株洲電廠1×310MW機(jī)組接入方案優(yōu)化研究

張武軍，王二林，鄧志奇

(湖南省電力勘測設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410007)

1 概述

湖南大唐華銀株洲電廠位于株洲市石峰區(qū)，現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)2×310MW(電廠一期2×125MW機(jī)組已關(guān)停)，采用發(fā)電機(jī)—變壓器—線路組單元接線方式，通過兩回220kV線路接至距電廠5km的葉子沖220kV變電站，是株洲市區(qū)電網(wǎng)乃至長株潭負(fù)荷中心的重要支撐電源。

根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)安排，原通過500kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的湘潭電廠3#機(jī)組(1×600MW)將于2012年降壓至220kV后接入白馬垅220kV變電站。屆時(shí)，白馬垅、葉子沖220kV變區(qū)域電源富余，且云田～白馬垅雙回線路已改造為LGJ—2×500的線路，該區(qū)域220kV電網(wǎng)供電能力及供電可靠性都較強(qiáng)；而云田～桂花雙回線路(Ⅰ、Ⅱ線分別為LGJ—400, LGJ—2×400)潮流一直較重，不滿足“N－1”校核，由于株洲電廠一期已關(guān)停，考慮現(xiàn)有機(jī)組起備電源接入螃蟹嘴220kV變后，將進(jìn)一步加重云桂雙回線路的供電壓力。

株洲市擁有南車時(shí)代集團(tuán)、株冶、株化等重要的用電大戶，為提高株洲電網(wǎng)的供電能力和供電可靠性，緩解云田～桂花斷面潮流輸送壓力，降低運(yùn)行損耗，本文將對株洲電廠1×310MW機(jī)組的接入系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整研究，并對調(diào)整前后系統(tǒng)的供電可靠性、穩(wěn)定水平及運(yùn)行網(wǎng)損進(jìn)行大量的計(jì)算和深入的比較分析，研究結(jié)果表明：通過利用電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)線路對電廠1×310MW機(jī)組的接入方案優(yōu)化調(diào)整后，可實(shí)現(xiàn)其電能的就地消納，大大提高株洲電網(wǎng)的供電可靠性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，遠(yuǎn)景適應(yīng)性良好。

2 株洲電網(wǎng)發(fā)展概況及實(shí)施方案分析

2.1 株洲電網(wǎng)發(fā)展概況

2012年，株洲電網(wǎng)規(guī)劃新建星城～古亭Ⅱ回500kV線路，以提高湖南500kV電網(wǎng)“北電南送”通道的供電能力，加強(qiáng)株洲電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提供株洲電網(wǎng)供電可靠性。

2011年，株洲電網(wǎng)已投產(chǎn)螃蟹嘴、醴陵北220kV變，分別通過將電廠一期～桂花雙回220kV線路電廠側(cè)改入螃蟹嘴變和將云田～滴水井線路剖入醴陵北變接入系統(tǒng)。2012～2015年株洲電網(wǎng)還將規(guī)劃新建淥南、龍溪、攸東、河西中心等220kV變電站，屆時(shí)株洲電網(wǎng)的供電能力和供電可靠性將進(jìn)一步提高。

2.2 株洲電廠改接實(shí)施方案分析

云田～白馬垅雙回220kV線路已改造為LGJ—2×500的大截面導(dǎo)線，考慮湘潭電廠3#機(jī)組(1×600MW)降壓接入白馬垅220kV變電站后，白馬垅、葉子沖220kV變區(qū)域電源富余，供電能力及供電可靠性都較強(qiáng)；而云田～桂花雙回220kV線路潮流較重，不滿足“N－1”校核，在考慮株洲電廠起備電源接入螃蟹嘴220kV變后，將進(jìn)一步加重云桂雙回的供電壓力。

為緩解云桂雙回的供電壓力，提高株洲電網(wǎng)供電能力和供電可靠性，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，可考慮對株洲電廠1×310MW機(jī)組的接入系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，結(jié)合電廠周邊電網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃，對其可接入點(diǎn)分析如下：

