短路电流的影响　　
　　福建与华东联络线长360km，充电功率360～430Mvar，两侧各安装1组150Mvar高压电抗器，联络线充电功率大部分可得到补偿。因此联网对福建电网原有感性无功补偿基本配置方案不会有影响。联网后福建电网运行方式、潮流发生变化，福建电网容性无功补偿将受影响。以12月大方式为例，如果联网送电规模按800MW计，联网引起福建500kV电网无功损耗增加，正常运行方式约增加120Mvar（不含联络线，下同），N－1方式约增加160Mvar。联网对福建电网无功补偿影响较小。显然，就福建500kV系统而言，只要增加少量无功（100～200Mvar）就可满足联网后无功分层分区平衡的要求。
　　联网还将引起福建电网短路电流增加，联络线按360km考虑，单回联络线所引起的联网点500kV　母线短路电流增加不会超过3kA，其他地方短路电流增加将更少。联网对福建电网短路电流影响很小，不会造成福建电网设备选择的困难。
7　联网后福建电网安全稳定对策的建议
    （1）联网初期联络线送电规模和送电方式限制

　　如上所述，联络线断线故障对福建电网有影响，输送功率越大，影响也越大，需对联网初期联络线交换功率作限制。大小方式联络线交换功率均不宜太大。福建向华东的最大送电功率，高峰负荷时可按600MW，考虑到低谷送电功率过大时联络线跳闸可能会引起福建电网频率过度升高，建议送电功率不宜超过400MW；华东向福建初期送电不应超过福建电网1台最大单机容量（600MW），联络线故障后福建电网损失负荷量不应过大而使福建电网难以承受。联络线交换功率可随电网发展而逐步加大。
    （2）加强福建电网建设，提高安全稳定水平

    需要加强泉州以北500kV网架，即建设泉州－莆田－福州的第二回500kV线路，以及建设福州500kV变电所，以提高福建电网的安全稳定水平和提高联络线的稳定水平。
    （3）防止联络线故障后福建电网频率升高
　　联络线故障后抑制电网频率升高的主要对策是切机。计算表明，福建若向华东送电600～800MW，水口水电厂切3～4台机，电网频率升高可控制在51．0Hz以下。然而，在低谷时间福建送华东容量若较大，由于水电调峰后大部分停机，要解决功率过剩问题从而防止电网频率持续过度升高，便只有远方切除送端火电机组（后石电厂切机1～2台）或快关。需指出的是，频繁切除大型火电机组对机组的寿命是极为不利的。而实施快关也存在许多问题，例如可能需要多台机组同时快关才能满足要求，另外后石电厂（火电）机组已定货，从机组性能来看，能否实现持续快关也需进一步落实。可见，当低谷方式送电华东功率较大时，技术上存在一些不利因素。因此在联网初期，建议限制低谷时间福建向华东的送电功率，以防止联络线故障后福建电网频率过度升高，并根据今后送电需要进一步研究快关问题。
　　（4）依靠快速切负荷和低频减载防止电网频率崩溃

    研究表明，对于联络线故障引起电网频率下降的问题，依靠快速切负荷和低频减载均可以达到防止电网频率下降以及恢复频率之目的。

    考虑到联网初期华东送福建一般可能出现在低谷时间，即福建为华东担任调峰以后，低谷时华东向福建返送电，如送电功率比较大，福建电网负荷又比较小，这种情况最为严重，切负荷数量占电网负荷的比例较大。例如，8月小方式华东送福建1000MW，联络线跳闸，需要低频减载930MW左右。因此，华东送电福建的功率很大程度上决定于福建电网在联络线跳闸后所能承受的损失负荷数量。运行中的电网还可以考虑适当增加旋转备用等措施，以减少切负荷数量，维持福建电网频率稳定。
    （5）设置联络线解列装置
　　为保证福建电网与华东电网的安全稳定运行，需要在联络线两侧设置消除2网异步运行的自动解列装置。
    （6）研究联网后低频振荡问题及其防范措施

　　为提高联网稳定水平，联网后福建与华东电网配置一定数量的PSS是需要的。PSS的配置地点和参数选择将影响抑制低频振荡及提高稳定水平的效果。联网后低频振荡及其防治措施问题还有待进一步研究。
8　结论
　　（1）联网将使福建电网频率稳定性得到改善，同时也有利于改善福建大机组运行条件。
　　（2）福建电网网架基本能适应福建与华东联网的需要。考虑到联网可能会引起福建电网由南向北的潮流加重，泉州－莆田－福州间的网架比较薄弱，需要加强。
　　（3）联网初期福建电网极限切除时间会下降。为确保福建电网稳定，联络线两侧需要考虑失步解列装置。在联络线送电容量较大时，联络线跳闸对福建电网的影响较大。因此联网初期应适当限制联络线的交换功率，并采取切机以及切负荷措施，以确保福建电网的频率稳定。
　　（4）对联网低频振荡问题需进行进一步研究。
　　参考文献

[1]　水利电力部.电力系统安全稳定导则[S].北京:水利电力出版社,1983.