株洲电厂1×310MW机组接入方案优化研究

张武军，王二林，邓志奇

(湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

1 概述

湖南大唐华银株洲电厂位于株洲市石峰区，现有发电装机2×310MW(电厂一期2×125MW机组已关停)，采用发电机—变压器—线路组单元接线方式，通过两回220kV线路接至距电厂5km的叶子冲220kV变电站，是株洲市区电网乃至长株潭负荷中心的重要支撑电源。

根据电网建设安排，原通过500kV电压等级接入电网的湘潭电厂3#机组(1×600MW)将于2012年降压至220kV后接入白马垅220kV变电站。届时，白马垅、叶子冲220kV变区域电源富余，且云田～白马垅双回线路已改造为LGJ—2×500的线路，该区域220kV电网供电能力及供电可靠性都较强；而云田～桂花双回线路(Ⅰ、Ⅱ线分别为LGJ—400, LGJ—2×400)潮流一直较重，不满足“N－1”校核，由于株洲电厂一期已关停，考虑现有机组起备电源接入螃蟹嘴220kV变后，将进一步加重云桂双回线路的供电压力。

株洲市拥有南车时代集团、株冶、株化等重要的用电大户，为提高株洲电网的供电能力和供电可靠性，缓解云田～桂花断面潮流输送压力，降低运行损耗，本文将对株洲电厂1×310MW机组的接入系统方案进行优化调整研究，并对调整前后系统的供电可靠性、稳定水平及运行网损进行大量的计算和深入的比较分析，研究结果表明：通过利用电厂一期～桂花(至螃蟹嘴段)线路对电厂1×310MW机组的接入方案优化调整后，可实现其电能的就地消纳，大大提高株洲电网的供电可靠性和运行经济性，远景适应性良好。

2 株洲电网发展概况及实施方案分析

2.1 株洲电网发展概况

2012年，株洲电网规划新建星城～古亭Ⅱ回500kV线路，以提高湖南500kV电网“北电南送”通道的供电能力，加强株洲电网结构，提供株洲电网供电可靠性。

2011年，株洲电网已投产螃蟹嘴、醴陵北220kV变，分别通过将电厂一期～桂花双回220kV线路电厂侧改入螃蟹嘴变和将云田～滴水井线路剖入醴陵北变接入系统。2012～2015年株洲电网还将规划新建渌南、龙溪、攸东、河西中心等220kV变电站，届时株洲电网的供电能力和供电可靠性将进一步提高。

2.2 株洲电厂改接实施方案分析

云田～白马垅双回220kV线路已改造为LGJ—2×500的大截面导线，考虑湘潭电厂3#机组(1×600MW)降压接入白马垅220kV变电站后，白马垅、叶子冲220kV变区域电源富余，供电能力及供电可靠性都较强；而云田～桂花双回220kV线路潮流较重，不满足“N－1”校核，在考虑株洲电厂起备电源接入螃蟹嘴220kV变后，将进一步加重云桂双回的供电压力。

为缓解云桂双回的供电压力，提高株洲电网供电能力和供电可靠性，降低系统网损，可考虑对株洲电厂1×310MW机组的接入系统方案进行优化调整，结合电厂周边电网现状及规划，对其可接入点分析如下：

(1)螃蟹嘴变：2011年投产，位于电厂东北方向约5km，可就近利用现有电厂一期～桂花(至螃蟹嘴段)线路将电厂1×310MW机组改接入螃蟹嘴变，工程一次投资较小，实施方便，可有效减轻云桂双回线路潮流，缓解其供电压力，减小运行损耗。

(2)团山变：1998年投产，位于电厂东南方向约22km，且需穿越株洲市中心城区，工程一次投资较大，实施较困难；由于团山变处于古亭500kV变供区，近期由古亭变主供，远景古亭变与云田变开环后直接由古亭变供带，电厂1×310MW机组改接入团山变无法有效缓解云桂双回的供电压力。

(3)河西中心变：规划于2014年投产，位于电厂以南约8km，与株洲电厂间有湘江相隔，且需穿越株洲市中心城区，工程实施困难；中心变规划以终端变型式接入王家坪变，而王家坪变串接在云田～白马垅～叶子冲～王家坪～古亭链式网络中，电厂1×310MW机组改接入中心变丝毫不能减轻云桂双回的供电压力。