(1)螃蟹嘴變：2011年投產(chǎn)，位于電廠東北方向約5km，可就近利用現(xiàn)有電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)線路將電廠1×310MW機(jī)組改接入螃蟹嘴變，工程一次投資較小，實(shí)施方便，可有效減輕云桂雙回線路潮流，緩解其供電壓力，減小運(yùn)行損耗。

(2)團(tuán)山變：1998年投產(chǎn)，位于電廠東南方向約22km，且需穿越株洲市中心城區(qū)，工程一次投資較大，實(shí)施較困難；由于團(tuán)山變處于古亭500kV變供區(qū)，近期由古亭變主供，遠(yuǎn)景古亭變與云田變開環(huán)后直接由古亭變供帶，電廠1×310MW機(jī)組改接入團(tuán)山變無法有效緩解云桂雙回的供電壓力。

(3)河西中心變：規(guī)劃于2014年投產(chǎn)，位于電廠以南約8km，與株洲電廠間有湘江相隔，且需穿越株洲市中心城區(qū)，工程實(shí)施困難；中心變規(guī)劃以終端變型式接入王家坪變，而王家坪變串接在云田～白馬垅～葉子沖～王家坪～古亭鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)中，電廠1×310MW機(jī)組改接入中心變絲毫不能減輕云桂雙回的供電壓力。

綜合考慮，株洲電廠1×310MW機(jī)組接入方案調(diào)整為改接入螃蟹嘴變可有效降低系統(tǒng)網(wǎng)損，緩解云桂雙回的供電壓力，且投資較小，實(shí)施方便。工程具體實(shí)施方案如下：

圖1 2014年株洲電網(wǎng)局部規(guī)劃接線示意圖

株洲電廠1×310MW機(jī)組仍采用單元接線方式，將電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)1回線路更換為耐熱導(dǎo)線(達(dá)到LGJ—2×300輸送容量)后接入螃蟹嘴變，新建線路采用LGJ—2×300，改接后方案示意圖見圖2。

圖2 株洲電廠1×310MW機(jī)組改接后方案示意圖

3 株洲電廠1×300MW機(jī)組改接前后計(jì)算比較

3.1 線路“N－1”校核分析

2012年、2014年、2015年改接方案實(shí)施前后正常方式及云田～桂花Ⅱ線“N－1”情況下的計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 2012年、2014年、2015年“N－1”計(jì)算結(jié)果(MW)

由計(jì)算結(jié)果可知，在株洲電廠1×310MW機(jī)組改接前，正常時(shí)各種方式下云桂雙回潮流均較重；云桂Ⅱ線(LGJ—2×400)退出運(yùn)行的各計(jì)算方式下，云桂Ⅰ線均出現(xiàn)過載，不能滿足“N－1”校核。當(dāng)電廠1×310MW機(jī)組改接入螃蟹嘴變后，正常情況下云桂雙回潮流大大減輕；云桂Ⅱ線退出運(yùn)行時(shí)，各計(jì)算方式下均未出現(xiàn)過載。

3.2 系統(tǒng)網(wǎng)損比較分析

2012年、2014年、2015年改接方案實(shí)施前后系統(tǒng)網(wǎng)損計(jì)算結(jié)果見表2。由計(jì)算結(jié)果可知，相比于電廠1×310MW機(jī)組改接前，2012、2014、2015年大負(fù)荷方式下，系統(tǒng)網(wǎng)損分別降低約1.558MW、0.603MW、1.699MW。將株洲電廠1×310MW機(jī)組接入方案調(diào)整接至螃蟹嘴變后，其電能可實(shí)現(xiàn)就地消納，系統(tǒng)網(wǎng)損大大降低。

表2 2012年、2014年、2015年網(wǎng)損比較(MW)

3.3 穩(wěn)定水平分析

(1)功角穩(wěn)定分析

根據(jù)計(jì)算，2012年、2014年、2015年株洲電廠1×310MW機(jī)組接入系統(tǒng)方案調(diào)整前后近區(qū)功角穩(wěn)定水平相當(dāng)，各種情況下除電廠機(jī)組單回送出線路三相故障時(shí)，機(jī)組與系統(tǒng)解列外，其余線路故障時(shí)，系統(tǒng)均能保持穩(wěn)定。

