配电网N-1供电安全准则

配电网N-1供电安全准则

N-1安全准则：在正常运行方式下，电力系统中任一元件无故障或因故障断开，电力系统能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，且系统电压和频率在允许的范围之内。这种保持系统稳定和持续供电的能力和程度，称为“N-1”准则。其中N指系统中相关的线路或元件数量。近年来，随着电网的不断壮大，对电网稳定性及设备可靠性的要求越来越高，电网稳定导则和有关电网规划建设的技术导则对电网安全运行的N-1准则均提出了不同要求。然而，由于规划、设计、运行及经营等不同部门、相关技术人员对这一准则的理解和认识不同，供电可靠性与电价未形成有效的利益互动关系，造成电网规划建设、生产运行中不可避免地产生先天性安全隐患，对电网的长远发展也造成了不利影响。因此，有必要澄清对N-1准则的一些错误认识，提高电网投资效益和安全性、可靠性，在确保电网可持续发展的前提下，稳步提高供电可靠性。1 N-1准则的本质

按照电网稳定导则有关定义，N-1准则是指正常运行方式下电力系统中任意一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开后，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。N-1准则用于单一元件无故障断开条件下电力系统静态安全分

析，或单一元件故障断开后的电力系统稳定性分析即动态安全分析。当发电厂仅有一回送出线路时，送出线路故障可能导致失去一台以上发电机组，此种情况也按N-1原则考虑。

由此可见，N-1准则包含两层含义：一是保证电网的稳定；二是保证用户得到符合质量要求的连续供电。从目前情况看，保证电网的稳定由于涉及整个电网安全，无论在资金投入、运行方式还是技术措施上均得到足够的重视，但在保证用户特别是边远地区用户连续供电方面仍存在认识上的

不足，造成局部电网生产运行长期处于被动局面。2N-1与系统稳定性要求电力系统稳定分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定。电力系统中单一元件无故障断开后，直接影响其静态稳定和电压稳定，使正常输变电能力受到限制，其中以发电机组和输电线路停运较为明显，尤其是单电源线路或单台主变压器供电的变电站，当线路或变压器停电检修时，影响最直接；电力系统中单一元件故障断开后，直接影响其暂态稳定、动态稳定和电压稳定，其中以发电机组故障、母线故障和输电线路故障较为突出，特别是枢纽变电站母线和网间联络线路。一般而言，单一元件故障断开后，如果重合闸正常，对稳定及连续供电不会造成影响，但重合不成功，则可能造成局部区域供电受阻甚至电网稳定破坏。所以，N-1准则与电网结构、运行方式、负荷分布及自动化控制装置配置有较大关系。当电网规划、布局相对较合理时，

可在一定程度上弥补网络薄弱等不足，当设备选择、配置较理想时，也可减少静态稳定缺陷。3N-1的类型及影响

由于N-1准则是按电网元件断开状态研究电网稳定性和安全供电问题的，因此有必要对元件N-1的状态类型进行划分归类，特别对其时效性特点进行进一步的分析。

第一类为计划性停运，如电网设备的计划性检修、预防性试验、季节性维护等。其特点是与设备类型关系不大，预先可针对停运设备及相关元件、电网运行方式、负荷状况及环境因素采取措施，一般不会对电网稳定造成影响，既使可能造成局部区域限负荷或供电中断，其影响范围是有限的，影响时间也是可预知的。计划停运时间一般为数小时到数天，特殊设备如发电机组会达到数十天，这类停运占电网设备累计停运时间的90%以上。

第二类是非计划停运，因设备运行过程中发生缺陷或局部故障而造成设备必须临时停运处理。其特点是与设备类型有密切联系，如发电机组的热机及辅机部分，变电设备的断路器机构、隔离开关导电部分、变压器冷却系统和绝缘油系统等。由于这类停运随机性较大，难以采取全面有效措施，因此可能对电网安全稳定性造成较大影响，是电网运行管理应重点解决的问题。非计划停运时间一般为数小时到数天，这类停运占电网设备累计停运时间的3%～8%。

第三类是故障停运，是以断路器分断为特征的瞬间或短

时过程。由于在正常运行方式下已对机组出力、电网潮流、电压等采取了措施，因此，通常情况下，瞬间故障（故障后可重合成功）不会对电网稳定造成明显影响；单一永久故障（故障后未重合或重合失败）对电网稳定造成的影响也是有限的，但可能对局部区域供电造成严重影响。故障停运时间差异较大，瞬间故障为几百毫秒到几秒，短时故障（一般永久故障）为数分钟到数小时，当设备故障后发生严重损坏时，其停运时间一般为数天甚至数月，往往对局部区域正常供电造成严重影响，这类停运占电网设备累计停运时间的1%～3%。4设备类型与N-1的关系构成一个完整电网的设备除发电、输电、变电、配电一次设备外，还有保护、计量、通信、自动化、监控等二次设备。由于各类设备在电网中的地位、作用不同，就形成了各自发生N-1时的明显差异，而这些差异往往未得到应有的重视和区别对待。

4.1发电设备

这里所说的发电设备指锅炉、汽轮机、发电机、升压变压器及发电辅机设备。由于发电生产的特殊性，除老式母管制小机组及部分辅机外，四大发电设备中任一设备发生N-1状况，就意味着整个机组系统出N-1＝0，即完全丧失发电能力。由于电源点和电网布局原因，也可能造成局部输电网断面稳定问题。

4.2输电设备

输电线路，包括电缆是电力传输的通道，是构成电网的最重要的单元。从设备自身看，其特点是：①灵活性、主动性大。输电线路是由电力设计部门设计、施工安装部门“制造”的设备，每一条线路均有自己的地域特点，改造完善相对方便。②受外界环境影响大。由于线路设备基本上全部暴露在空气中，易受风、雨雪、雷电、污秽影响，外力破坏故障多。③相对而言，线路设备故障、缺陷较直观，易于被运行人员掌握，但要完全杜绝故障，从经济上考虑并不可行。

④线路设备多数检修维护工作可实现带电作业，比其他电气设备有明显优势。

由于线路设备具有以上特点，当其发生N-1准则中定义的各种状况时，其影响是不同的：①瞬时性故障。输电线路多数故障属于瞬时性故障，以雷击为最多，一般而言对系统稳定和用户供电不会产生明显影响。②永久性故障，即造成重合闸不成功的故障。多由外力破坏、风偏或污闪引起，这类故障一般为短时故障，多数在数小时内可试送成功。③倒塔断线故障。这是线路故障最严重的情况，由于环境及地域的不同，其恢复供电周期一般在十几小时到十几天之间。此外，由于电网运行方式、保护配置及线路在电网中的重要性不同，线路故障的后果也大相庭径，从国内外多年的经验来看，引起电网稳定破坏造成大面积停电事故的起始原因多数是输电线路永久故障或线路大面积污闪跳闸。