開縣余水電站接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究

皮川江

（重慶亞太電力勘察設(shè)計(jì)有限公司重慶渝北401147）

開縣余水電站接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究

皮川江

（重慶亞太電力勘察設(shè)計(jì)有限公司重慶渝北401147）

針對(duì)開縣余水電站接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本文提出了3種接入方案。方案一，新建1條35kV線路接入中和站，線路長度約12km；方案二，新建一回35kV線路T接臨中線，線路長度約3km；方案三，新建1回35kV線路接入竹溪變電站，線路長度約14km。現(xiàn)針對(duì)這三種方案進(jìn)行了潮流計(jì)算、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估，最終確定方案一為最佳方案。

水電站；接入系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案

1 引言

水電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，是使水電站建成后，能將電能安全、經(jīng)濟(jì)、合理地送往電力系統(tǒng)，充分發(fā)揮水電效益，并為電站電氣設(shè)計(jì)提供依據(jù)。接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電站的動(dòng)能、水工、機(jī)電及電網(wǎng)、電力用戶等有密切關(guān)系。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，必須充分考慮到水電站各方面的技術(shù)問題，進(jìn)行合理的接入規(guī)劃處理。

2 開縣余水電站概況

天白水庫位于長江水系小江支流南河的二級(jí)支流青竹溪上，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有灌區(qū)農(nóng)村人畜飲水和發(fā)電等綜合效益的中型水利工程。天白水庫工程主要由水庫樞紐工程、灌區(qū)工程及電站工程三部分組成。天白水庫工程為Ⅲ等中型工程，水庫總庫容1047萬m3。

余水電站主要由壓力前池、壓力管道和廠區(qū)樞紐組成，壓力鋼管與位于右干渠柏林支渠尾端的壓力前池連接，廠區(qū)位于映陽河左岸的譚家祠堂處。

壓力前池位于映陽河下游河段左岸斜坡的中上部的單一的緩坡地形上，由池身段、溢流堰及泄水渠、進(jìn)水室、沖砂管五部分組成。前接柏林支渠引水隧洞出口，后接壓力管道進(jìn)口。電站設(shè)計(jì)引用流量2×0.335m3/s，前池長104.79m，最大寬度11.0m。前池總?cè)莘e約為875m3，其中有效容積約290m3。

余水電站位于臨江鎮(zhèn)映陽河左岸的譚家祠堂處，上距天白水庫攔河壩8.8km，下距臨江鎮(zhèn)5.2km，距開縣城區(qū)約27.3km，廠區(qū)對(duì)岸有鄉(xiāng)村公路通過，交通較便利。余水電站設(shè)在右干渠柏林支渠尾端映陽河左岸譚家祠堂處，電站裝機(jī)1×6300kW，主接線為單元接線。

3 余水電站建設(shè)必要性

3.1 符合可持續(xù)原則，實(shí)現(xiàn)國家能源戰(zhàn)略

目前，人類社會(huì)的能源消耗主要以煤炭、石油等一次能源為主，一次能源儲(chǔ)量有限，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速增長，能源需求量日益增大，供應(yīng)不足已逐漸顯現(xiàn)，可再生能源的開發(fā)和利用是主要解決途徑之一。水能資源是取之不盡、用之不竭的可再生能源，是環(huán)境效益最好的電源之一，符合國家能源發(fā)展戰(zhàn)略。

3.2 優(yōu)化片區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

天白水庫余水電站建成投入系統(tǒng)運(yùn)行，可在一定程度上緩解系統(tǒng)供電壓力，由于余水電站是水庫發(fā)電，電力較為恒定。接入中和電站后，能為電網(wǎng)提供恒定的電力，加強(qiáng)了江里片區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低了主網(wǎng)下網(wǎng)電力。

3.3 減少江里片區(qū)電網(wǎng)損耗

目前，開縣電網(wǎng)現(xiàn)有水電均為徑流式小水電，無調(diào)節(jié)能力，豐枯期出力相差懸殊，系統(tǒng)枯水期電力、電量嚴(yán)重不足。天白水庫余水電站建成投運(yùn)后，可以為開縣電網(wǎng)提供恒定可靠的電力以滿足電網(wǎng)負(fù)荷的需求，其產(chǎn)生的電量可送入電網(wǎng)，作為電量補(bǔ)充，減少開縣電網(wǎng)電力缺額。

4 開縣余水電站接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較分析

4.1 接入電壓等級(jí)

根據(jù)《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，總?cè)萘糠秶鸀?～8MW的電源并網(wǎng)電壓等級(jí)宜選擇10kV，8～30MW的電源并網(wǎng)電壓等級(jí)宜選擇35kV/66kV。天白水庫余水電站總裝機(jī)6.3MW，根據(jù)《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定宜接入10kV電壓等級(jí)，但根據(jù)余水電站周邊電網(wǎng)情況可知，距離電站最近的35kV臨江站已無10kV間隔且無法擴(kuò)建，距離最近的10kV上網(wǎng)點(diǎn)35kV中和站距離超過12km，需對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行分析。

天白水庫余水電站總出力為6.3MW，用10kV電壓等級(jí)送電，導(dǎo)線截面需要選取240mm2及以上。天白水庫余水電站總出力為6.3MW，按小水電發(fā)電功率因數(shù)0.95考慮。若按JL/G1A-240導(dǎo)線送出，由《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以查到JL/G1A-240線路阻抗為：r+jx=0.11+j0.88，按電廠出口端功率因數(shù)0.95運(yùn)行，S=6.3MW+j2MVar，電壓降為：

