旭龍水電站施工期供電系統永臨結合方案研究

劉亞青 崔磊 歐陽友 陽少華

摘要：旭龍水電站位于金沙江上游，兩岸分屬國家電網、南方電網轄區。站址地形復雜、電網架構薄弱，施工變電站選址和電源接入問題突出。在分析周邊電源、網架結構的基礎上，從可靠性、協調難度、建設難度等方面進行比選分析，提出了施工變電站位于金沙江右岸南網轄區范圍，就地π接當地110 kV線路；將地方小水電引入該電站，用于提高用電可靠性。在該電站左岸同時推薦建設1座35 kV施工變電站，用于保障前期施工供電和后期外來廠用電源，以降低后期國網、南網電源電氣互聯的風險。研究成果可為類似電站施工電源、電站備用電源方案選擇提供參考。

關鍵詞：施工變電站； 施工用電； 備用電源； 旭龍水電站； 金沙江

中圖法分類號：TV52

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.05.015

文章編號：1006-0081（2024）05-0081-05

0 引言

大中型水電站建設時，為了保障工程施工用電負荷，一般需建設施工變電站［1］。施工變電站建設期為施工系統進行供電，運行期可轉為外來電源，保障水電站廠用電系統的安全穩定［2］。因此，施工變電站容量選擇既要滿足施工用電需求，也要滿足廠用電備用電源需求［3-5］。一直以來，水電站施工電源和廠用電外來電源的有機結合是廠用電系統設計中的重點和難點［6-8］。

位于四川、云南、西藏等地的水電站建設往往面臨地形地質條件復雜、變電站選址困難、電網架構薄弱、跨轄區供電等情況，導致施工供電選擇困難。在瀾滄江流域、雅礱江流域以及西藏等地區的水電站施工供電系統設計過程中，工程設計人員綜合地區電網架構、電站特點等相關要素，分析后擬定了供電方案［9-11］。

旭龍水電站施工供電系統設計過程中，除了常規水電站施工供電系統面臨的電源選擇、站址選擇、系統架構問題之外，還要面臨以下4個方面的問題：① 電站位于云南、四川兩省交界界河，站址在南方電網轄區，主電站送電國家電網，兩網協調難度大；② 周邊電網薄弱，供電安全難以保障；③ 為了滿足生態紅線要求，線路選擇難度大；④ 施工供電兼顧運行期備用電源，需統籌考慮。

為確定旭龍水電站施工供電系統，同時為類似界河電站施工供電系統設計提供參考，本文在分析周邊電源、網架結構的基礎上，從可靠性、協調難度、建設難度等方面進行綜合考慮，提出了水電站施工供電系統方案。

1 工程概況

旭龍水電站位于云南省德欽縣與四川省得榮縣交界的金沙江干流上游河段，電站裝設4臺600 MW水輪發電機組，多年平均年發電量106.68億kW·h，是“十四五”期間開工建設的首座大型水電開發能源項目，也是金沙江上游最大的水電站。旭龍水電站于2022年6月通過國家核準，目前已全面進入工程主體建設階段，計劃2029年6月底首臺機組投產發電。

旭龍水電站施工用電設備總安裝容量約81 750 kW，分析施工進度安排及用電負荷特征，處于大壩及引水發電系統的混凝土高峰施工階段，同時又在進行水輪機轉輪拼裝，施工用電最大負荷約31 500 kW。

根據相關標準，結合類似旭龍水電站布局型式、大型水電工程施工及施工用電設備特點，按最大計算負荷31 500 kW劃分各級施工用電負荷，一級用電負荷約4 230 kW，二級用電負荷約3 600 kW，一二級用電負荷合計7 830 kW，三級及其他用電負荷約23 670 kW。

根據上述用電負荷分級及負荷容量，旭龍水電站施工用電電源宜接入35 kV及以上電網。

2 周邊電網情況

2.1 四川電網

四川電網在旭龍水電站周邊的110 kV電源有得榮110 kV變電站和茨巫220 kV變電站，35 kV電源為得榮110 kV變電站及因都壩35 kV變電站，其中，因都壩35 kV變電站電源引自得榮110 kV變電站。

根據從地方供電部門收集的資料以及現場調研，在左岸壩址約3 km處規劃有一座徐龍35 kV變電站，為用戶變電站，安裝1臺35/10 kV、3 150 kVA變壓器，可提供35 kV電源及10 kV電源，但目前尚未建設，且無法明確旭龍工程（含籌建期）開工前是否能順利建成投運。左岸壩址約10 km處一座日雨電站，規劃2回35 kV送出，一回至得榮變，一回至徐龍變，目前兩回線路均未投運。

