解新民

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710001）

黃金峽泵站、電站接入電力系統(tǒng)規(guī)劃及主變壓器調(diào)壓方式的選擇

解新民

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710001）

黃金峽水利樞紐地點(diǎn)位于漢江上游峽谷段陜西南部漢中盆地以東的洋縣境內(nèi)，為陜西省引漢濟(jì)渭工程的2個(gè)水源地之一，工程由攔河壩、泄洪建筑物、升船機(jī)、水電站及揚(yáng)水泵站等組成，工程的主要任務(wù)是攔河蓄水，雍高水位，結(jié)合發(fā)電。

黃金峽泵站為黃金峽水利樞紐的重要組成部分，地點(diǎn)位于黃金峽水庫(kù)樞紐壩后左岸，為引漢濟(jì)渭工程的揚(yáng)水泵站，該工程的主要任務(wù)是由漢江黃金峽水庫(kù)向關(guān)中調(diào)水，全年調(diào)水總量9.65億m3，泵站最大設(shè)計(jì)流量70m3/s，初擬安裝立式單級(jí)單吸離心泵6臺(tái)，單機(jī)流量11.67m3/s，配套額定功率18.5MW，額定電壓13.8kV，額定功率因數(shù)為0.9（超前）的立式同步電動(dòng)機(jī)7臺(tái)，運(yùn)行方式為六運(yùn)一備，泵站總額定裝機(jī)容量129.5MW，總額定運(yùn)行容量111MW,泵站的年最大負(fù)荷利用小時(shí)3459h。

黃金峽電站位于黃金峽水利樞紐壩后右岸泵站下游，安裝立式軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組3臺(tái)，單機(jī)額定容量45MW,額定電壓13.8kV,額定功率因數(shù)0.85，電站總裝機(jī)容量135MW，2020年電站年最大裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)約3015h，年發(fā)電量1.071億kW·h，2030年電站年最大利用小時(shí)約2690h,年發(fā)電量3.632kW·h。

黃金峽泵站及電站均位于樞紐壩后同一廠房布置公用一座110kV升壓站,并統(tǒng)一運(yùn)行管理。

1 供電系統(tǒng)

1.1 漢中東部電網(wǎng)現(xiàn)狀

漢中電網(wǎng)以漢中330kV聯(lián)絡(luò)變電所為中心分為東部電網(wǎng)和西部電網(wǎng)兩大部分。東部電網(wǎng)以洋縣為中心，通過(guò)2回110kV線路分別與安康石泉水電站和關(guān)中周至變相連接，通過(guò)330kV喜—洋線，漢—洋線分別與喜河水電站和漢中330kV聯(lián)絡(luò)變電所相連接。關(guān)中與漢中之間通過(guò)兩回330kV線路相連接，電網(wǎng)的輸送容量，完全可以保證漢中東部地區(qū)的用電負(fù)荷發(fā)展的需求。

根據(jù)調(diào)查，目前漢中東部電網(wǎng)最大負(fù)荷約110MW，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)，至十二五末，漢中東部電網(wǎng)用電負(fù)荷將達(dá)240MW，加上新建的黃金峽泵站最大有功的111MW負(fù)荷，總用電負(fù)荷將達(dá)351MW。按照電力部門(mén)的規(guī)劃,洋縣330kV變電所近期安裝2臺(tái)容量為240MV·A的變壓器,遠(yuǎn)期安裝3臺(tái)容量為240MV·A的變壓器,因此，從變電所容量來(lái)看，供電能力完全能滿足泵站用電需求。

1.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則

1）該工程屬于從漢江向關(guān)中地區(qū)工業(yè)及城市大型調(diào)水工程，其泵站等別為Ⅰ等大（1）型重要泵站，可靠性要求高，中斷供電將影響泵站的正常運(yùn)行。故該工程用電負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)，根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50052-2009)的要求，二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。同時(shí)供電的兩回及以上供配電線路中，當(dāng)有一回路中斷供電時(shí)，其余線路應(yīng)能滿足全部一級(jí)負(fù)荷及二級(jí)負(fù)荷。

