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摘 要：根据220kV高旺变电站的地理位置、供电负荷及近区电网情况，提出高旺站扩建系统方案。进行系统一次、潮流计算分析，并提出建议。
关键词：电力系统；系统二次；变电站
1 电力系统概述
1.1 近区电網现状
百色电网处于广西电网西部，是广西电网的负荷中心之一。其供电范围为百色市，西电东送天广三、四回线路及滇南外送通道贯穿境内。其用电主要由500kV百色变、平果变和平班电站、右江电站、田阳电厂、田东新厂联合供电。百色电网最高电压等级为500kV，主要通过龙滩～平果、岩滩～平果、平果～南宁、平果～来宾双回、百色～南宁和永安～南宁共7回500kV线路与广西500kV电网相连。百色电网与广西电网连接较为紧密，除以天生桥～隆林双回、平果～马头双回、百色～沙坡双回、百色～德保双回、百色～田阳电厂共9回220kV线路与广西220kV电网相连外，还以祥周～下雷、祥周～东平、云灵～下雷双回共4回220kV线路，下雷～甘祥、下雷～湖润、下雷～靖西和马头～天等共4回110kV线路与崇左电网相连；以马头～隆安、马头～大化2回110kV线路与南宁电网相连。百色网区的各220kV变电站分别以500kV百色变、平果变为中心，形成辐射型的网络结构。110kV电网主要以双侧电源单回链和双回辐射、单回辐射结构为主，县域以链式结构为主。
田阳县为百色市下辖的12 个县（区）之一。境内最高供电电压等级为220kV，田阳县电网以220kV高旺变（1×180）MVA为主电源，同时从田东县220kV祥周变获得电源补充。县电网以工业负荷为主，第一、第三产业为辅助。工业负荷占全社会用电负荷的50%以上，有田阳电厂以220kV电压等级上网；地方电源有110kV那吉水电站和福禄河水电站上网电。
1.2 近区电网存在的主要问题
（1）田阳县电网220kV变电容量有限，不能满足负荷快速发展的需要。目前现有的220kV变电容量、电源出力及相邻网区间较强的电力互供能力可满足田阳电网近期负荷发展及供电可靠性的要求。但随着新山工业园入园项目的陆续建成投产，田阳电网负荷将有较大幅度的增长，现有的网络将无法满足 “十三五”期间田阳地区负荷的发展需求。
（2）县区电网电源点单一，供电可靠性不高。田阳县电网目前仅有高旺变（1×180MVA）一座220kV变电站，电源点较少，除高旺变外，负荷主要由110kV红岭坡变、松湾变及田东境内的220kV祥周变负责供电。目前110kV红岭坡变两台主变阻抗值相差较大，不能并列运行，调度运行方式有较大的局限性。
2 电力系统一次
2.1 电力需求预测
“十二五”期间田阳县工业园区、高速公路及铁路建设都会带来一些大用户负荷。大用户的电量负荷增长有阶跃性，即投产扩产年份突然上升，停产减产年份又快速回落。由于田阳电量负荷基数值不高，大用户用电占据相当比例，大用户电量负荷的增减对规划区用电增长的规律影响较大，因此采用将大用户电量负荷和除大用户以外的电量负荷区分预测的方法。
田阳县全社会用电量年均增长率为24.2%，若不考虑大用户用电的影响，田阳县常规用电量年均增长率达到8.6%。根据常规负荷用电量年均增长，“十三五”期间考虑常规负荷年均增长率为8%。在考虑原有用电负荷自然增长的基础上，根据经济发展规划和主要工业项目情况，采用增长率+大用户用电进行负荷预测。
预计2020年，田阳全社会用电量达7951.13GW.h；供电最高负荷分别为1404.27MW。
2.2 电力平衡
电力平衡的主要原则如下：
1）根据负荷预测和电源规划进行分层分区电力平衡计算，分别计算220kV层和110kV层供电负荷，并考虑电压层上的电力交换。