得榮110 kV變電站于2015年建成投產，遠期2×40 MVA，本期建成1×40 MVA，電壓等級110/35/10 kV，距離旭龍水電站站址直線距離約14 km。110 kV配電裝置進出線總數為4回，現已用110 kV出線間隔1回，即得榮110 kV變-茨巫220 kV變，110 kV線路長43.5 km，導線型號LGJ-240，本期及最終采用單母線分段接線。35 kV進出線間隔為5回，目前已經全部使用，站內僅預留間隔布置場地。得榮110 kV變電站電源引自茨巫220 kV變電站。

茨巫220 kV變電站于2015年建成投產，遠期2×180 MVA，本期為1×180 MVA，電壓等級為220/110/10 kV，距離旭龍站址直線距離約50 km。

2.2 云南電網

云南電網在旭龍水電站周邊的110 kV電源有110 kV里瓦線（里農變-瓦卡變）、茂頂河梯級電站及升平110 kV變電站；無35 kV電源。

110 kV里瓦線長度94 km，導線型號LGJ-150，旭龍電站在里瓦線距離瓦卡變電站約65 km處附近，距離里瓦線約1 km。里農變電站為終端變電站，向附近的銅礦供電，最高負荷約8 000 kW，一般運行負荷在5 000～6 000 kW之間。里瓦線上T接有茂頂河一級（15.9 MW）和二級（24 MW）梯級水電站，目前正常運行中。

茂頂河梯級電站包括茂頂河一級（15.9 MW）和二級（24 MW），T接于110 kV里瓦線，兩個電站不同月份的出力之和情況如表1所示，在考慮給里農變附近的銅礦供電的情況下，茂頂河梯級電站僅豐水期（5～11月）能給旭龍水電站供給富余電能，枯水期則無富余電能。

2.3 周邊電網情況分析

按旭龍水電站最大施工用電負荷31 500 kW考慮，根據四川、云南電網情況，周邊無合適的35 kV電源，因此施工電源宜采用110 kV電壓等級。四川側110 kV電源包括得榮110 kV變電站和茨巫220 kV變電站，而得榮110 kV變電站電源引自茨巫220 kV變電站。因此，無論從得榮變還是茨巫變引接電源，均為同一電源，任意兩個電源組合不構成雙電源供電。考慮得榮變距離旭龍施工變距離最短，因此如從四川側引接電源，則推薦得榮110 kV變。云南側電源包括升平110 kV變電站、瓦卡110 kV變電站以及茂頂河梯級電站，其中，茂頂河梯級電站僅豐水期能滿足一定容量的施工負荷。

由于旭龍水電站屬于界河電站，主要施工區及施工系統均位于金沙江右岸的云南電網供電范圍，左岸為四川電網供電范圍。云南電網和四川電網分屬南方電網和國家電網。因此，如同時從兩側引接電源，則存在兩網協調的難題。

3 接入電源方案研究

3.1 電源接入比選方案

根據周邊電源分布情況，結合110 kV電源調研和溝通情況，配置了不同的電源接入方案（圖1）如下。

（1） 方案1。雙電源供電（得榮110 kV變電站+110 kV里瓦線），1回接得榮110 kV變電站，1回T接110 kV里瓦線。

（2） 方案2。雙電源供電（得榮110 kV變電站+110 kV里瓦線），1回接得榮110 kV變電站，2回π接110 kV里瓦線。

（3） 方案3。雙電源供電（升平110 kV變電站+110 kV里瓦線），1回接升平110 kV變電站，2回π接110 kV里瓦線。

（4） 方案4。準雙電源供電（茂頂河電站+110 kV里瓦線），1回接茂頂河110 kV開關站（原茂頂河電站-里瓦110 kV線路解開），2回π接110 kV里瓦線。

（5） 方案5。雙電源供電（茂頂河電站+110 kV里瓦線），2回π接至茂頂河電站-里瓦110 kV線路。

（6） 方案6。單電源供電（里農110 kV變電站），1回接里農110 kV變電站。

（7） 方案7。單電源供電（110 kV里瓦線），1回T接里瓦線。

（8） 方案8。單電源供電（茂頂河110 kV開關站），1回接茂頂河二級電站110 kV開關站（擴建間隔）。

（9） 方案9。單電源供電（瓦卡110 kV變電站），1回接瓦卡110 kV變電站。

（10） 方案10。單電源供電（升平110 kV變電站），1回接升平110 kV變電站。

（11） 方案11。單電源供電（得榮110 kV變電站），1回接得榮110 kV變電站。

3.2 方案比選

3.2.1 可靠性

（1） 方案1，2，3采用雙電源供電方案，供電可靠性高。

（2） 方案4，5采用里瓦線主供、茂頂河水電站備供的方案。由于茂頂河水電站枯水期無富余電能，且當里瓦線因故障切除后，茂頂河電站直供旭龍施工用電負荷，形成孤網運行，因機組出力特性和負荷特點，施工負荷變化大且沖擊性負荷多，將導致孤網供電的穩定性問題，存在不可控因素，有損失負荷的較大風險。因此，方案4，5可靠性一般。

