蛟河抽水蓄能電站電氣主接線可靠性探析

楊城回，謝 勇，李俊霖

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

蛟河抽水蓄能電站位于吉林省蛟河市境內(nèi)，下水庫庫址位于漂河干流上。站址距長春市275 km，距吉林市145 km，距蛟河市50 km。

工程為Ⅰ等大（1）型，電站總裝機(jī)容量為1 200 MW，安裝4 臺單機(jī)容量300 MW 的立軸單級混流可逆式水泵-水輪機(jī)。電站主接線為三角形接線，以一回500 kV 接入系統(tǒng)。在地面設(shè)置500 kV 開關(guān)站，采用戶內(nèi)封閉組合電器GIS。蛟河抽水蓄能電站的供電范圍為以服務(wù)吉林電網(wǎng)為主，并為東北電網(wǎng)提供網(wǎng)間優(yōu)勢互補(bǔ)。電站建成后在系統(tǒng)中將承擔(dān)調(diào)峰、填谷、儲能、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)，并具備黑啟動能力。

2 接入電力系統(tǒng)方式

根據(jù)抽水蓄能機(jī)組的運行特點及電站裝機(jī)容量，蛟河抽水蓄能電站作為吉林電網(wǎng)重要的調(diào)峰電源，直接接入吉林500 kV 主網(wǎng)架。根據(jù)《蛟河抽水蓄能電站接入系統(tǒng)設(shè)計（一次部分）》報告：蛟河抽水蓄能電站以1 回500 kV 線路接入平安 500 kV 變電站，導(dǎo)線型號 4×LGJ-400，線路長度約96 km。

3 系統(tǒng)對電站設(shè)備參數(shù)要求

1）根據(jù)蛟河抽蓄電站在系統(tǒng)中承擔(dān)的作用，電氣主接線型式要求靈活。

2）為了適應(yīng)季節(jié)變化和電網(wǎng)的安全可靠靈活運行，建議主變高壓側(cè)額定抽頭選擇為536±1×2.5%，采用無載調(diào)壓方式；對主變型式等技術(shù)條件無特殊要求；要求主變壓器500 kV 側(cè)中性點接地。

3）蛟河抽蓄電站機(jī)組暫按具備發(fā)電工況功率因數(shù)0.9（滯相），電動工況功率因數(shù)0.98（進(jìn)相）的運行能力。經(jīng)計算校驗，滿足系統(tǒng)運行要求。

4 設(shè)計原則

考慮到電站只有一回500 kV 出線，全廠停運的概率較高，運行可靠性相對較低的基本情況，為了節(jié)約投資，電氣主接線可靠性主要建立在設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)上，為此：不考慮出線回路故障；不考慮斷路器拒動故障；不考慮2 個進(jìn)線回路同時故障；不考慮任一斷路器檢修時，另一回路發(fā)生單一故障；對可靠性要求為“任一斷路器檢修，不導(dǎo)致回路停運”。

5 機(jī)變單元組合可靠性計算

計算采用清華大學(xué)電機(jī)系開發(fā)的“發(fā)電廠/變電所電氣主接線可靠性評估軟件”，同時參考中電聯(lián)電力可靠性管理中心及中國電力可靠性年報中主要設(shè)備可靠性參數(shù)的發(fā)布，對擬選的發(fā)電電動機(jī)與主變壓器組合方案進(jìn)行了可靠性計算和分析。計算的可靠性指標(biāo)涵蓋了連續(xù)性、充裕度和安全性三個方面。

連續(xù)性指標(biāo)，給出了任一回出路判據(jù)下的故障率（次/年），年平均故障停電時間（小時/年），故障概率，可用率，不可用率；充裕度指標(biāo)，給出了系統(tǒng)的期望故障受阻電力EPNS（MW/年），期望故障受阻電能EENS（MW·h/年）；安全性指標(biāo)，給出了任一臺、二臺及所有機(jī)組停運的故障率（次/年），年平均故障停電時間（小時/年），故障概率，可用率，不可用率。

計算時不考慮一次能源對可靠性結(jié)果的影響；復(fù)雜斷路器模型，考慮開關(guān)動作次數(shù)及線路、機(jī)組故障率對其可靠性數(shù)據(jù)的影響；斷路器故障判定時間為0.50 h；隔離開關(guān)倒閘操作時間為0.10 h；斷路器拒動和繼電保護(hù)誤動概率為0.50 %；高壓斷路器操作次數(shù)為單母線分段接線，取24 次/年，其余接線取38 次/年；出線斷路器操作次數(shù)為38 次/年；機(jī)組操作次數(shù)為750 次/年。

5.1 機(jī)變單元組合可靠性計算

機(jī)變單元組合安全可靠性指標(biāo)和充裕度指標(biāo)見表1，2。

表1 機(jī)變單元組合安全可靠性指標(biāo)

表2 機(jī)變單元組合充裕度指標(biāo)

由表1，2 可以看出，機(jī)變組合各方案中，單元接線最優(yōu)，擴(kuò)大單元最劣。

5.2 500 kV 側(cè)組合可靠性計算

500 kV 側(cè)組合安全可靠性指標(biāo)見表3，4。

表3 500 kV 側(cè)組合安全可靠性指標(biāo)

表4 500 kV 側(cè)組合充裕度指標(biāo)

從表3，4 可以看出，500 kV 側(cè)組合各方案中，三角形接線最優(yōu)，單母線接線最劣。

6 結(jié)語

電氣主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)電站單機(jī)容量和裝機(jī)臺數(shù)、出線電壓和回路數(shù)、輸電距離、系統(tǒng)和電站對主接線可靠性及機(jī)組運行方式的要求，并結(jié)合電站環(huán)境、樞紐布置和開關(guān)站型式等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。綜合比較后，蛟河抽水蓄能電站發(fā)電電動機(jī)與主變壓器的連接采用聯(lián)合單元接線，500 kV 側(cè)推薦采用三角形接線方式。