2）供電系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)僅按黃金峽水利樞紐的用電負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，不考慮地方電力負(fù)荷，并按水利部門(mén)統(tǒng)一管理設(shè)計(jì)。

3）泵站的無(wú)功功率采取就地平衡的原則，泵站功率因數(shù)根據(jù)《全國(guó)供用電規(guī)則》及《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》的要求取0.9。

1.3 用電負(fù)荷特性

電力負(fù)荷是決定電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行、送電、變電的布點(diǎn)、布局的主要依據(jù)之一。

泵站電力負(fù)荷主要由水泵電動(dòng)機(jī)組成，由于泵站流量變化不大，水泵一般都在額定負(fù)荷運(yùn)行，功率變化小。泵站電力負(fù)荷將在系統(tǒng)負(fù)荷曲線的基荷部分運(yùn)行，有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間需要占用電廠的保證出力。

1.4 泵站及電站的運(yùn)行方式

1）黃金峽電站全年有1臺(tái)機(jī)運(yùn)行，豐水期有3臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。

2）黃金峽泵站全年運(yùn)行。

2 供電規(guī)劃

2.1 供電規(guī)劃方案

根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀及用電負(fù)荷特性確定由洋縣變110kV母線出線供電，供電距離43km。

2.2 導(dǎo)線截面的選擇

1）黃金峽電站送出需要的導(dǎo)線截面計(jì)算公式[2]

式中，S為導(dǎo)線截面，mm2；P為送電容量，kW，取135000kW；UN為線路的額定電壓，kV；J為經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2，取1.15；cos φ為線路負(fù)荷的功率因數(shù)，取0.85。經(jīng)計(jì)算，S=724.88mm2。

故1回LGJ—2×400或2回LGJ-400導(dǎo)線可滿足電站電力送出需求。

2）黃金峽泵站運(yùn)行時(shí)，采用雙回路供電，每回路按承擔(dān)泵站全部負(fù)荷設(shè)計(jì)，故每回線路最大輸送111MW，需要的導(dǎo)線截面計(jì)算公式同上，式中，P取111000kW；UN取110kV；J取1.15A/mm2；cos φ取0.9，經(jīng)計(jì)算S=562mm2。

3）黃金峽樞紐作為供水，泵站等作用始終處于首位，發(fā)電作用放在次要位置，故導(dǎo)線的選擇應(yīng)為滿足泵站。選用2回LGJ—2×300導(dǎo)線可滿足泵站供電要求，同時(shí)電站電力送出的供電要求。

3 不同運(yùn)行工況下母線電壓計(jì)算

3.1 系統(tǒng)電網(wǎng)及等值電路

系統(tǒng)電網(wǎng)及等值電路見(jiàn)圖1。

3.2 計(jì)算方法

由已知負(fù)荷功率Pf+jQf及系統(tǒng)額定電壓，可首先按由終端到始端的功率方向，分別進(jìn)行變壓器損耗，電容功率、線路功率損耗等計(jì)算之后，即可求得始端功率S1。再按S1、U1及各點(diǎn)實(shí)際電壓從始端到終端進(jìn)行電壓損耗計(jì)算，即可求得終端的電壓Uf。

3.3 計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算正常運(yùn)行時(shí)，一回線路帶1臺(tái)主變運(yùn)行，每臺(tái)主變?cè)趲?臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況下，黃金峽變電站110kV母線電壓為額定電壓的95.39%，泵站主變壓器分接頭?。?×1.25%，電動(dòng)機(jī)母線電壓能達(dá)到額定電壓，電動(dòng)機(jī)能正常運(yùn)行。

圖1 電網(wǎng)及其等值電路圖Fig.1 Power grid and its equivalent circuit diagram

1 回線路故障情況下，1回線路帶1臺(tái)主變運(yùn)行，每臺(tái)主變?cè)趲?臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況下，同步機(jī)功率因素提高至0.95時(shí)，黃金峽變電站110kV母線電壓為額定電壓的91.5%，泵站主變壓器分接頭?。?×1.25%，電動(dòng)機(jī)母線電壓能達(dá)到額定電壓的96.5%，滿足電動(dòng)機(jī)端電壓±5%額定電壓的運(yùn)行要求。

