黄金峡泵站、电站接入电力系统规划及主变压器调压方式的选择

解新民

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

黄金峡泵站、电站接入电力系统规划及主变压器调压方式的选择

解新民

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

黄金峡水利枢纽地点位于汉江上游峡谷段陕西南部汉中盆地以东的洋县境内，为陕西省引汉济渭工程的2个水源地之一，工程由拦河坝、泄洪建筑物、升船机、水电站及扬水泵站等组成，工程的主要任务是拦河蓄水，雍高水位，结合发电。

黄金峡泵站为黄金峡水利枢纽的重要组成部分，地点位于黄金峡水库枢纽坝后左岸，为引汉济渭工程的扬水泵站，该工程的主要任务是由汉江黄金峡水库向关中调水，全年调水总量9.65亿m3，泵站最大设计流量70m3/s，初拟安装立式单级单吸离心泵6台，单机流量11.67m3/s，配套额定功率18.5MW，额定电压13.8kV，额定功率因数为0.9（超前）的立式同步电动机7台，运行方式为六运一备，泵站总额定装机容量129.5MW，总额定运行容量111MW,泵站的年最大负荷利用小时3459h。

黄金峡电站位于黄金峡水利枢纽坝后右岸泵站下游，安装立式轴流转浆式水轮发电机组3台，单机额定容量45MW,额定电压13.8kV,额定功率因数0.85，电站总装机容量135MW，2020年电站年最大装机利用小时数约3015h，年发电量1.071亿kW·h，2030年电站年最大利用小时约2690h,年发电量3.632kW·h。

黄金峡泵站及电站均位于枢纽坝后同一厂房布置公用一座110kV升压站,并统一运行管理。

1 供电系统

1.1 汉中东部电网现状

汉中电网以汉中330kV联络变电所为中心分为东部电网和西部电网两大部分。东部电网以洋县为中心，通过2回110kV线路分别与安康石泉水电站和关中周至变相连接，通过330kV喜—洋线，汉—洋线分别与喜河水电站和汉中330kV联络变电所相连接。关中与汉中之间通过两回330kV线路相连接，电网的输送容量，完全可以保证汉中东部地区的用电负荷发展的需求。

根据调查，目前汉中东部电网最大负荷约110MW，根据负荷预测，至十二五末，汉中东部电网用电负荷将达240MW，加上新建的黄金峡泵站最大有功的111MW负荷，总用电负荷将达351MW。按照电力部门的规划,洋县330kV变电所近期安装2台容量为240MV·A的变压器,远期安装3台容量为240MV·A的变压器,因此，从变电所容量来看，供电能力完全能满足泵站用电需求。

1.2 规划设计的原则

1）该工程属于从汉江向关中地区工业及城市大型调水工程，其泵站等别为Ⅰ等大（1）型重要泵站，可靠性要求高，中断供电将影响泵站的正常运行。故该工程用电负荷等级为二级，根据供配电系统设计规范(GB50052-2009)的要求，二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。同时供电的两回及以上供配电线路中，当有一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。

2）供电系统的规划设计仅按黄金峡水利枢纽的用电负荷进行设计，不考虑地方电力负荷，并按水利部门统一管理设计。

3）泵站的无功功率采取就地平衡的原则，泵站功率因数根据《全国供用电规则》及《功率因数调整电费办法》的要求取0.9。

1.3 用电负荷特性

电力负荷是决定电力系统规划设计、运行、送电、变电的布点、布局的主要依据之一。

泵站电力负荷主要由水泵电动机组成，由于泵站流量变化不大，水泵一般都在额定负荷运行，功率变化小。泵站电力负荷将在系统负荷曲线的基荷部分运行，有相当长的时间需要占用电厂的保证出力。

1.4 泵站及电站的运行方式

1）黄金峡电站全年有1台机运行，丰水期有3台同时运行。

2）黄金峡泵站全年运行。

2 供电规划

2.1 供电规划方案

根据地区电网现状及用电负荷特性确定由洋县变110kV母线出线供电，供电距离43km。

2.2 导线截面的选择

1）黄金峡电站送出需要的导线截面计算公式[2]