(2)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定分析

電壓穩(wěn)定計(jì)算主要針對湖南電網(wǎng)穩(wěn)定問題較為突出的鶴嶺主變500kV側(cè)三相故障時(shí)，考核湘南電網(wǎng)末端水灣、濂溪220kV母線電壓水平，2012年、2014年、2015年計(jì)算結(jié)果分別見表3～表5。

表3 2012年系統(tǒng)末端電壓穩(wěn)定情況(p.u)

表4 2014年系統(tǒng)末端電壓穩(wěn)定情況(p.u)

表5 2015年系統(tǒng)末端電壓穩(wěn)定情況(p.u)

2012年株洲電廠改接前，鶴嶺主變高壓側(cè)三相故障時(shí)，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時(shí)恢復(fù)為0.98/1.01p.u；電廠改接后，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時(shí)恢復(fù)為0.99/1.02p.u。

2014年株洲電廠改接前，鶴嶺主變高壓側(cè)三相故障時(shí)，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時(shí)恢復(fù)為1.07/1.07p.u；電廠改接后，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時(shí)恢復(fù)為1.08/1.08p.u。

2015年株洲電廠改接前，鶴嶺主變高壓側(cè)三相故障時(shí)，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時(shí)恢復(fù)為0.58/0.65p.u；電廠改接后，水灣/濂溪220kV母線電壓1s時(shí)恢復(fù)為0.59/0.66p.u。

由比較分析可知，將株洲電廠3#機(jī)組接入方案調(diào)整為接至螃蟹嘴變后，湖南電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定水平略有提高。

4 綜合比較分析

根據(jù)潮流、穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果，綜合考慮，株洲電廠1×310MW機(jī)組接入系統(tǒng)方案調(diào)整后具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)緩解云田～桂花斷面潮流輸送壓力，提高株洲電網(wǎng)的供電可靠性；

云田變(2×750MVA)位于株洲電網(wǎng)北部，設(shè)計(jì)終期規(guī)模2×750MVA。云田變匯集了長沙特高壓和湘西北與湘中的西電東送潮流，向湘南轉(zhuǎn)送，株洲220kV電網(wǎng)受到南送潮流擠壓。目前，承擔(dān)株洲北部電能南送主要通道的云田～桂花Ⅰ、Ⅱ線潮流較重，其中云桂Ⅰ線截面較小，僅為LGJ—400。

根據(jù)相關(guān)潮流計(jì)算，若維持株洲電廠3#機(jī)組接入葉子沖變不變，2012年云桂Ⅱ線“N－1”方式下，云桂Ⅰ線南送潮流達(dá)302MW，而LGJ—400極限輸送功率235MW，不滿足“N－1”校核；2015年湘潭東500kV變投產(chǎn)后，云桂Ⅱ線“N－1”時(shí)，云桂Ⅰ線南送潮流達(dá)298MW，仍不滿足“N－1”校核。若將株洲電廠3#機(jī)組接入方案調(diào)整為改接至螃蟹嘴變，不同水平年時(shí)正常情況下云桂雙回南送潮流均大大減輕；云桂Ⅱ線退出運(yùn)行后，各計(jì)算方式下云桂Ⅰ線均未出現(xiàn)過載，均滿足“N－1” 校核。

將株洲電廠現(xiàn)有3#機(jī)組(1×310MW)接入系統(tǒng)方案優(yōu)化調(diào)整為改接至螃蟹嘴變，可以緩解云田～桂花斷面輸送潮流壓力，提高株洲電網(wǎng)的供電能力和供電可靠性，“十二五”期間可不需對云桂Ⅰ線進(jìn)行改造，從而延緩其改造時(shí)序。