2）平衡计算水平年选2013～2015年逐年和2020年，计算方式为丰大和枯大方式。
3）小水电参考近年来的运行情况，丰大方式和枯大方式出力分别按装机容量的80%和20%考虑。
4）糖厂自备机组丰水期不发电，枯水期发75%。
5）田阳电网大中型电厂、电站出力情况
2013年、2015年和2020年田阳电厂（2×150MW）丰水期1台机组检修、开机1台，枯水期大方式考虑满发。
2015年和2020年华能电厂（2×660MW）丰水期和枯水期大方式均考虑满发。
6）与外部电网联络
田阳电网与右江区电网、田东电网距离较近，且联系紧密，两电网考虑合环运行。根据田阳电网电力电量平衡结果，田阳电网与右江区电网之间110kV层考虑只有百色电力的那坡～六塘线路丰水期的电力交换；田阳电网与田东电网之间110kV层考虑那吉水利枢纽～祥周、祥周～松湾～红岭坡线路的电力交换；“十三五”期间，考虑那吉水利枢纽仍维持现有的运行方式。
2.3 变电站接入系统方案
220kV出线：终期出线10回，现已建成6回，分别至百色站、田阳电厂、恩隆站各2回。
110kV出线：终期出线12回，现已建成4回，分别至松湾、红岭坡各1回，至奉议2回。
2.4 工程建设规模
220kV高旺站本期扩建主变容量选择为1×180MVA。经计算，2013年枯大方式下，正常情况下高旺站（2×180MVA）主变负载率约为31.9%；若田阳电厂1台机组故障时，220kV高旺站负载率31.6%，在这种情况下不需要切除负荷即可保证对田阳电网的可靠供电；若高旺站任意1台主变故障退出运行，高旺站主变负载率为71%。可见，本期扩建主变容量选择1×180MVA，可以充分提高高旺站供电可靠性，并满足近期田阳电网负荷发展，能满足运行的灵活性及“N-1”故障运行情况的要求。主变参数选择与现有主变参数相同，即选用三相三绕组油浸式、低损耗、高压有载调压变压器。建议高旺站本期扩建的主变装设3组无功补偿装置，即本期装设36Mvar，分组容量为（3×12）Mvar，且扩建暂不考虑装设消弧线圈。
3 潮流计算分析
2020年正常运行时，田阳电网与右江区电网、田东电网分别通过百色～五塘、百色～高旺II220kV线路和华能电厂～恩隆I、II回220kV线路连接。丰水期田阳电厂（2×150MW）考虑开机1台，华能电厂（2×660MW）考虑开机2台，那吉水利（3×22MW）、福禄河四级电站（2×4MW）机组出力80%；枯水期田阳电厂机组均考虑满发，那吉电站、福禄河四级电站出力20%。
丰大方式下，田阳电网通过百色～五塘和百色～高旺220kV线路向右江区电网送入电力约341MW，田阳电网华能电厂～恩隆I、II回220kV线路向田东电网输送电力约472MW，网区内其余各220kV公用线路潮流分布合理，均无过载。220kV高旺站（2×180MVA）主变负载265MVA，负载率约77.5%。网区内220kV电网电压水平在228.8kV～232.9kV之间，电压水平合理。
枯大方式下，田阳电网通过百色～五塘和百色～高旺220kV线路向右江区电网送入电力约486MW，田阳电网华能电厂～恩隆I、II回220kV线路向田东电网输送电力约508MW，网区内其余各220kV公用线路潮流分布合理，均无过载。220kV高旺站（2×180MVA）主变负载215MVA，负载率约62.9%。网区内220kV电网电压水平在228.7kV～232.8kV之间，电压水平合理。
2020年田阳电网220kV容载比为1.39。
4 结论
根据潮流计算结果，220kV高旺站扩建1×180MVA主变投运后，缓解了高旺变电站主变的供电压力，各线路潮流分布均合理，母线电压也在要求的范围之内。经过稳定计算，高旺站扩建后，相关的220kV线路发生三相短路故障，系统均可维持稳定运行。建议高旺变电站220kV电气设备短路水平按50kA考虑，与前期已有设备保持一致。
