株洲電廠1×310MW機組接入方案優化研究

張武軍，王二林，鄧志奇

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

1 概述

湖南大唐華銀株洲電廠位于株洲市石峰區，現有發電裝機2×310MW(電廠一期2×125MW機組已關停)，采用發電機—變壓器—線路組單元接線方式，通過兩回220kV線路接至距電廠5km的葉子沖220kV變電站，是株洲市區電網乃至長株潭負荷中心的重要支撐電源。

根據電網建設安排，原通過500kV電壓等級接入電網的湘潭電廠3#機組(1×600MW)將于2012年降壓至220kV后接入白馬垅220kV變電站。屆時，白馬垅、葉子沖220kV變區域電源富余，且云田～白馬垅雙回線路已改造為LGJ—2×500的線路，該區域220kV電網供電能力及供電可靠性都較強；而云田～桂花雙回線路(Ⅰ、Ⅱ線分別為LGJ—400, LGJ—2×400)潮流一直較重，不滿足“N－1”校核，由于株洲電廠一期已關停，考慮現有機組起備電源接入螃蟹嘴220kV變后，將進一步加重云桂雙回線路的供電壓力。

株洲市擁有南車時代集團、株冶、株化等重要的用電大戶，為提高株洲電網的供電能力和供電可靠性，緩解云田～桂花斷面潮流輸送壓力，降低運行損耗，本文將對株洲電廠1×310MW機組的接入系統方案進行優化調整研究，并對調整前后系統的供電可靠性、穩定水平及運行網損進行大量的計算和深入的比較分析，研究結果表明：通過利用電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)線路對電廠1×310MW機組的接入方案優化調整后，可實現其電能的就地消納，大大提高株洲電網的供電可靠性和運行經濟性，遠景適應性良好。

2 株洲電網發展概況及實施方案分析

2.1 株洲電網發展概況

2012年，株洲電網規劃新建星城～古亭Ⅱ回500kV線路，以提高湖南500kV電網“北電南送”通道的供電能力，加強株洲電網結構，提供株洲電網供電可靠性。

2011年，株洲電網已投產螃蟹嘴、醴陵北220kV變，分別通過將電廠一期～桂花雙回220kV線路電廠側改入螃蟹嘴變和將云田～滴水井線路剖入醴陵北變接入系統。2012～2015年株洲電網還將規劃新建淥南、龍溪、攸東、河西中心等220kV變電站，屆時株洲電網的供電能力和供電可靠性將進一步提高。

2.2 株洲電廠改接實施方案分析

云田～白馬垅雙回220kV線路已改造為LGJ—2×500的大截面導線，考慮湘潭電廠3#機組(1×600MW)降壓接入白馬垅220kV變電站后，白馬垅、葉子沖220kV變區域電源富余，供電能力及供電可靠性都較強；而云田～桂花雙回220kV線路潮流較重，不滿足“N－1”校核，在考慮株洲電廠起備電源接入螃蟹嘴220kV變后，將進一步加重云桂雙回的供電壓力。

為緩解云桂雙回的供電壓力，提高株洲電網供電能力和供電可靠性，降低系統網損，可考慮對株洲電廠1×310MW機組的接入系統方案進行優化調整，結合電廠周邊電網現狀及規劃，對其可接入點分析如下：

(1)螃蟹嘴變：2011年投產，位于電廠東北方向約5km，可就近利用現有電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)線路將電廠1×310MW機組改接入螃蟹嘴變，工程一次投資較小，實施方便，可有效減輕云桂雙回線路潮流，緩解其供電壓力，減小運行損耗。

(2)團山變：1998年投產，位于電廠東南方向約22km，且需穿越株洲市中心城區，工程一次投資較大，實施較困難；由于團山變處于古亭500kV變供區，近期由古亭變主供，遠景古亭變與云田變開環后直接由古亭變供帶，電廠1×310MW機組改接入團山變無法有效緩解云桂雙回的供電壓力。

(3)河西中心變：規劃于2014年投產，位于電廠以南約8km，與株洲電廠間有湘江相隔，且需穿越株洲市中心城區，工程實施困難；中心變規劃以終端變型式接入王家坪變，而王家坪變串接在云田～白馬垅～葉子沖～王家坪～古亭鏈式網絡中，電廠1×310MW機組改接入中心變絲毫不能減輕云桂雙回的供電壓力。