（3） 方案6～11均采用單電源供電方案，供電可靠性最低。根據GB 50052-2009《供配電系統設計規范》規定：一級負荷應由雙重電源供電，二級負荷宜由雙重電源供電。旭龍施工負荷中，一級負荷約4 230 kW，二級負荷約3 600 kW。因此，如采用上述方案，為保障施工區用電可靠性，還需配置一定容量的備用電源，保障用電可靠性。

3.2.2 協調難度

（1） 方案1，2需同時接入南方電網和國家電網，協調難度大，目前尚未有相關有利政策支持。方案11也涉及將四川側電源引入云南區域，行政審批難度大。

（2） 方案3和10需接入升平變電站。旭龍施工變-升平線路長度32 km，途徑白馬雪山等生態紅線核心區域，線路核準難度高。方案6新建線路約28 km，沿線線路走廊較為緊張，實施難度較高。方案9新建線路約60 km，沿線線路走廊穿越三江并流保護區，實施難度高。

（3） 方案4，5，7中需要對里瓦線及相關支線進行T接或π接改造，對電網供電可靠性存在不利影響，不符合電網運行管理要求，需要電網公司予以支持。

（4） 方案8直接接入茂頂河二級電站，不涉及主網線路，施工期不需要對主網進行停電。

3.2.3 施工期供電和運行期用電負荷

（1） 旭龍水電站施工期一級用電負荷約4 230 kW，二級用電負荷約3 600 kW，一二級用電負荷合計7 830 kW，三級及其他用電負荷約23 670 kW。從滿足各級負荷供電的角度考慮，方案1，2，3雙電源供電，供電容量滿足要求，供電要求符合度最好。

（2） 方案4，5第二電源茂頂河12月至第二年4月不具備雙電源供電條件。考慮施工用電負荷是逐年變化的，枯水期不滿足要求的年份主要集中在第5～7年，在配置一定的保障措施之后，也存在一定的可行性。總體供電要求符合度一般。

（3） 方案6～11均采用單電源供電方案，供電符合度最低。

（4） 運行期廠用電備用電源6 000 kW，按照規范要求僅1回電源即可。方案1～11均滿足要求，但是考慮電站主送國網，方案1，2均有國網電源，較為合適；其他方案符合度一般。

針對上述方案，綜合可靠性、協調審批難度、兩網融合難度、線路建設難度、用電負荷符合度等各方面分析后，經過與電網部門充分溝通，最終推薦方案4。

3.3 施工電源保障方案

旭龍110 kV施工變電站最終審定通過的接入系統方案為方案4。該方案為準雙電源供電方案，因此為保障一級負荷供電可靠性，后續將要求施工單位自備一定容量的柴油發電機作為主供電源故障后的備用電源。

考慮到電力系統接入審批情況，從既有電網中直接引入第二電源行政審批難度大，目前不具備可行性，因此擬采用用戶自建電源的方式。用戶自建電源包括如下4種方案：① 方案1：自建重油發電站；② 方案2：自建柴油發電站；③ 方案3：自建光伏+儲能電站；④ 方案4：改建周邊小水電。

供電可靠性保障措施投資從大到小依次為：方案1，2，3，4。建設、協調、審批難度從大到小依次為：方案1，3，2，4。供電可靠性從高到低依次為：方案1，2，3，4；其中，方案1，2，3在參數配置合理情況下供電可靠性相同。

方案1，2由于行政審批難度大、建設周期長，如考慮連續長期運行，則需配置一定容量的燃料站，將影響旭龍電站既有可研審定方案。

方案4在聯合茂頂河電站運行情況下，如不考慮非施工用電負荷、周邊居民用電負荷情況下，僅能滿足旭龍施工期一級負荷的供電要求。

方案3投資適中，可靠性適中，推薦方案3。但由于儲能容量配置有限，該方案對施工供電的工作備用等方面所起的作用較為有限，最終要結合周邊光伏資源開發情況確定。基于此，在110 kV施工變電站中預留了相應的間隔。

4 外來廠用電源研究

旭龍水電站裝4臺水輪發電機組，發變組合采用單元接線，每臺機端設發電機斷路器。從發電機電壓母線（主變低壓側）引接廠用電源，在機組運行時能夠提供高可靠性的供電電源，當機組停機時，還能從系統倒送廠用電，也能保證供電電源的可靠性。