关键词：电力系统；系统二次；变电站
1 电力系统概述
1.1 近区电網现状
百色电网处于广西电网西部，是广西电网的负荷中心之一。其供电范围为百色市，西电东送天广三、四回线路及滇南外送通道贯穿境内。其用电主要由500kV百色变、平果变和平班电站、右江电站、田阳电厂、田东新厂联合供电。百色电网最高电压等级为500kV，主要通过龙滩～平果、岩滩～平果、平果～南宁、平果～来宾双回、百色～南宁和永安～南宁共7回500kV线路与广西500kV电网相连。百色电网与广西电网连接较为紧密，除以天生桥～隆林双回、平果～马头双回、百色～沙坡双回、百色～德保双回、百色～田阳电厂共9回220kV线路与广西220kV电网相连外，还以祥周～下雷、祥周～东平、云灵～下雷双回共4回220kV线路，下雷～甘祥、下雷～湖润、下雷～靖西和马头～天等共4回110kV线路与崇左电网相连；以马头～隆安、马头～大化2回110kV线路与南宁电网相连。百色网区的各220kV变电站分别以500kV百色变、平果变为中心，形成辐射型的网络结构。110kV电网主要以双侧电源单回链和双回辐射、单回辐射结构为主，县域以链式结构为主。
田阳县为百色市下辖的12 个县（区）之一。境内最高供电电压等级为220kV，田阳县电网以220kV高旺变（1×180）MVA为主电源，同时从田东县220kV祥周变获得电源补充。县电网以工业负荷为主，第一、第三产业为辅助。工业负荷占全社会用电负荷的50%以上，有田阳电厂以220kV电压等级上网；地方电源有110kV那吉水电站和福禄河水电站上网电。
1.2 近区电网存在的主要问题
（1）田阳县电网220kV变电容量有限，不能满足负荷快速发展的需要。目前现有的220kV变电容量、电源出力及相邻网区间较强的电力互供能力可满足田阳电网近期负荷发展及供电可靠性的要求。但随着新山工业园入园项目的陆续建成投产，田阳电网负荷将有较大幅度的增长，现有的网络将无法满足 “十三五”期间田阳地区负荷的发展需求。
（2）县区电网电源点单一，供电可靠性不高。田阳县电网目前仅有高旺变（1×180MVA）一座220kV变电站，电源点较少，除高旺变外，负荷主要由110kV红岭坡变、松湾变及田东境内的220kV祥周变负责供电。目前110kV红岭坡变两台主变阻抗值相差较大，不能并列运行，调度运行方式有较大的局限性。
2 电力系统一次
2.1 电力需求预测
“十二五”期间田阳县工业园区、高速公路及铁路建设都会带来一些大用户负荷。大用户的电量负荷增长有阶跃性，即投产扩产年份突然上升，停产减产年份又快速回落。由于田阳电量负荷基数值不高，大用户用电占据相当比例，大用户电量负荷的增减对规划区用电增长的规律影响较大，因此采用将大用户电量负荷和除大用户以外的电量负荷区分预测的方法。
田阳县全社会用电量年均增长率为24.2%，若不考虑大用户用电的影响，田阳县常规用电量年均增长率达到8.6%。根据常规负荷用电量年均增长，“十三五”期间考虑常规负荷年均增长率为8%。在考虑原有用电负荷自然增长的基础上，根据经济发展规划和主要工业项目情况，采用增长率+大用户用电进行负荷预测。
预计2020年，田阳全社会用电量达7951.13GW.h；供电最高负荷分别为1404.27MW。
2.2 电力平衡
电力平衡的主要原则如下：
1）根据负荷预测和电源规划进行分层分区电力平衡计算，分别计算220kV层和110kV层供电负荷，并考虑电压层上的电力交换。
2）平衡计算水平年选2013～2015年逐年和2020年，计算方式为丰大和枯大方式。