综合考虑，株洲电厂1×310MW机组接入方案调整为改接入螃蟹嘴变可有效降低系统网损，缓解云桂双回的供电压力，且投资较小，实施方便。工程具体实施方案如下：

图1 2014年株洲电网局部规划接线示意图

株洲电厂1×310MW机组仍采用单元接线方式，将电厂一期～桂花(至螃蟹嘴段)1回线路更换为耐热导线(达到LGJ—2×300输送容量)后接入螃蟹嘴变，新建线路采用LGJ—2×300，改接后方案示意图见图2。

图2 株洲电厂1×310MW机组改接后方案示意图

3 株洲电厂1×300MW机组改接前后计算比较

3.1 线路“N－1”校核分析

2012年、2014年、2015年改接方案实施前后正常方式及云田～桂花Ⅱ线“N－1”情况下的计算结果见表1。

表1 2012年、2014年、2015年“N－1”计算结果(MW)

由计算结果可知，在株洲电厂1×310MW机组改接前，正常时各种方式下云桂双回潮流均较重；云桂Ⅱ线(LGJ—2×400)退出运行的各计算方式下，云桂Ⅰ线均出现过载，不能满足“N－1”校核。当电厂1×310MW机组改接入螃蟹嘴变后，正常情况下云桂双回潮流大大减轻；云桂Ⅱ线退出运行时，各计算方式下均未出现过载。

3.2 系统网损比较分析

2012年、2014年、2015年改接方案实施前后系统网损计算结果见表2。由计算结果可知，相比于电厂1×310MW机组改接前，2012、2014、2015年大负荷方式下，系统网损分别降低约1.558MW、0.603MW、1.699MW。将株洲电厂1×310MW机组接入方案调整接至螃蟹嘴变后，其电能可实现就地消纳，系统网损大大降低。

表2 2012年、2014年、2015年网损比较(MW)

3.3 稳定水平分析

(1)功角稳定分析

根据计算，2012年、2014年、2015年株洲电厂1×310MW机组接入系统方案调整前后近区功角稳定水平相当，各种情况下除电厂机组单回送出线路三相故障时，机组与系统解列外，其余线路故障时，系统均能保持稳定。

(2)系统电压稳定分析

电压稳定计算主要针对湖南电网稳定问题较为突出的鹤岭主变500kV侧三相故障时，考核湘南电网末端水湾、濂溪220kV母线电压水平，2012年、2014年、2015年计算结果分别见表3～表5。

表3 2012年系统末端电压稳定情况(p.u)

表4 2014年系统末端电压稳定情况(p.u)

表5 2015年系统末端电压稳定情况(p.u)

2012年株洲电厂改接前，鹤岭主变高压侧三相故障时，水湾/濂溪220kV母线电压1s时恢复为0.98/1.01p.u；电厂改接后，水湾/濂溪220kV母线电压1s时恢复为0.99/1.02p.u。

2014年株洲电厂改接前，鹤岭主变高压侧三相故障时，水湾/濂溪220kV母线电压1s时恢复为1.07/1.07p.u；电厂改接后，水湾/濂溪220kV母线电压1s时恢复为1.08/1.08p.u。

2015年株洲电厂改接前，鹤岭主变高压侧三相故障时，水湾/濂溪220kV母线电压1s时恢复为0.58/0.65p.u；电厂改接后，水湾/濂溪220kV母线电压1s时恢复为0.59/0.66p.u。

由比较分析可知，将株洲电厂3#机组接入方案调整为接至螃蟹嘴变后，湖南电网的电压稳定水平略有提高。

4 综合比较分析

根据潮流、稳定计算结果，综合考虑，株洲电厂1×310MW机组接入系统方案调整后具有以下优点：

(1)缓解云田～桂花断面潮流输送压力，提高株洲电网的供电可靠性；

云田变(2×750MVA)位于株洲电网北部，设计终期规模2×750MVA。云田变汇集了长沙特高压和湘西北与湘中的西电东送潮流，向湘南转送，株洲220kV电网受到南送潮流挤压。目前，承担株洲北部电能南送主要通道的云田～桂花Ⅰ、Ⅱ线潮流较重，其中云桂Ⅰ线截面较小，仅为LGJ—400。