黃金峽泵站停運(yùn)時(shí)，黃金峽電站3臺(tái)機(jī)全部發(fā)電運(yùn)行，1回線路送出，洋縣變?cè)谙募咀钚∵\(yùn)行方式時(shí)（母線電壓115.663kV[3]），黃金峽110kV母線電壓122.789kV，黃金峽發(fā)電機(jī)升壓變分接頭?。?×1.25%，發(fā)電機(jī)端電壓能維持在額定電壓運(yùn)行。

黃金峽泵站6臺(tái)機(jī)全部運(yùn)行時(shí)，黃金峽電站一臺(tái)機(jī)發(fā)電運(yùn)行，1回線路供電時(shí)，洋縣變?cè)谙募咀畲筮\(yùn)行方式時(shí)（母線電壓111.709kV[3]），黃金峽110kV母線電壓維持105.14kV，發(fā)電機(jī)升壓變分接頭?。?×1.25%，發(fā)電機(jī)出口電壓能維持在額定電壓運(yùn)行，此時(shí)泵站可以正常運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

1）黃金峽樞紐變電站采用2回線路接入洋縣變電站110kV母線運(yùn)行，導(dǎo)線截面為L(zhǎng)GJ－2×300，輸送距離43km。

2）黃金峽泵站主變壓器需選用三相帶負(fù)荷調(diào)壓的降壓型變壓器，電壓比（110±8×1.25%）/13.8kV，電動(dòng)機(jī)母線電壓能滿足各種運(yùn)行工況要求。

3）鑒于黃金峽110kV母線電壓偏移大，為保證黃金峽電站、泵站的正常運(yùn)行，黃金峽電站主變壓器宜選用三相帶負(fù)荷調(diào)壓的升壓型變壓器，電壓比（121±8×2.5%）/13.8kV。

4）目前本工程尚處于前期方案研究階段，具體的供電形式及主變調(diào)壓方式有待于進(jìn)一步研究。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[2]西安交通大學(xué).電力工程[M].北京：水利電力出版社,1984.

[3]陜西電力調(diào)度中心.2010年度陜西電網(wǎng)運(yùn)行方式[R].2010.

Planning of Pumping Station&Hydropower Station of Huangjin-Gorge Access to Electric Power System and Choice of Voltage Tuning Mode of Main Transformer

XIE Xin-min
（Shaanxi Provincial Institute of Water Resource and Electric Power Investigation and Design,Xi’an 710001,Shaanxi Province,China）

In the system planning for single power supply network,it is one of basic tasks to calculate power flow of radial open-type electric power network.The work of power flow calculation is easier than that of closed-type electric power network.Generally,from four parameters of power and voltage at the start and the end terminals of transmission line,select two of them to get the other parameters.Based on different operation modesofHuangjin-GorgePumpingStation &HydropowerStation,thesectionsofwirearedetermined preliminarily in the paper;the power and the voltage are calculated at each node of the network under different operation conditions;the modes of voltage tuning of main transformers is also determined.

system planning;power flow calculation;main transformer;voltage tuning mode

輻射狀的開(kāi)式電網(wǎng)潮流計(jì)算是單一供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一個(gè)基本內(nèi)容，較之回路閉合的閉式電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，潮流計(jì)算要簡(jiǎn)單。一般工程中常從輸電線路始端、終端的功率、電壓4個(gè)參數(shù)中選取其中2個(gè)參數(shù)求出其余參數(shù)。根據(jù)黃金峽電站、泵站的不同運(yùn)行方式，初步確定的導(dǎo)線截面，對(duì)不同工況下系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的功率、電壓進(jìn)行了的計(jì)算，確定了黃金峽泵站及電站主變壓器的調(diào)壓方式。

系統(tǒng)規(guī)劃；潮流計(jì)算；主變壓器；調(diào)壓方式

1674-3814（2011）11-0069-03

TV62

B

2011-11-08。

解新民（1963—），男，高級(jí)工程師，主要從事電氣一次設(shè)計(jì)工作。

（編輯 李沈）