貴州構皮灘水電站500 kV母線電壓偏高對節能的影響

簡永明(貴州烏江水電開發有限責任公司 水電站遠程集控中心,貴州 貴陽 550002)

貴州構皮灘水電站500 kV母線電壓偏高對節能的影響

簡永明(貴州烏江水電開發有限責任公司 水電站遠程集控中心,貴州 貴陽 550002)

自2009年投運發電以來，構皮灘水電站開始暴露出一些問題，比如在低谷時段運行時，水電站500 kV母線的電壓會出現偏高，致使電站的發電耗電量升高，對節能降耗工作產生了不良的影響。為此,展開了分析研究工作，以探討可行的解決方案和措施。對該電站所存在的問題、問題的查找與分析研究過程，以及最終所采取的應對措施等作了介紹。

母線電壓;電壓偏高;節能;方案研究;構皮灘水電站

1 概 述

構皮灘水電站是貴州烏江水電開發有限責任公司(以下簡稱“烏江公司”)在烏江干流上開發的第5級電站，電站位于貴州省余慶縣境內的烏江干流上，裝機容量為3 000 MW(5×600 MW)，保證出力為746.4 MW，多年平均發電量為96.82億kW·h。構皮灘電站單獨運行時，具有年調節能力;與上游水庫聯合運行時，具有多年調節能力。電站具有良好的發電、調峰、備用等性能，是貴州省不可多得的優秀電源點，電站通過兩回500kV線路并入500 kV的施秉變電站。在調度關系方面,構皮灘水電站屬于南網總調直接調度管轄，電站值班受令地點已在2009年8月轉移到烏江公司水電站遠程集控中心(以下簡稱“烏江公司集控中心”)。

2 500 kV母線電壓偏高問題

貴州電網在負荷低谷時段,部分500 kV系統向220 kV系統下送較多的無功功率，且500 kV部分電站需進相運行。

構皮灘水電站無高低抗充電無功補償裝置，共有約85 MVar的充電無功未被補償，在小方式或水電站開機較少的情況下，電站500 kV母線電壓偏高。因此,需要電站保持部分機組進相運行或停運部分線路，才能將500 kV母線電壓控制在合理范圍之內。

3 曾經采取的措施

針對構皮灘水電站500 kV母線電壓偏高問題，烏江公司集控中心主要采取過以下措施。

(1) 保留1臺機進相運行。烏江公司集控中心根據南網總調安排，在構皮灘電站低谷時段無發電計劃時，保留1臺機并網空轉(空帶少量有功負荷)進相調壓運行方式。該方式雖然能夠將構皮灘電站低谷時段500kV母線電壓調整至電網規定的許可范圍內，但會造成構皮灘水電站機組長時間地空載或輕載運行，這樣就會導致每日增加構皮灘水電站機組的耗水量超過100萬m3，折算電量約為40萬kW·h。這樣,對構皮灘水電站的經濟運行造成了嚴重的負面影響。

(2) 停運500 kV線路調壓。在2010年以前，烏江公司集控中心通過與中國南方電網電力調度控制中心(以下簡稱“南網總調”)協調，申請總調同意構皮灘水電站低谷時段采取停一回500 kV線路的方法調整系統電壓。在多數情況下，構皮灘水電站停運一回500 kV送出線路后，500 kV母線電壓能夠降低至電網規定的許可范圍內。但采用停運一回500 kV送出線路調壓的方式會,增加構皮灘水電站的安全風險，單回線運行期間,如乘下一回500 kV送出線路再跳閘，將造成構皮灘水電站整體與系統解列,甚至是全電站失壓。正因為如此，總調值班調度員批準構皮灘水電站采用停500 kV線路進行調壓的次數不是很多，2011年以后基本沒有再使用。

4 當前存在的問題

在負荷低谷時段，貴州電網為了平衡500 kV電網過剩的無功功率，不僅是500 kV變電站低壓電抗器全部投入，還需要接入500 kV電網的發電機組所帶無功出力采取進相的方式運行。

由于考慮到單回線路運行會使構皮灘水電站安全風險大大增加，因此自2012年以后，總調不再同意構皮灘水電站在低谷時段采取停一回500 kV線路的方法調整系統的電壓。為了保證構皮灘水電站500 kV母線電壓能夠維持在正常范圍內，總調安排構皮灘水電站在低谷時段至少應保留1臺機帶低負荷并網運行調壓。而這種調壓方式對構皮灘水電站的經濟運行非常不利。

通過對構皮灘水電站2013年7月11～14日運行數據進行統計,發現在高峰時段,全電站的總出力在2 000 MW及以上時，平均發電耗水率為2.34 m3/kW·h；在低谷時段，全電站的總出力約60 MW運行時，電站的平均發電耗水率為2.68 m3/kW·h，亦即低谷時段的發電耗水率比高峰時段的高0.34 m3/kW·h。按照構皮灘水電站每天低谷時段和平段開機10 h以配合電網的調壓計算，日增發電耗水量為22.1萬m3，折算成電量為9.44萬kW·h，所造成的直接經濟損失超過2.5萬元。烏江公司每年因此而造成的經濟損失超過400萬元。

5 措施和建議

為了使有限的水能資源能夠得到充分利用，建議考慮在構皮灘水電站500 kV母線上加裝高壓電抗器，以補償500 kV輸電線路電容和吸收線路所產生的充電功率，徹底解決構皮灘水電站500 kV母線電壓偏高的問題。

構皮灘水電站兩回500 kV送出線路皮施甲線、皮施乙線的線路長度分別為78 km，且均為4×LGJ-630/45型導線，兩回線路充電無功功率分別為85 Mvar。根據構皮灘水電站夜間機組進相120 Mvar即可保證500 kV母線電壓在正常范圍的實際情況，建議可在常用的500 kV 3種容量電抗器(120,150,180 Mvar)中選擇一種。至于高壓電抗器的型號和安裝地點，可通過與南網總調商議后、征求設計單位的意見進行選擇。

工程投資可以參考廣西巖灘電站500 kV巖平線工程，由中國南方電網公司和烏江公司共同分攤。

6 效益預測

據粗略估計，構皮灘水電站加裝高壓電抗器工程的總投資為3 500萬元。按不加裝高抗每年經濟損失為400萬元計算，用9 a的時間, 可以將投資以減少損失的方式補回來。9 a以后，每年的節水增效將超過400萬元。

構皮灘水電站實施加裝高壓電抗器工程以后，每年可節水增發電量超過1 500萬kW·h，將其折算成標煤，為0.6萬t，可減少二氧化碳排放1.5萬t，減少二氧化硫排放0.05萬t，顯然,社會效益巨大。

7 結 語

構皮灘水電站自2009年投產發電以來，存在低谷時段或小方式運行情況下500 kV母線電壓偏高的問題，曾經使用過開機進相運行和停運500 kV線路方式來調壓的措施。然而，考慮到電網的安全風險，不能繼續使用停運500 kV線路的調壓方式。目前使用的開機進相運行調壓方式,造成構皮灘水電站發電耗水率增加，嚴重影響到了電站的經濟運行。因此,建議考慮在該電站加裝高壓電抗器，以徹底解決其500 kV母線電壓偏高的問題，同時，也可以減少電站不必要的水量損耗，促使烏江梯級水電站節能降耗，為使烏江梯級水電站充分利用好有限的水力資源，實現發電效益最大化創造有利條件。

(編輯:趙秋云)

2015-04-09

簡永明，男，貴州烏江水電開發有限責任公司水電站遠程集控中心,工程師.

1006-0081(2015)04-0070-02

TM83;TK737

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