(2)優(yōu)化電源布局，提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；

目前，株洲電廠2×310MW機(jī)組均接至葉子沖變。2012年湘潭電廠3#機(jī)組(1×600MW)降壓接入白馬垅220kV變電站后，葉子沖變、白馬垅變接入電源裝機(jī)達(dá)到1220MW。2010年葉子沖和白馬垅變供帶區(qū)域最大負(fù)荷為606MW(包含葉子沖變、白馬垅變和株冶I、II負(fù)荷)，預(yù)計(jì)2015年最大負(fù)荷為860MW，“十二五”期間該區(qū)域接入電源相較于負(fù)荷具有較大富余，且云田～白馬垅雙回220kV線路于2009年進(jìn)行改造為LGJ—2×500的大截面導(dǎo)線，云田～白馬垅斷面供電能力和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到大大加強(qiáng)與完善。而云田～桂花Ⅰ線于1994年投產(chǎn)，截面僅為LGJ—400，供電能力受限，供電可靠性較低。

株洲電廠3#機(jī)組改接至螃蟹嘴變后，電源點(diǎn)分布更加合理，也可適當(dāng)提高株洲電廠機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)，從而提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

(3)實(shí)現(xiàn)機(jī)組電能的就地消納，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；

2015年湘潭東500kV變投產(chǎn)后，湘潭電廠3#機(jī)組～白馬垅220kV線路將剖進(jìn)新建的湘潭東500kV變，同時(shí)將葉子沖～白馬垅220kV線路剖進(jìn)新建的湘潭東500kV變，形成湘潭電廠～湘潭東、湘潭東～葉子沖雙回、湘潭東～白馬垅雙回220kV線路。屆時(shí)，葉子沖變和白馬垅變均納入湘潭東變的供電范圍，若維持株洲電廠3#機(jī)組接入方案不變，則株洲電廠將納入湘潭電網(wǎng)，造成株洲城區(qū)電網(wǎng)無重要電源點(diǎn)支撐的局面，嚴(yán)重影響株洲電網(wǎng)的供電可靠性。

將株洲電廠3#機(jī)組接入方案調(diào)整接至螃蟹嘴變后，由于株洲電網(wǎng)的螃蟹嘴變及附近區(qū)域可基本消納該機(jī)組的電能，機(jī)組直接接入螃蟹嘴變電站可避免株洲電廠大部分電能往北送至云田變后，再返送至桂花、螃蟹嘴變消納，網(wǎng)損較小。

通過將株洲電廠1×310MW機(jī)組接入系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)其電能在螃蟹嘴變近區(qū)就地消納，避免潮流迂回，大大降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

(4)電廠接入系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整方案一次投資較小，實(shí)施方便易行，遠(yuǎn)景適應(yīng)性好。

株洲電廠1×310MW機(jī)組接入方案優(yōu)化調(diào)整為改接至螃蟹嘴變，可就近利用現(xiàn)有電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)雙回220kV線路，將其中1回更換為耐熱導(dǎo)線后改接入螃蟹嘴變來實(shí)現(xiàn)，一次投資相對較小，方案實(shí)施簡便易行，具有良好的可操作性。

從遠(yuǎn)景來看，株洲電廠2臺(tái)310MW機(jī)組分別接入湘潭東變和云田變供電區(qū)，遠(yuǎn)景適應(yīng)性好。

5 結(jié)論

本文基于株洲電網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃，對株洲電廠3#機(jī)組(1×310MW)提出了一種兼具可操作性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的接入系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整方案，并對調(diào)整前后方案的供電可靠性、系統(tǒng)穩(wěn)定水平及運(yùn)行網(wǎng)損進(jìn)行大量計(jì)算和深入的比較分析，研究結(jié)果表明：通過利用電廠一期～桂花(至螃蟹嘴段)線路對電廠1×310MW機(jī)組接入方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，投資較小、實(shí)施方便，可實(shí)現(xiàn)其電能的就地消納，大大提高株洲電網(wǎng)的供電可靠性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化電源布局，延緩云桂Ⅰ線的改造時(shí)序，具有良好的可行性和顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

[1]電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，1998.

[2]王振宇，凌駿，蘇志揚(yáng).懷化石煤電廠接入系統(tǒng)方案研究[J].華中電力，2010，23(1).

[3]熊莉，等.大型核電站接入系統(tǒng)運(yùn)行方案研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39(6).

[4]蘇志揚(yáng).川電東送湖南電網(wǎng)探討[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2003，(3).

[5]DL/T 5439－2009，大型水、火電廠接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容深度規(guī)定[S].