一座灯泡贯流式水电站接入电网系统方案分析

曾喜文 李永发

（四川塔湾电力工程有限公司 四川 成都 610000）

摘要：灯泡贯流式水电站具有结构简单、施工方便、效率高、建设周期短、见效快等优点，近10多年来在国内得的迅速应用和开发，特别是在航电工程中，灯泡贯流式机组得的广泛应用。但是，灯泡贯流式水电站由于水头低、机组容量小、出力较低等问题，直接影响其接入电网系统方案需要更多的考虑和设计。本文结合虎渡溪航电枢纽工程水电站接入电网系统方案，从电网接入点、潮流分析、稳定分析、工程实施难度、经济投资等技术经济比较分析，从而得出技术可靠、经济合理的接入电网方案。以便于在研究灯泡贯流式水电站接入电网系统方案时借鉴和参考。

关键词：灯泡贯流式水电站、接入电网方案、潮流、稳定、经济

1 虎渡溪水电站概况

虎渡溪航电枢纽工程采用低坝开发方式，初拟正常蓄水位391.0米，死水位390.5米，有调节库容282万立方米，具日调节能力，枢纽建筑物由航闸，泄水建筑物，挡水建筑物、电站厂房以及防护堤等组成。工程开发任务以发电、航运为主，兼顾城市水环境建设、防洪、供水，并促进区域经济的发展。虎渡溪水电站采用河床式开发方式，电站装机容量3×21兆瓦，采用 3 台21兆瓦灯泡贯流式水轮机，设计引用流量996.6立方米/秒，枯水年枯期平均出力 8750千瓦。多年平均发电量为 24739 万千瓦时，年利用小时数 3927小时。

2 接入电网系统方案分析

2.1 接入系统原则

（1）能满足虎渡溪水电站发电负荷合理、安全、经济、可靠的送出，同时符合地方电网发展规划。

（2）根据虎渡溪水电站在系统中的地位和作用，按照电网电压等级和供电区域合理分层、分区的原则，将不同规模的发电站接入到相适应的电压等级网络上。

2.2 接入系统电压

根据虎渡溪水电站在系统中的地位和作用、送电距离、最终和分期规模、装机容量、电网运行要求和承受能力等因素，经论证后确定不同规模发电厂接入的电压网络。同时需经技术经济比较，并考虑远景规划等因素进行合理选择。结合周边电网结构、电网内现有的电压等级，本项目拟采用220千伏电压等级接入电网系统。

2.3 接入点分析

虎渡溪水电站位于眉山市青神县，紧邻乐山市夹江县，从地理位置看，可供选择的并网点有眉山市青神县的汉阳电站、在建的牯牛山 220千伏变电站。

（1）汉阳电站与虎渡溪水电站直线距离约10.4公里，通过汉阳～夹江 220千伏线路（长约12公里）并入乐山电网夹江220千伏变电站，预留了220千伏线路间隔扩建场地和接入条件，具备虎渡溪水电站接入条件。

（2）牯牛山 220千伏变电站属于眉山电网，与虎渡溪水电站直线距离约6.4公里，主变容量规划3×180兆伏安，220千伏出线规划8回，一期工程建设5回，预留3回，具备虎渡溪水电站接入条件。

2.4 接入电网系统方案拟定

根据上述接入点分析，拟提出如下2个接入方案：

方案1：虎渡溪水电站通过1回220千伏线路接入汉阳电站220千伏升压站，通过虎渡溪～汉阳～夹江 220千伏线路并入乐山电网，线路路径长度约15公里，全架空线路。

方案2：虎渡溪水电站通过1回220千伏线路接入220千伏牯牛山变电站，通过虎渡溪～牯牛山 220千伏线路并入眉山电网，线路路径长度约12.1公里，全架空线路。

2.5 技术经济比较

1）供电可靠性分析

2个方案均通过单回220千伏送电线路并入220千伏电网，无论是眉山电网、还是乐山电网均已形成220千伏环网，供电可靠性均比较高，因此，供电可靠性方面两个方案基本相当。

2）潮流计算分析

2个方案均能满足虎渡溪水电站并网需求，能够在220千伏电压等级更大层面上分配电源电力，潮流合理。网络损耗方面，方案一比方案二高。

表1 拟定方案网损比较（单位：兆瓦）

由于乐山电网电源充足，丰水期尚有电力富余，而眉山电网电源不足，丰水期、枯水期均需要从其他电网吸收电力，因此，从潮流分配合理性而言，方案二（并入眉山电网）能够就地消纳发电厂电力，比方案一（并入乐山电网）合理。

3）稳定性分析

虎渡溪机组采用灯泡贯流式水轮机，机组稳定水平低。机组稳定性与其惯性时间常数Tj紧密相关，同时与机组无功出力（即功率因数）、电网运行方式（设备检修）等因素相关联。

通过中国电科院BPA软件，稳定计算分析结论可知，虎渡溪水电站无论是接入牯牛山220千伏变电站、还是接入汉阳电站，在牯牛山和汉阳电站近区线路、变压器N-1单相和三相故障，虎渡溪机组均可保持稳定运行。即2个方案均无系统稳定性问题。

4）送电线路实施难度分析

方案一全线采用架空导线，线路从虎渡溪出发由北向西南方向沿着岷江西岸延伸至汉阳电站附近，靠近汉阳电站东北侧为房屋密集区，沿线均为丘陵地带，无重要交叉跨越，通道受限，施工协调难度大、不于实施。

方案二全线采用架空导线，线路从虎渡溪出发由北向西南方向延伸至大兴村附近，向西至思蒙河，沿思蒙河向北至牯牛山变电站南侧110千伏进线构架。沿线均为丘陵地带，居民房屋布局相对分散，且无重要交叉跨越，可以合理避让民房，通道较好，施工难度低、协调易于实施。

送电线路实施难度比较：方案二优于方案一。

5）经济分析

说明：1、系统通信包括：发电厂侧、并网侧的传输设备、通信电源、调度自动化、电能计量、二次安防、发电计划子站等。2、项目投资为综合预估费用。

经济比较：方案二优于方案一。

3 结论

通过对2个方案的供电可靠性、潮流合理性、网络损耗、系统稳定分析、送电线路实施难度、经济投资比较分析，2个方案均能满足虎渡溪水电站并网需求，供电可靠性均较高，均无系统稳定性问题，在潮流合理性、网络损耗、送电线路实施难度、经济投资方面，方案二均优于方案一，综合技术经济比较，本项目推荐采用方案二：即虎渡溪水电站新建 1 回220千伏线路接入牯牛山变电站。

参考文献

[1]郑斌.小水电接入电网对系统运行影响的研究[J].科技创新与应用,2015(26):232.

[2]SL 522-2010.小水电站接入电力系统技术规定[S]. 2010.

[3]DL/T 5429-2009.电力系统设计技术规程[S].2009.