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(zhǎng)度約12km；方案二，新建一回35kV線路T接臨中線，線路長(zhǎng)度約3km；方案三，新建1回35kV線路接入竹溪變電站，線路長(zhǎng)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(kù)位于長(zhǎng)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(kù)工程主要由水庫(kù)樞紐工程、灌區(qū)工程及電站工程三部分組成。天白水庫(kù)工程為Ⅲ等中型工程，水庫(kù)總庫(kù)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(yáng)河左岸的譚家祠堂處。

壓力前池位于映陽(yáng)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(zhǎng)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(yáng)河左岸的譚家祠堂處，上距天白水庫(kù)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(yáng)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(guó)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(zhǎng)，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(guó)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(kù)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(kù)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(kù)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(kù)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(kù)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(kù)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(zhǎng)度約12km，接入系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1 天白水庫(kù)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)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(kù)余水電站接入系統(tǒng)方案二

圖3 天白水庫(kù)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(zhǎng)，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(zhǎng)，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?。环桨付淖?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(kù)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(yǔ)

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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[2]魏力.關(guān)于抽水蓄能電站接入系統(tǒng)的研究[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2014：3.

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作者簡(jiǎn)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。

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1004-7344（2016）28-0162-02

2016-9-18