大型提水泵站工程供電系統接入方案比選分析

郭 昌

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 合肥 230088)

大型提水泵站工程由于規模較大，供電可靠性要求較高，在供電系統接入方案研究論證中，首先應考慮供電可靠性以及地區電網規劃供電線路路徑開辟和實施難度，同時應盡量考慮供電系統接入方案的經濟性。通過技術經濟分析合理確定最優的供電系統接入方案。

1 工程概況

引江濟淮工程由長江下游上段引水，向淮河中游地區補水，是一項以城鄉供水和發展江淮航運為主，結合灌溉補水和改善巢湖及淮河水生態環境等綜合利用的大型跨流域調水工程，是國務院確定的172項重大水利工程。

蜀山泵站樞紐位于引江濟淮工程江淮溝通，是連接派河段輸水河道與分水嶺段輸水渠的梯級泵站樞紐，負擔將派河段來水輸送至瓦埠湖。泵站設計流量290m3/s，設計凈揚程12.7m，凈揚程范圍6.7～14.5m。泵站采用肘形流道進水，直管出水。選用8臺立式混流泵，配8臺套同步電動機，單機功率為7500kW，額定電壓10kV，總裝機功率60000kW。泵站內110kV變電站設3臺主變，單臺容量均為40MVA，2臺工作，1臺冷備用，110kV側為單母線分段接線，10kV機壓側采用單母線分段接線(3段母線)，主變高、低壓側均設斷路器。

本工程為蜀山泵站樞紐110kV變電站接入電力系統工程。

2 接入電壓等級及供電要求

蜀山泵站站內安裝8臺泵機，每臺泵配套同步電機容量為7500kW，泵站最大負荷為泵站8臺電機全部運行，宜采用110kV電壓等級供電系統。根據泵站運行特點，泵站啟動時為電機按次序一臺一臺啟動，最為嚴重的啟動方式為已有七臺泵機滿載運行、第八臺泵機啟動。

蜀山泵站樞紐內包括提水泵站和船閘等，蜀山泵站為引江濟淮工程八大樞紐之一，工程等別為Ⅰ等，工程規模為大(1)型，其用電負荷等級為二級。

根據相關規程規范要求，“二級負荷的供電系統，宜由兩回線路供電”，蜀山泵站工程110kV變電站接入系統考慮以兩回110kV線路接入電力系統合適站點，泵站正常運行方式下一回線路工作，一回線路備用。

3 周邊電網情況

蜀山泵站配套110kV變電站站址位于合肥市高新區西部、蜀山區小廟鎮東南部區域，附近接入點有220kV游樂變、220kV科學城、220kV小廟變(規劃)、110kV湖光路變和110kV創新變，各接入點情況見表1。

本工程周邊電網地理接線概況如圖1所示。

根據本地區電網規劃資料收集和實地調查分析，220kV游樂變、科學城變和小廟變110kV側均有接入條件，本工程可考慮接入以上站點；湖光路變和創新變110kV側均為內橋接線，出線2回，達到終期規模，沒有空余間隔供本工程接入，本工程暫不考慮接入。

表1 蜀山泵站周邊各接入點情況

圖1 本工程周邊電網概況

4 供電系統接入方案

根據合肥電網現狀和近期發展規劃，考慮本工程泵站的地理位置和供電要求，提出以下本變電站供電系統接入方案。

方案一：泵站建1座110kV變電站，該站以1回110kV線路接入220kV游樂變，線路長約7km(架空+電纜)；1回110kV線路接入220kV小廟變，線路長約10km(架空)。

方案二：泵站建1座110kV變電站，該站以1回110kV線路接入220kV科學城變，線路長約14km(架空+電纜)；1回110kV線路接入220kV小廟變，線路長約10km(架空)。

方案三：泵站建1座110kV變電站，該站以2回110kV線路接入220kV小廟變，線路長約10km(架空)。

各供電系統方案示意圖如圖2所示。

圖2 蜀山泵站接入系統方案示意圖

5 接入方案比選分析

5.1 技術比較

三個方案中接入系統變電站站內均有接入條件，擴建難度和投資有所不同；站外線路方面，由于本工程泵站位于高新區附近，線路路徑較困難，尤其是方案一(游樂段)與方案二(科學城段)部分路段需使用電纜，以下對三個方案進行詳細比較。

方案一：本工程1回線路接入游樂變，1回線路接入小廟變。游樂變現有主變180+240MVA，雖然近期游樂變負荷較重，但隨著科學城變、小廟變的建設，游樂變將有部分負荷可轉移至科學城變、小廟變，因此游樂變可以滿足本工程供電需求。游樂變站內仍有1個110kV GIS出線間隔，且其110kV北側還有擴建110kV間隔空間。