根据相关潮流计算，若维持株洲电厂3#机组接入叶子冲变不变，2012年云桂Ⅱ线“N－1”方式下，云桂Ⅰ线南送潮流达302MW，而LGJ—400极限输送功率235MW，不满足“N－1”校核；2015年湘潭东500kV变投产后，云桂Ⅱ线“N－1”时，云桂Ⅰ线南送潮流达298MW，仍不满足“N－1”校核。若将株洲电厂3#机组接入方案调整为改接至螃蟹嘴变，不同水平年时正常情况下云桂双回南送潮流均大大减轻；云桂Ⅱ线退出运行后，各计算方式下云桂Ⅰ线均未出现过载，均满足“N－1” 校核。

将株洲电厂现有3#机组(1×310MW)接入系统方案优化调整为改接至螃蟹嘴变，可以缓解云田～桂花断面输送潮流压力，提高株洲电网的供电能力和供电可靠性，“十二五”期间可不需对云桂Ⅰ线进行改造，从而延缓其改造时序。

(2)优化电源布局，提高电厂运行经济性；

目前，株洲电厂2×310MW机组均接至叶子冲变。2012年湘潭电厂3#机组(1×600MW)降压接入白马垅220kV变电站后，叶子冲变、白马垅变接入电源装机达到1220MW。2010年叶子冲和白马垅变供带区域最大负荷为606MW(包含叶子冲变、白马垅变和株冶I、II负荷)，预计2015年最大负荷为860MW，“十二五”期间该区域接入电源相较于负荷具有较大富余，且云田～白马垅双回220kV线路于2009年进行改造为LGJ—2×500的大截面导线，云田～白马垅断面供电能力和网络结构得到大大加强与完善。而云田～桂花Ⅰ线于1994年投产，截面仅为LGJ—400，供电能力受限，供电可靠性较低。

株洲电厂3#机组改接至螃蟹嘴变后，电源点分布更加合理，也可适当提高株洲电厂机组的利用小时数，从而提高电厂运行经济性。

(3)实现机组电能的就地消纳，降低系统网损，提高电网运行的经济性；

2015年湘潭东500kV变投产后，湘潭电厂3#机组～白马垅220kV线路将剖进新建的湘潭东500kV变，同时将叶子冲～白马垅220kV线路剖进新建的湘潭东500kV变，形成湘潭电厂～湘潭东、湘潭东～叶子冲双回、湘潭东～白马垅双回220kV线路。届时，叶子冲变和白马垅变均纳入湘潭东变的供电范围，若维持株洲电厂3#机组接入方案不变，则株洲电厂将纳入湘潭电网，造成株洲城区电网无重要电源点支撑的局面，严重影响株洲电网的供电可靠性。

将株洲电厂3#机组接入方案调整接至螃蟹嘴变后，由于株洲电网的螃蟹嘴变及附近区域可基本消纳该机组的电能，机组直接接入螃蟹嘴变电站可避免株洲电厂大部分电能往北送至云田变后，再返送至桂花、螃蟹嘴变消纳，网损较小。

通过将株洲电厂1×310MW机组接入系统方案进行优化调整，可实现其电能在螃蟹嘴变近区就地消纳，避免潮流迂回，大大降低系统网损，提高电网运行的经济性。

(4)电厂接入系统优化调整方案一次投资较小，实施方便易行，远景适应性好。

株洲电厂1×310MW机组接入方案优化调整为改接至螃蟹嘴变，可就近利用现有电厂一期～桂花(至螃蟹嘴段)双回220kV线路，将其中1回更换为耐热导线后改接入螃蟹嘴变来实现，一次投资相对较小，方案实施简便易行，具有良好的可操作性。

从远景来看，株洲电厂2台310MW机组分别接入湘潭东变和云田变供电区，远景适应性好。

5 结论

本文基于株洲电网现状及规划，对株洲电厂3#机组(1×310MW)提出了一种兼具可操作性和技术经济优势的接入系统优化调整方案，并对调整前后方案的供电可靠性、系统稳定水平及运行网损进行大量计算和深入的比较分析，研究结果表明：通过利用电厂一期～桂花(至螃蟹嘴段)线路对电厂1×310MW机组接入方案进行优化调整，投资较小、实施方便，可实现其电能的就地消纳，大大提高株洲电网的供电可靠性和运行经济性，优化电源布局，延缓云桂Ⅰ线的改造时序，具有良好的可行性和显著的技术、经济优势。

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