四川省大渡河安谷水电站接入系统调整方案研究

杨 有 清, 杨 天 亮

(1.四川西星电力科技咨询有限公司，四川 成都 610041；2.中国水电建设集团圣达水电有限公司，四川 乐山 614013)

安谷水电站位于四川省乐山市，为大渡河干流梯级开发中的最后一级。电站装机容量为772 MW(4×190 MW+12 MW)。

2008年，四川省电力公司批复了安谷水电站接入系统方案。四川省电力公司的批复有效期为两年，而因安谷水电站建设推迟，该批复已过期。原《四川省大渡河安谷水电站接入系统方案设计报告》是基于《乐山电网“十一五”规划优化调整报告》和《四川省“十一五”电网规划设计及2020年目标网架规划》的网架编制的。2010年，四川省电力公司组织编写了《四川省电网“十二五”发展规划报告》和《乐山电网“十二五” 发展规划报告》，报告对四川和乐山电网的2015年和2020年规划网架进行了调整，并且岷江航电的犍为、东风岩和老木孔电站(总装机约1 175.4 MW)也将在“十三五”期间接入嘉州500 kV站或嘉州500 kV站附近的220 kV变电站，因此，不宜再将安谷水电站接入500 kV嘉州变电站供电区域。

基于上述变化，有必要重新研究安谷水电站的接入系统方案。

1 接入系统调整方案

1.1 送电方向

笔者对乐山电网2011～2015年逐年进行了供电平衡，平衡结果表明：大渡河安谷水电站建成投产后，补充了乐山电网逐年增大的电力缺额，从而减小了从四川主网下网的电力。从地理位置看，安谷水电站地处乐山电网负荷中心区域的乐山市区、峨眉山市附近，安谷水电站应就近考虑接入乐山电网，在乐山电网内消纳。

1.2 出线电压等级和回路数

由于安谷水电站已经完成了项目核准，国家发展和改革委员会文件批复：安谷水电站以220 kV电压接入四川电网。故此次调整方案中出线电压等级仍采用220 kV。根据电站装机容量，建议电站采用2～4回220 kV线路接入电网。

1.3 并网点分析

嘉州500 kV站短路电流较高、主变容量压力较大，安谷水电站不宜再接入嘉州500 kV变电站供区。而南天500 kV站供区是负荷中心，目前南天500 kV站丰水期和枯水期主变均为下网。因此，安谷水电站可考虑就近在南天500 kV站的供区消纳。

安谷水电站周围可以选择的并网点有南天500 kV变电站、城西220 kV变电站、松林220 kV变电站和绿心220 kV变电站。南天500 kV变电站220 kV间隔已经全部安排完毕，经现场踏勘得知：南天500 kV变电站站外可以征地扩建两个220 kV间隔。城西220 kV变电站已经完成了可行性研究报告，计划2015年投产，220 kV间隔本期3回，终期6回。松林220 kV变电站220 kV间隔共8回，已用6回。绿心220 kV变电站目前处于规划阶段。

1.4 调整方案的拟定

通过以上对送出方向、出线电压等级、出线回路数和并网点的分析拟定了以下三个方案(图1、2、3)。

方案一：安谷水电站出两回220 kV线路接入南天500 kV变电站，导线型号为LGJ-2×720，长度约15 km。

方案二：安谷水电站出两回220 kV线路接入南天500 kV变电站，导线型号为LGJ-2×400，长度约15 km；另外，出两回220 kV线路接入城西变电站，导线型号为LGJ-2×400，长度约10 km。

方案三：安谷水电站出两回220 kV线路接入绿心220 kV变电站，导线型号为LGJ-2×400，长度约20 km；另外，出两回220 kV线路接入松林220 kV变电站，导线型号为LGJ-2×400，长度约12 km。

2 经济与技术性比较

根据对潮流、施工可行性、可靠性及综合经济性等多方面进行分析比较可知：

(1)安谷水电站位于乐山电网负荷中心，方案一、二中安谷水电站将电力送至南天500 kV变电站就近消纳，安谷水电站出力的变化对乐山电网的影响相对较小，三个方案中方案一、二均相对较好，方案三最差。