游樂變位于高新區示范區域，本工程至游樂變新建線路位于高新區內，線路路徑需考慮已有路網和規劃路網，實施較困難且造價較高。游樂變位于高新區創新大道與柏堰灣路交口西側，本工程泵站位于游樂變西側，鑒于方興大道以東路網已形成，以及柏堰灣路已架設220kV、10kV線路，線路走廊非常緊張，綜合考慮在方興大道以東路段鋪設電纜。

小廟變為規劃的變電站，規劃一期2臺180MVA主變，可以滿足本工程供電需求。

方案二：本工程1回線路接入科學城變，1回線路接入小廟變。科學城現有主變2×240MVA，可以滿足本工程供電需求。科學城站內仍有110kV間隔空間，本工程可擴建接入。

科學城變同樣位于高新區，路徑開辟較為困難，建議繞至高新區邊緣沿規劃線路走架空線路，部分路段采用電纜(白蓮巖路至科學城路段及十字路口)。本方案線路路徑(至科學城變)實施難度同樣很高，且路徑長度幾乎為方案一(至游樂變)的兩倍。

方案三：本工程2回線均接入小廟變，小廟變規劃“十三五”后期投運，有可能小廟變進度趕不上蜀山泵站110kV變電站投運，存在時間銜接問題。

按目前小廟變擬選站址，本工程路徑大部分位于高新區外側，路徑開辟及實施難度相對于方案一(游樂段)、方案二(科學城段)要簡單。

綜上所述，三個接入點站內接入條件均較好，站外路徑方案三綜合最優，方案二路徑綜合最長；方案三雖然技術比較最優，但小廟變尚未投運，存在時間銜接的風險，相比之下方案一較為折中。

5.2 潮流分析

合理的電網潮流分布，是泵站安全平穩運行的重要基礎，供電線路評估在泵站電氣系統風險評估體系中所占權重較大。以2019年作為水平年，合肥電網最大負荷7592MW。在合肥電網正常高峰，泵站滿載及空載兩種運行方式下進行電網潮流分析，三個接入系統方案均可滿足本工程泵站的供電需要，本工程周邊電網潮流分布合理，接入站點電壓水平較合適且比較穩定。

5.3 經濟比較

各接入系統方案在技術上均具備條件，三個方案站內相同部分不計入比較，對110kV間隔及110kV線路部分投資作對比。泵站配套110kV變電站年最大負荷利用小時數取3500，功率因數取0.9，損耗小時數取2000h，損失電費按0.487元/(kW·h)計算，抵償年限暫按7a計算。110kV間隔按100萬元/個計，110kV戶內GIS間隔按180萬元/個計，110kV單回線路(LGJ-300mm2導線)按90萬元/km計，110kV雙回線路(LGJ-300mm2導線)按170萬元/km計，110kV電纜按900萬元/km計。各方案投資相對比見表2所示。

表2 方案投資相對比較表

由表2可知，三個方案一次性投資中，方案二投資最多，方案三最少，方案一居中；考慮相對線損后經濟費用與上述結果一致。

5.4 推薦方案

綜合上述經濟技術比較和計算分析，蜀山泵站三個供電系統接入方案均能滿足泵站所需電力要求。

三個方案綜合對比情況見表3。

表3 蜀山泵站各供電系統接入方案綜合對比表

綜上比較，方案三雖然在技術經濟上均最優，但存在投運時間不確定的問題，為保證蜀山泵站能按時供電，暫不推薦方案三；電能質量也是一項重要指標，三個方案接入變電站的110kV側均接有軌道交通站或風電場，電能質量指標類似；方案一與方案二站外線路路徑均有一定難度，但方案一相比之下，線路路徑最短，投資較少，因此選擇方案一為推薦方案，即本工程新建一回長約7km的110kV線路接入220kV游樂變和一回約10km的110kV線路接入220kV小廟變。

6 結語

大型提水泵站樞紐工程用電負荷等級一般為二級，應按兩回路供電線路設計接入系統方案，保障泵站運行的安全可靠性。首先是研究論證當地電網規劃和泵站建設投運時序，確定合適供電電源點，同時還應合理規劃供電線路路徑，便于后期施工和運行管理，滿足技術性和經濟性要求，合理確定最優的系統接入方案。目前，本工程方案已通過相關部門審查，供電系統接入方案已得到肯定，可為類似大型泵站工程的接入系統設計提供參考。