原可研階段暫定施工供電電源引自電站施工變電站，位于右岸云南電網供電范圍；但在實際建設過程中，由于主電站存在接入四川電網的可能，廠用電源如引自云南電網，則又存在兩網協調的問題。因此，在左岸設置了來自四川電網的1回35 kV施工電源。如該電站送電四川，當電站廠用電源不能從機端及500 kV系統倒送電時，從左岸施工變電站提供10 kV電源作為電站廠用電備用電源。

如果電力系統發生大面積停電事故，可能同時失去電站廠用電系統工作電源和備用電源，為了確保大壩泄洪及電站安全，保證泄洪設施操作和電站保安負荷運行，可在大壩設置柴油發電機組作為保安電源。

5 結論

（1） 結合旭龍水電站的施工用電負荷及周邊電網條件，最終選定110 kV電壓等級接入周邊電網，作為施工期的主供電源。

（2） 由于旭龍水電站位于金沙江右岸，屬于云南和四川交界處，兩地電網分屬國家電網和南方電網，且兩岸的地區電網都較為薄弱，最終選定的方案π接當地110 kV線路，同時將地方小水電引入該電站，兼顧提高用電可靠性。

（3） 推薦在周邊開發光伏電站，作為施工變電站的補充電源，進一步提高用電可靠性。

（4） 由于旭龍水電站施工變電站電源引自南方電網，考慮后期主電站接入國家電網，在電站左岸同時推薦建設1座35 kV施工變電站，用于保障前期施工供電和后期外來廠用電源。

參考文獻：

［1］左新南.水電站外來施工電源的引接［J］.廣西電力，2004，27（4）：54-56.

［2］宋薇.TuyenQuang水電站廠用電源及運行方式分析與計算［J］.電站系統工程，2012，28（2）：77-78.

［3］孫雪，孫皓文，林億昌.某電站廠用電外來電源事故過負荷能力校驗分析［J］.水電站機電技術，2022，45（4）：90-93.

［4］劉偉，黃戡，陶鋒.碾盤山水電站廠用電系統設計［J］.水利水電快報，2023，44（3）：63-65，71.

［5］楊杰，朱釗，李璇.厄瓜多爾美納斯水電站廠用電系統方案設計研究［J］.人民長江，2021，52（6）：108-112.

［6］喻文球，靳坤，唐敦浩.溪洛渡水電站臨時與永久供配電系統優化探討［J］.人民長江，2015，46（9）：13-16.

［7］周春雨，賈磊，郭潔.向拉西瓦水電站供電方案線路過電壓計算研究［J］.高壓電器，2010，46（7）：16-19.

［8］趙志民，韓洋，李壹，等.西霞院水電站廠用電系統設計特點［J］.人民黃河，2009，31（10）：61-62.

［9］邱崇俊，張晗，蘭宇.提高施工供電可靠性在烏弄龍、里底水電站的實踐［J］.云南水力發電，2021，37（5）：71-74.

［10］王剛，史寶平，王偉，等.大型水電站施工用電系統設計問題分析與預防措施［J］.水電與抽水蓄能，2018，4（3）：91-93.

［11］毛澤偉.錦屏一級水電站施工供電簡介［J］.水電站設計，2008，24（2）：59-61.

編輯：李慧

Research on permanent and temporary combined power system during construction of Xulong Hydropower Station

LIU Yaqing，CUI Lei，OUYANG You，YANG Shaohua

（Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：

Xulong Hydropower Station is located on the upstream of Jinsha River，where two sides of the river banks is supplied by State Grid and China Southern Power Grid respectively.The selection of location and power access for construction substation is difficult because of the complex terrain and weak power grid.The power access of the area and power grid structure were analyzed，and based on the comparison of reliability，coordination and construction difficulty，the permanent and temporary combined power system for construction was proposed.The construction substation would be located at the right bank of Jinsha River，which was accessed to 110 kV power grid line with π type，and the small local hydropower stations would be accessed to the construction substation to improve its reliability.A 35 kV construction substation would be constructed at the left bank of Jinsha River to improve its reliability，provide standby power supply for auxiliary power system，and to reduce the risk of electrical interconnection between the National and Southern power grids.The research can provide a reference for the selection of backup power supply schemes for similar power station.

Key words：

construction substation； construction power supply； standby power supply； Xulong Hydropower Station； Jinsha River

收稿日期：2023-11-01

作者簡介：劉亞青，男，高級工程師，博士，主要從事水利水電工程電氣一次設計工作。E-mail：liuyaqing@cjwsjy.com.cn