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設(shè)計研究院，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設(shè)計研究院，陜西西安710001）

黃金峽水利樞紐地點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)，為陜西省引漢濟渭工程的2個水源地之一，工程由攔河壩、泄洪建筑物、升船機、水電站及揚水泵站等組成，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，地點位于黃金峽水庫樞紐壩后左岸，為引漢濟渭工程的揚水泵站，該工程的主要任務(wù)是由漢江黃金峽水庫向關(guān)中調(diào)水，全年調(diào)水總量9.65億m3，泵站最大設(shè)計流量70m3/s，初擬安裝立式單級單吸離心泵6臺，單機流量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）的立式同步電動機7臺，運行方式為六運一備，泵站總額定裝機容量129.5MW，總額定運行容量111MW,泵站的年最大負(fù)荷利用小時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)電機組3臺，單機額定容量45MW,額定電壓13.8kV,額定功率因數(shù)0.85，電站總裝機容量135MW，2020年電站年最大裝機利用小時數(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，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。按照電力部門的規(guī)劃,洋縣330kV變電所近期安裝2臺容量為240MV·A的變壓器,遠(yuǎn)期安裝3臺容量為240MV·A的變壓器,因此，從變電所容量來看，供電能力完全能滿足泵站用電需求。

1.2 規(guī)劃設(shè)計的原則

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行。故該工程用電負(fù)荷等級為二級，根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GB50052-2009)的要求，二級負(fù)荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電。同時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，其余線路應(yīng)能滿足全部一級負(fù)荷及二級負(fù)荷。

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

3）泵站的無功功率采取就地平衡的原則，泵站功率因數(shù)根據(jù)《全國供用電規(guī)則》及《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》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、運行、送電、變電的布點、布局的主要依據(jù)之一。

泵站電力負(fù)荷主要由水泵電動機組成，由于泵站流量變化不大，水泵一般都在額定負(fù)荷運行，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行，有相當(dāng)長的時間需要占用電廠的保證出力。

1.4 泵站及電站的運行方式

1）黃金峽電站全年有1臺機運行，豐水期有3臺同時運行。

2）黃金峽泵站全年運行。

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）黃金峽泵站運行時，采用雙回路供電，每回路按承擔(dān)泵站全部負(fù)荷設(shè)計，故每回線路最大輸送111MW，需要的導(dǎo)線截面計算公式同上，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，同時電站電力送出的供電要求。

3 不同運行工況下母線電壓計算

3.1 系統(tǒng)電網(wǎng)及等值電路

系統(tǒng)電網(wǎng)及等值電路見圖1。

3.2 計算方法

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，分別進行變壓器損耗，電容功率、線路功率損耗等計算之后，即可求得始端功率S1。再按S1、U1及各點實際電壓從始端到終端進行電壓損耗計算，即可求得終端的電壓Uf。

3.3 計算結(jié)果

經(jīng)計算正常運行時，一回線路帶1臺主變運行，每臺主變在帶3臺電動機運行工況下，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取－6×1.25%，電動機母線電壓能達(dá)到額定電壓，電動機能正常運行。

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臺主變運行，每臺主變在帶6臺電動機運行工況下，同步機功率因素提高至0.95時，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%，電動機母線電壓能達(dá)到額定電壓的96.5%，滿足電動機端電壓±5%額定電壓的運行要求。

黃金峽泵站停運時，黃金峽電站3臺機全部發(fā)電運行，1回線路送出，洋縣變在夏季最小運行方式時（母線電壓115.663kV[3]），黃金峽110kV母線電壓122.789kV，黃金峽發(fā)電機升壓變分接頭?。?×1.25%，發(fā)電機端電壓能維持在額定電壓運行。

黃金峽泵站6臺機全部運行時，黃金峽電站一臺機發(fā)電運行，1回線路供電時，洋縣變在夏季最大運行方式時（母線電壓111.709kV[3]），黃金峽110kV母線電壓維持105.14kV，發(fā)電機升壓變分接頭?。?×1.25%，發(fā)電機出口電壓能維持在額定電壓運行，此時泵站可以正常運行。

4 結(jié)語

1）黃金峽樞紐變電站采用2回線路接入洋縣變電站110kV母線運行，導(dǎo)線截面為LGJ－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，電動機母線電壓能滿足各種運行工況要求。

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)壓方式有待于進一步研究。

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

輻射狀的開式電網(wǎng)潮流計算是單一供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一個基本內(nèi)容，較之回路閉合的閉式電網(wǎng)來說，潮流計算要簡單。一般工程中常從輸電線路始端、終端的功率、電壓4個參數(shù)中選取其中2個參數(shù)求出其余參數(shù)。根據(jù)黃金峽電站、泵站的不同運行方式，初步確定的導(dǎo)線截面，對不同工況下系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點的功率、電壓進行了的計算，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，高級工程師，主要從事電氣一次設(shè)計工作。

（編輯 李沈）