式中，S为导线截面，mm2；P为送电容量，kW，取135000kW；UN为线路的额定电压，kV；J为经济电流密度，A/mm2，取1.15；cos φ为线路负荷的功率因数，取0.85。经计算，S=724.88mm2。

故1回LGJ—2×400或2回LGJ-400导线可满足电站电力送出需求。

2）黄金峡泵站运行时，采用双回路供电，每回路按承担泵站全部负荷设计，故每回线路最大输送111MW，需要的导线截面计算公式同上，式中，P取111000kW；UN取110kV；J取1.15A/mm2；cos φ取0.9，经计算S=562mm2。

3）黄金峡枢纽作为供水，泵站等作用始终处于首位，发电作用放在次要位置，故导线的选择应为满足泵站。选用2回LGJ—2×300导线可满足泵站供电要求，同时电站电力送出的供电要求。

3 不同运行工况下母线电压计算

3.1 系统电网及等值电路

系统电网及等值电路见图1。

3.2 计算方法

由已知负荷功率Pf+jQf及系统额定电压，可首先按由终端到始端的功率方向，分别进行变压器损耗，电容功率、线路功率损耗等计算之后，即可求得始端功率S1。再按S1、U1及各点实际电压从始端到终端进行电压损耗计算，即可求得终端的电压Uf。

3.3 计算结果

经计算正常运行时，一回线路带1台主变运行，每台主变在带3台电动机运行工况下，黄金峡变电站110kV母线电压为额定电压的95.39%，泵站主变压器分接头取－6×1.25%，电动机母线电压能达到额定电压，电动机能正常运行。

图1 电网及其等值电路图Fig.1 Power grid and its equivalent circuit diagram

1 回线路故障情况下，1回线路带1台主变运行，每台主变在带6台电动机运行工况下，同步机功率因素提高至0.95时，黄金峡变电站110kV母线电压为额定电压的91.5%，泵站主变压器分接头取－8×1.25%，电动机母线电压能达到额定电压的96.5%，满足电动机端电压±5%额定电压的运行要求。

黄金峡泵站停运时，黄金峡电站3台机全部发电运行，1回线路送出，洋县变在夏季最小运行方式时（母线电压115.663kV[3]），黄金峡110kV母线电压122.789kV，黄金峡发电机升压变分接头取＋5×1.25%，发电机端电压能维持在额定电压运行。

黄金峡泵站6台机全部运行时，黄金峡电站一台机发电运行，1回线路供电时，洋县变在夏季最大运行方式时（母线电压111.709kV[3]），黄金峡110kV母线电压维持105.14kV，发电机升压变分接头取－7×1.25%，发电机出口电压能维持在额定电压运行，此时泵站可以正常运行。

4 结语

1）黄金峡枢纽变电站采用2回线路接入洋县变电站110kV母线运行，导线截面为LGJ－2×300，输送距离43km。

2）黄金峡泵站主变压器需选用三相带负荷调压的降压型变压器，电压比（110±8×1.25%）/13.8kV，电动机母线电压能满足各种运行工况要求。

3）鉴于黄金峡110kV母线电压偏移大，为保证黄金峡电站、泵站的正常运行，黄金峡电站主变压器宜选用三相带负荷调压的升压型变压器，电压比（121±8×2.5%）/13.8kV。

4）目前本工程尚处于前期方案研究阶段，具体的供电形式及主变调压方式有待于进一步研究。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50052-2009供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[2]西安交通大学.电力工程[M].北京：水利电力出版社,1984.

[3]陕西电力调度中心.2010年度陕西电网运行方式[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

辐射状的开式电网潮流计算是单一供电网络规划中的一个基本内容，较之回路闭合的闭式电网来说，潮流计算要简单。一般工程中常从输电线路始端、终端的功率、电压4个参数中选取其中2个参数求出其余参数。根据黄金峡电站、泵站的不同运行方式，初步确定的导线截面，对不同工况下系统网络各节点的功率、电压进行了的计算，确定了黄金峡泵站及电站主变压器的调压方式。

系统规划；潮流计算；主变压器；调压方式

1674-3814（2011）11-0069-03

TV62

B

2011-11-08。

解新民（1963—），男，高级工程师，主要从事电气一次设计工作。

（编辑 李沈）