黃金峽泵站、電站接入電力系統規劃及主變壓器調壓方式的選擇

解新民

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西西安710001）

黃金峽泵站、電站接入電力系統規劃及主變壓器調壓方式的選擇

解新民

（陜西省水利電力勘測設計研究院，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，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，工程的主要任務是攔河蓄水，雍高水位，結合發電。

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，該工程的主要任務是由漢江黃金峽水庫向關中調水，全年調水總量9.65億m3，泵站最大設計流量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，安裝立式軸流轉漿式水輪發電機組3臺，單機額定容量45MW,額定電壓13.8kV,額定功率因數0.85，電站總裝機容量135MW，2020年電站年最大裝機利用小時數約3015h，年發電量1.071億kW·h，2030年電站年最大利用小時約2690h,年發電量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,并統一運行管理。

1 供電系統

1.1 漢中東部電網現狀

漢中電網以漢中330kV聯絡變電所為中心分為東部電網和西部電網兩大部分。東部電網以洋縣為中心，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聯絡變電所相連接。關中與漢中之間通過兩回330kV線路相連接，電網的輸送容量，完全可以保證漢中東部地區的用電負荷發展的需求。

根據調查，目前漢中東部電網最大負荷約110MW，根據負荷預測，至十二五末，漢中東部電網用電負荷將達240MW，加上新建的黃金峽泵站最大有功的111MW負荷，總用電負荷將達351MW。按照電力部門的規劃,洋縣330kV變電所近期安裝2臺容量為240MV·A的變壓器,遠期安裝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 規劃設計的原則

1）該工程屬于從漢江向關中地區工業及城市大型調水工程，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。故該工程用電負荷等級為二級，根據供配電系統設計規范(GB50052-2009)的要求，二級負荷的供電系統，宜由兩回線路供電。同時供電的兩回及以上供配電線路中，當有一回路中斷供電時，其余線路應能滿足全部一級負荷及二級負荷。

2）供電系統的規劃設計僅按黃金峽水利樞紐的用電負荷進行設計，不考慮地方電力負荷，并按水利部門統一管理設計。

3）泵站的無功功率采取就地平衡的原則，泵站功率因數根據《全國供用電規則》及《功率因數調整電費辦法》的要求取0.9。

1.3 用電負荷特性

電力負荷是決定電力系統規劃設計、運行、送電、變電的布點、布局的主要依據之一。

泵站電力負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荷運行，功率變化小。泵站電力負荷將在系統負荷曲線的基荷部分運行，有相當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 供電規劃

2.1 供電規劃方案

根據地區電網現狀及用電負荷特性確定由洋縣變110kV母線出線供電，供電距離43km。

2.2 導線截面的選擇

1）黃金峽電站送出需要的導線截面計算公式[2]

式中，S為導線截面，mm2；P為送電容量，kW，取135000kW；UN為線路的額定電壓，kV；J為經濟電流密度，A/mm2，取1.15；cos φ為線路負荷的功率因數，取0.85。經計算，S=724.88mm2。

故1回LGJ—2×400或2回LGJ-400導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，每回路按承擔泵站全部負荷設計，故每回線路最大輸送111MW，需要的導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，發電作用放在次要位置，故導線的選擇應為滿足泵站。選用2回LGJ—2×300導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 系統電網及等值電路

系統電網及等值電路見圖1。

3.2 計算方法

由已知負荷功率Pf+jQf及系統額定電壓，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 計算結果

經計算正常運行時，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到額定電壓，電動機能正常運行。

圖1 電網及其等值電路圖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，黃金峽發電機升壓變分接頭取＋5×1.25%，發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，發電機升壓變分接頭?。?×1.25%，發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荷調壓的降壓型變壓器，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荷調壓的升壓型變壓器，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壓方式有待于進一步研究。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50052-2009供配電系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]西安交通大學.電力工程[M].北京：水利電力出版社,1984.

[3]陜西電力調度中心.2010年度陜西電網運行方式[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

輻射狀的開式電網潮流計算是單一供電網絡規劃中的一個基本內容，較之回路閉合的閉式電網來說，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個參數中選取其中2個參數求出其余參數。根據黃金峽電站、泵站的不同運行方式，初步確定的導線截面，對不同工況下系統網絡各節點的功率、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壓方式。

系統規劃；潮流計算；主變壓器；調壓方式

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計工作。

（編輯 李沈）