綜合考慮，株洲電廠1×310MW機組接入方案調整為改接入螃蟹嘴變可有效降低系統網損，緩解云桂雙回的供電壓力，且投資較小，實施方便。工程具體實施方案如下：

圖1 2014年株洲電網局部規劃接線示意圖

株洲電廠1×310MW機組仍采用單元接線方式，將電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)1回線路更換為耐熱導線(達到LGJ—2×300輸送容量)后接入螃蟹嘴變，新建線路采用LGJ—2×300，改接后方案示意圖見圖2。

圖2 株洲電廠1×310MW機組改接后方案示意圖

3 株洲電廠1×300MW機組改接前后計算比較

3.1 線路“N－1”校核分析

2012年、2014年、2015年改接方案實施前后正常方式及云田～桂花Ⅱ線“N－1”情況下的計算結果見表1。

表1 2012年、2014年、2015年“N－1”計算結果(MW)

由計算結果可知，在株洲電廠1×310MW機組改接前，正常時各種方式下云桂雙回潮流均較重；云桂Ⅱ線(LGJ—2×400)退出運行的各計算方式下，云桂Ⅰ線均出現過載，不能滿足“N－1”校核。當電廠1×310MW機組改接入螃蟹嘴變后，正常情況下云桂雙回潮流大大減輕；云桂Ⅱ線退出運行時，各計算方式下均未出現過載。

3.2 系統網損比較分析

2012年、2014年、2015年改接方案實施前后系統網損計算結果見表2。由計算結果可知，相比于電廠1×310MW機組改接前，2012、2014、2015年大負荷方式下，系統網損分別降低約1.558MW、0.603MW、1.699MW。將株洲電廠1×310MW機組接入方案調整接至螃蟹嘴變后，其電能可實現就地消納，系統網損大大降低。

表2 2012年、2014年、2015年網損比較(MW)

3.3 穩定水平分析

(1)功角穩定分析

根據計算，2012年、2014年、2015年株洲電廠1×310MW機組接入系統方案調整前后近區功角穩定水平相當，各種情況下除電廠機組單回送出線路三相故障時，機組與系統解列外，其余線路故障時，系統均能保持穩定。

(2)系統電壓穩定分析

電壓穩定計算主要針對湖南電網穩定問題較為突出的鶴嶺主變500kV側三相故障時，考核湘南電網末端水灣、濂溪220kV母線電壓水平，2012年、2014年、2015年計算結果分別見表3～表5。

表3 2012年系統末端電壓穩定情況(p.u)

表4 2014年系統末端電壓穩定情況(p.u)

表5 2015年系統末端電壓穩定情況(p.u)

2012年株洲電廠改接前，鶴嶺主變高壓側三相故障時，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時恢復為0.98/1.01p.u；電廠改接后，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時恢復為0.99/1.02p.u。

2014年株洲電廠改接前，鶴嶺主變高壓側三相故障時，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時恢復為1.07/1.07p.u；電廠改接后，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時恢復為1.08/1.08p.u。

2015年株洲電廠改接前，鶴嶺主變高壓側三相故障時，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時恢復為0.58/0.65p.u；電廠改接后，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時恢復為0.59/0.66p.u。

由比較分析可知，將株洲電廠3#機組接入方案調整為接至螃蟹嘴變后，湖南電網的電壓穩定水平略有提高。

4 綜合比較分析

根據潮流、穩定計算結果，綜合考慮，株洲電廠1×310MW機組接入系統方案調整后具有以下優點：

(1)緩解云田～桂花斷面潮流輸送壓力，提高株洲電網的供電可靠性；

云田變(2×750MVA)位于株洲電網北部，設計終期規模2×750MVA。云田變匯集了長沙特高壓和湘西北與湘中的西電東送潮流，向湘南轉送，株洲220kV電網受到南送潮流擠壓。目前，承擔株洲北部電能南送主要通道的云田～桂花Ⅰ、Ⅱ線潮流較重，其中云桂Ⅰ線截面較小，僅為LGJ—400。