3）小水电参考近年来的运行情况，丰大方式和枯大方式出力分别按装机容量的80%和20%考虑。
4）糖厂自备机组丰水期不发电，枯水期发75%。
5）田阳电网大中型电厂、电站出力情况
2013年、2015年和2020年田阳电厂（2×150MW）丰水期1台机组检修、开机1台，枯水期大方式考虑满发。
2015年和2020年华能电厂（2×660MW）丰水期和枯水期大方式均考虑满发。
6）与外部电网联络
田阳电网与右江区电网、田东电网距离较近，且联系紧密，两电网考虑合环运行。根据田阳电网电力电量平衡结果，田阳电网与右江区电网之间110kV层考虑只有百色电力的那坡～六塘线路丰水期的电力交换；田阳电网与田东电网之间110kV层考虑那吉水利枢纽～祥周、祥周～松湾～红岭坡线路的电力交换；“十三五”期间，考虑那吉水利枢纽仍维持现有的运行方式。
2.3 变电站接入系统方案
220kV出线：终期出线10回，现已建成6回，分别至百色站、田阳电厂、恩隆站各2回。
110kV出线：终期出线12回，现已建成4回，分别至松湾、红岭坡各1回，至奉议2回。
2.4 工程建设规模
220kV高旺站本期扩建主变容量选择为1×180MVA。经计算，2013年枯大方式下，正常情况下高旺站（2×180MVA）主变负载率约为31.9%；若田阳电厂1台机组故障时，220kV高旺站负载率31.6%，在这种情况下不需要切除负荷即可保证对田阳电网的可靠供电；若高旺站任意1台主变故障退出运行，高旺站主变负载率为71%。可见，本期扩建主变容量选择1×180MVA，可以充分提高高旺站供电可靠性，并满足近期田阳电网负荷发展，能满足运行的灵活性及“N-1”故障运行情况的要求。主变参数选择与现有主变参数相同，即选用三相三绕组油浸式、低损耗、高压有载调压变压器。建议高旺站本期扩建的主变装设3组无功补偿装置，即本期装设36Mvar，分组容量为（3×12）Mvar，且扩建暂不考虑装设消弧线圈。
3 潮流计算分析
2020年正常运行时，田阳电网与右江区电网、田东电网分别通过百色～五塘、百色～高旺II220kV线路和华能电厂～恩隆I、II回220kV线路连接。丰水期田阳电厂（2×150MW）考虑开机1台，华能电厂（2×660MW）考虑开机2台，那吉水利（3×22MW）、福禄河四级电站（2×4MW）机组出力80%；枯水期田阳电厂机组均考虑满发，那吉电站、福禄河四级电站出力20%。
丰大方式下，田阳电网通过百色～五塘和百色～高旺220kV线路向右江区电网送入电力约341MW，田阳电网华能电厂～恩隆I、II回220kV线路向田东电网输送电力约472MW，网区内其余各220kV公用线路潮流分布合理，均无过载。220kV高旺站（2×180MVA）主变负载265MVA，负载率约77.5%。网区内220kV电网电压水平在228.8kV～232.9kV之间，电压水平合理。
枯大方式下，田阳电网通过百色～五塘和百色～高旺220kV线路向右江区电网送入电力约486MW，田阳电网华能电厂～恩隆I、II回220kV线路向田东电网输送电力约508MW，网区内其余各220kV公用线路潮流分布合理，均无过载。220kV高旺站（2×180MVA）主变负载215MVA，负载率约62.9%。网区内220kV电网电压水平在228.7kV～232.8kV之间，电压水平合理。
2020年田阳电网220kV容载比为1.39。
4 结论
根据潮流计算结果，220kV高旺站扩建1×180MVA主变投运后，缓解了高旺变电站主变的供电压力，各线路潮流分布均合理，母线电压也在要求的范围之内。经过稳定计算，高旺站扩建后，相关的220kV线路发生三相短路故障，系统均可维持稳定运行。建议高旺变电站220kV电气设备短路水平按50kA考虑，与前期已有设备保持一致。