(2)安谷水电站～绿心220 kV变电站线路没有通道，从方案施工可行性看：方案一、二可行，方案三不可行。

(3)方案二中，安谷水电站、城西220 kV站和南天500 kV变电站形成小环网，方案二是三个方案中送电可靠性最高的。

(4)方案一、二中安谷水电站直接或通过小环网将电力送至南天500 kV站，与其它220 kV变电站没有直接的电气联系，使乐山电网结构清晰、简单，乐山电网运行更可靠、灵活，并且有利于今后乐山电网220 kV网络解环运行。而方案三中安谷水电站接入乐山220 kV电网中，使乐山220 kV电网结构变得复杂，增加了运行的难度。由此可见：方案一、方案二使乐山电网总体网络结构优于方案三。

(5)三个方案中方案一投资最省，综合经济性相对最好。

图1 安谷水电站接入系统调整方案一

图2 安谷水电站接入系统调整方案二

图3 安谷水电站接入系统调整方案三

因此，推荐方案一为安谷水电站接入系统方案。

3 潮流计算

潮流计算结果表明：2015年丰水期，南天500 kV站、嘉州500 kV站主变满足N-1，各条220 kV线路满足N-1。2015年枯水期南天500 kV站、嘉州500 kV站主变不满足N-1，沫水～南天和朱坎～南天线路不满足N-1，建议在这种检修方式下由调度转移或限制部分供电负荷。

2020年丰水期南天500 kV站、嘉州500 kV站和乐山北500 kV站主变满足N-1，沫水～南天、松林～绿心、佛光～嘉州、佛光～范坝和范坝～乐山北线路不满足N-1，沫水～松林两回线路已经超过持续极限输送容量，建议逐步在“十三五”规划中更换小截面老线路或调整电网规划网架。2020年枯水期南天500 kV站、嘉州500 kV站和乐山北500 kV站主变不满足N-1，佛光～嘉州线路不满足N-1。

4 短路计算

笔者分别对南天500 kV变电站高压、中压母线及周边相关厂站母线发生三相短路故障和单相短路故障时短路电流的大小进行了校核，计算水平年选择为2020年。计算结果见表1，通过计算可以看出：

2020年相关母线三相短路电流均在断路器的遮断容量以内。2020年南天500 kV站中压母线发生单相故障时，短路电流超过了断路器遮断容量，必须采取措施加以限制。目前通用的办法有分母运行、解环、中性点加小电抗等方式。分母运行和220 kV电网解环运行虽然能够有效降低短路电流，但同时也大大限制了电网运行方式，降低其安全可靠性。因此，笔者建议：采用中性点安装小电抗的方式加以解决。

经计算，南天500 kV变电站每台主变中性点各安装16 Ω小电抗后，能将南天500 kV站中压侧的单相短路电流限制在50 kA以内。

5 稳定计算

安谷水电站水头低、流量大，电站采用轴流式机组。由于发电机组已经订货，根据厂家提供的发电机参数，机组次暂态电抗Xd’=0.33(不饱和值)，惯性时间常数Tj=7.16 s。由于多种原因，机组参数已无法修改。惯性时间常数偏小会影响机组并网的稳定性，电站并网点相邻线路发生故障会导致电站机组失稳而切机，既影响机组安全，又降低经济效益。笔者从保证安谷水电站机组安全运行的角度出发，研究了乐山电网各种故障情况下是否会对安谷水电站造成影响；若产生影响，电站和电网应该采取什么样的措施。

笔者仿真了正常运行方式和检修运行方式下发生故障后暂态稳定情况。正常运行方式仿真时乐山电网220 kV及500 kV线路发生单相、三相短路和异名相故障；检修运行方式仿真了安谷～南天两回线路一回检修，一回发生单瞬故障(图4)；南天500 kV站主变一台检修，另一台主变500 kV母线故障(图5、6)。

计算结果表明：发生以上故障时，乐山电网能够保持稳定运行，机组参数能够满足电网稳定运行的要求。

表1 2020年乐山电网短路电流计算表 /kA

图4 安南线路一条检修，另一条单瞬故障功角图

图5 南天一台主变检修，另一台主变高压短路故障功角图

图6 南天一台主变检修，另一台高压短路故障母线电压图

6 自励磁计算

笔者校核了安谷水电站4台大机组全停，生态机组单独运行的情况下生态发电机组是否会发生自励磁的情况。根据( DL/T 5429-2009)《电力系统设计技术规程》中的方法进行计算得知：生态机组单独运行的情况下不会产生自励磁过电压。