因而可知，電壓損失率為17%。所以，綜合考慮水電站裝機(jī)容量、電力消納方向、周邊電網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃情況和水電站的電力匯聚形式本工程擬采用35kV電壓等級(jí)接入系統(tǒng)。

4.2 接入系統(tǒng)方案擬定

根據(jù)業(yè)主提供電廠地理位置及其周邊電網(wǎng)情況，結(jié)合《開縣供電公司十三五配網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告》對(duì)開縣電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，擬定如下接入系統(tǒng)方案：

方案一：新建1條35kV線路接入中和站，線路長度約12km，接入系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1 天白水庫余水電站接入系統(tǒng)方案一

方案二：新建一回35kV線路T接臨中線，線路長度約3km，接入系統(tǒng)方案接線圖見圖2所示。

方案三：新建1回35kV線路接入竹溪變電站，線路長度約14km，系統(tǒng)方案接線圖見圖3所示。

4.3 接入方案的比較

4.3.1 技術(shù)比較

（1）潮流計(jì)算

①計(jì)算水平年：2017年；②計(jì)算方式：豐水期大方式；③負(fù)荷歸算到10kV母線，功率因數(shù)取0.95左右；④電網(wǎng)電壓控制水平：根據(jù)國網(wǎng)公司下發(fā)的相關(guān)管理規(guī)定以及技術(shù)導(dǎo)則結(jié)合重慶電網(wǎng)實(shí)際情況，重慶電網(wǎng)內(nèi)各220kV變電站220kV母線運(yùn)行電壓允許波動(dòng)范圍為系統(tǒng)額定電壓的+0～10%，110kV變電站110kV母線運(yùn)行電壓允許波動(dòng)范圍為系統(tǒng)額定電壓的-3～+7%。35kV母線運(yùn)行電壓允許波動(dòng)范圍為系統(tǒng)額定電壓的-10～+10%。

根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果，方案一、方案二與方案三，電網(wǎng)各相關(guān)線路均滿足水電站送出要求，無重載或過載線路，配合一定的無功補(bǔ)償，各變電站電壓質(zhì)量合格。就潮流分配來看，方案一直接將產(chǎn)生的電能送到中和變電站進(jìn)行消納，減少了臨中線下網(wǎng)潮流，減少了潮流迂回，降低了電網(wǎng)損耗。方案二T接臨中線，該方案實(shí)施時(shí)將改變?cè)须娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)降低臨江站和中和站供電可靠性，調(diào)度靈活性也較差。方案三電能通過長距離輸入竹溪站后，無法減輕竹溪110kV供區(qū)35kV線路下網(wǎng)潮流，造成潮流迂回，電網(wǎng)損耗較大。

圖2 天白水庫余水電站接入系統(tǒng)方案二

圖3 天白水庫余水電站接入系統(tǒng)方案三

（2）方案路徑比較

根據(jù)余水電站周邊地形地貌，結(jié)合該片區(qū)現(xiàn)狀及遠(yuǎn)景用地規(guī)劃分析，方案一線路路徑雖然較方案二長，但線路路徑為原始地貌，架空線路走廊容易落實(shí)，協(xié)調(diào)難度較小，可實(shí)施性較強(qiáng)。方案二為T接線路，路徑較容易實(shí)施。方案三由于線路路徑最長，需穿越臨江鎮(zhèn)業(yè)園區(qū)，線路需繞行較遠(yuǎn)，協(xié)調(diào)難度較大。

因此，根據(jù)線路路徑方案比較，方案一與方案二較優(yōu)。

4.3.2 經(jīng)濟(jì)比較

（1）送變電工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

方案經(jīng)濟(jì)比較采用的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)參考電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院有關(guān)火電、送電和變電工程限額設(shè)計(jì)指標(biāo)以及重慶電網(wǎng)近期輸變電工程造價(jià)實(shí)際情況。本報(bào)告采用的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。

表1 輸變電工程設(shè)備造價(jià)表

（2）各方案工程量對(duì)比如表2所示。

（3）各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

根據(jù)全壽命周期理念對(duì)不同方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，運(yùn)用最小費(fèi)用法得到方案年費(fèi)用差如表3所示。

4.3.3 接入方案綜合比較

綜上所述，根據(jù)以上余水電站接入系統(tǒng)各方案的對(duì)比分析可知，方案一線路路徑容易選取，總造價(jià)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)較低，電能直接送到中和變電站消納，減少臨中線下網(wǎng)潮流，網(wǎng)損最小；方案二改變?cè)瓉黼娋W(wǎng)運(yùn)行方式，降低了片區(qū)電網(wǎng)供電可靠性；方案三投資最高、線路路徑需穿越規(guī)劃園區(qū)，協(xié)調(diào)難度很大。綜合各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦方案一作為本次天白水庫余水電接入方案即為新建1條35kV線路接入中和變電站。

表2 各方案主要設(shè)備量比較

表3 各方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

5 結(jié)語

本文探討了開縣余水電站接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定，針對(duì)所提出的三個(gè)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益等方面的綜合比較，方案一中線路路徑容易選取，總造價(jià)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)較低，電能直接送到中和變電站消納，減少臨中線下網(wǎng)潮流，網(wǎng)損最小，屬于最佳方案。

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[3]靳小喜，陳清鶴.110kV終端變電站接入系統(tǒng)過渡方案分析[J].綠色科技，2014（3）：269～271.

作者簡歷：皮川江（1978-），男，大學(xué)本科，主要從事輸變電工程勘察設(shè)計(jì)工作。

TV734.3

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1004-7344（2016）28-0162-02

2016-9-18