根據相關潮流計算，若維持株洲電廠3#機組接入葉子沖變不變，2012年云桂Ⅱ線“N－1”方式下，云桂Ⅰ線南送潮流達302MW，而LGJ—400極限輸送功率235MW，不滿足“N－1”校核；2015年湘潭東500kV變投產后，云桂Ⅱ線“N－1”時，云桂Ⅰ線南送潮流達298MW，仍不滿足“N－1”校核。若將株洲電廠3#機組接入方案調整為改接至螃蟹嘴變，不同水平年時正常情況下云桂雙回南送潮流均大大減輕；云桂Ⅱ線退出運行后，各計算方式下云桂Ⅰ線均未出現過載，均滿足“N－1” 校核。

將株洲電廠現有3#機組(1×310MW)接入系統方案優化調整為改接至螃蟹嘴變，可以緩解云田～桂花斷面輸送潮流壓力，提高株洲電網的供電能力和供電可靠性，“十二五”期間可不需對云桂Ⅰ線進行改造，從而延緩其改造時序。

(2)優化電源布局，提高電廠運行經濟性；

目前，株洲電廠2×310MW機組均接至葉子沖變。2012年湘潭電廠3#機組(1×600MW)降壓接入白馬垅220kV變電站后，葉子沖變、白馬垅變接入電源裝機達到1220MW。2010年葉子沖和白馬垅變供帶區域最大負荷為606MW(包含葉子沖變、白馬垅變和株冶I、II負荷)，預計2015年最大負荷為860MW，“十二五”期間該區域接入電源相較于負荷具有較大富余，且云田～白馬垅雙回220kV線路于2009年進行改造為LGJ—2×500的大截面導線，云田～白馬垅斷面供電能力和網絡結構得到大大加強與完善。而云田～桂花Ⅰ線于1994年投產，截面僅為LGJ—400，供電能力受限，供電可靠性較低。

株洲電廠3#機組改接至螃蟹嘴變后，電源點分布更加合理，也可適當提高株洲電廠機組的利用小時數，從而提高電廠運行經濟性。

(3)實現機組電能的就地消納，降低系統網損，提高電網運行的經濟性；

2015年湘潭東500kV變投產后，湘潭電廠3#機組～白馬垅220kV線路將剖進新建的湘潭東500kV變，同時將葉子沖～白馬垅220kV線路剖進新建的湘潭東500kV變，形成湘潭電廠～湘潭東、湘潭東～葉子沖雙回、湘潭東～白馬垅雙回220kV線路。屆時，葉子沖變和白馬垅變均納入湘潭東變的供電范圍，若維持株洲電廠3#機組接入方案不變，則株洲電廠將納入湘潭電網，造成株洲城區電網無重要電源點支撐的局面，嚴重影響株洲電網的供電可靠性。

將株洲電廠3#機組接入方案調整接至螃蟹嘴變后，由于株洲電網的螃蟹嘴變及附近區域可基本消納該機組的電能，機組直接接入螃蟹嘴變電站可避免株洲電廠大部分電能往北送至云田變后，再返送至桂花、螃蟹嘴變消納，網損較小。

通過將株洲電廠1×310MW機組接入系統方案進行優化調整，可實現其電能在螃蟹嘴變近區就地消納，避免潮流迂回，大大降低系統網損，提高電網運行的經濟性。

(4)電廠接入系統優化調整方案一次投資較小，實施方便易行，遠景適應性好。

株洲電廠1×310MW機組接入方案優化調整為改接至螃蟹嘴變，可就近利用現有電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)雙回220kV線路，將其中1回更換為耐熱導線后改接入螃蟹嘴變來實現，一次投資相對較小，方案實施簡便易行，具有良好的可操作性。

從遠景來看，株洲電廠2臺310MW機組分別接入湘潭東變和云田變供電區，遠景適應性好。

5 結論

本文基于株洲電網現狀及規劃，對株洲電廠3#機組(1×310MW)提出了一種兼具可操作性和技術經濟優勢的接入系統優化調整方案，并對調整前后方案的供電可靠性、系統穩定水平及運行網損進行大量計算和深入的比較分析，研究結果表明：通過利用電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)線路對電廠1×310MW機組接入方案進行優化調整，投資較小、實施方便，可實現其電能的就地消納，大大提高株洲電網的供電可靠性和運行經濟性，優化電源布局，延緩云桂Ⅰ線的改造時序，具有良好的可行性和顯著的技術、經濟優勢。

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