小水電并網(wǎng)計(jì)量方式現(xiàn)狀分析與改進(jìn)措施探索

摘 要：本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)行小水電并網(wǎng)、計(jì)量方式的分析，探索出一種有價(jià)值的改進(jìn)方式。通過(guò)對(duì)改進(jìn)前后的比較、分析，論證了改善現(xiàn)行運(yùn)行方式、改良計(jì)量方案的可行性。通過(guò)測(cè)算，得出了在2～5年能創(chuàng)造出純收益的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：小水電 運(yùn)行 計(jì)量 改進(jìn) 措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TV7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（a）-0053-02

隨著電力企業(yè)精益化管理的進(jìn)步，粗放管理痕跡亟待改進(jìn)。以前，在電力系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行平衡結(jié)合點(diǎn)的選擇上，還存在一定不夠精細(xì)之處，有待重新定位。比如小水電與大電網(wǎng)并網(wǎng)方式中，常常存在過(guò)于偏重安全、忽略經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的情況。筆者通過(guò)深入觀察身邊的工作環(huán)境實(shí)況，細(xì)致分析、創(chuàng)新思維，解決了問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)了出路，確定了恰當(dāng)而合理的改進(jìn)方式。

1 現(xiàn)狀分析

目前，對(duì)小水電并網(wǎng)點(diǎn)的計(jì)量多采用上下網(wǎng)同一套計(jì)量設(shè)備，設(shè)置在升壓變電站高壓側(cè)，經(jīng)電壓、電流互感器變壓變流后接電能表，以正向?yàn)樯暇W(wǎng)，反向?yàn)橄戮W(wǎng)的方式。此方式而有利有弊，分析如下。

1.1 弊端分析

（1）受制于計(jì)量裝置的靈敏度，計(jì)量下網(wǎng)用電負(fù)荷時(shí)，誤差很大。由于采用同一套計(jì)量裝置，不可能同時(shí)兼顧到上下網(wǎng)的負(fù)載情況，其設(shè)計(jì)參考依據(jù)往往就僅能顧及上網(wǎng)負(fù)載，按照上網(wǎng)時(shí)的額定負(fù)荷選取電流互感器的規(guī)格。而在下網(wǎng)時(shí)，實(shí)際負(fù)荷就很小，就會(huì)受制于計(jì)量裝置的靈敏度，導(dǎo)致計(jì)量準(zhǔn)確性大幅度降低。

（2）在下網(wǎng)時(shí)，運(yùn)行方式不經(jīng)濟(jì)，損耗大、效率低。升壓變壓器轉(zhuǎn)換為降壓變壓器，其容量很大，與實(shí)際負(fù)荷不匹配，存在“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象。變壓器嚴(yán)重輕載的現(xiàn)象，過(guò)多消耗系統(tǒng)無(wú)功功率，產(chǎn)生不必要的變壓器損耗。

1.2 有利方面

節(jié)省設(shè)備，運(yùn)行方式簡(jiǎn)單。因?yàn)閮H采用一套計(jì)量裝置，只采用一臺(tái)升壓變壓器（反向運(yùn)行時(shí)作降壓變壓器），上下網(wǎng)兼用，單點(diǎn)單線(xiàn)連接，節(jié)省了線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)，運(yùn)行方式簡(jiǎn)單可靠。

2 運(yùn)行方式與計(jì)量方案的改進(jìn)

根據(jù)小水電上網(wǎng)和下網(wǎng)負(fù)荷差別過(guò)大的特點(diǎn)，將其一分為二，分別以獨(dú)立的電氣回路運(yùn)行，在兩條獨(dú)立回路中分別根據(jù)其額定容量配置計(jì)量設(shè)備，這樣就能大大提高計(jì)量準(zhǔn)確度。

當(dāng)水電廠發(fā)電，處于上網(wǎng)期間時(shí)，升壓站高壓側(cè)斷路器閉合，廠用變高壓側(cè)斷路器斷開(kāi)，按上網(wǎng)潮流方向流向方式運(yùn)行。升壓站高壓側(cè)電能計(jì)量裝置計(jì)量其發(fā)電量。當(dāng)水電廠停止發(fā)電，處于檢修停發(fā)狀態(tài)時(shí)，升壓站高壓側(cè)斷路器斷開(kāi)，廠用變高壓側(cè)斷路器閉合，按下網(wǎng)潮流方向流向方式運(yùn)行。廠用變電能計(jì)量裝置計(jì)量其下網(wǎng)用電量。

改進(jìn)之后的利弊分析。

2.1 利益

與改進(jìn)前相比，弊即轉(zhuǎn)為利：

（1）.運(yùn)行方式更經(jīng)濟(jì)合理。在下網(wǎng)運(yùn)行方式下，停運(yùn)了升壓站主升壓變，避免了大容量變壓器的空載、輕載運(yùn)行方式，降低了損耗，提高了效率。

（2）提高了計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度，有利于市場(chǎng)交易的公平性。改進(jìn)后，計(jì)量裝置不再受靈敏度的限制，下網(wǎng)小負(fù)荷由10KV中壓配網(wǎng)供給，其計(jì)量裝置的選配與實(shí)際用電負(fù)荷更匹配，準(zhǔn)確性大幅度提高，促進(jìn)市場(chǎng)交易的公平性。

2.2 弊端

需要增大一次性投資：為了使上下網(wǎng)分離運(yùn)行，需要在公共配網(wǎng)上引入一條10kV中壓配網(wǎng)的電源，增加了線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)等設(shè)備。運(yùn)行方式要求較高：為保證運(yùn)行安全，應(yīng)要求上下網(wǎng)用電（或發(fā)電）設(shè)備的分離。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3.1 改進(jìn)增加的投資

如按上述措施予以改進(jìn)，需要增加一路10kV中壓配電電源，包括高壓配電屏、配電線(xiàn)路、廠用變（增加或替換一臺(tái)10/0.38kV的廠用變，即將6/0.38kV的廠用變替換為10/0.38kV）。

假設(shè)其檢修停發(fā)期間的檢修及日常用電負(fù)荷為500kVA，線(xiàn)路為1～4km（山區(qū)地形）。此時(shí)增加的投資為：一臺(tái)10kV高壓開(kāi)關(guān)、1～4km10kV線(xiàn)路（山區(qū)地形），一臺(tái)500kVA（10/0.38kV）變壓器。按2012年電力工程預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，其增加投資為：21×1+6.8+2.3=30.1萬(wàn)元；21×4+6.8+2.3=93.1萬(wàn)元。在大約30.1～93.1萬(wàn)元之間。如只是替換廠用變，投資中應(yīng)減去廠用變部分，大約為：23.3～86.3萬(wàn)元之間。

3.2 改進(jìn)后產(chǎn)生的收益

3.2.1 變壓器高損耗帶來(lái)的損失

（1）替換廠用變：由于廠用變不論是否發(fā)電，常年處于運(yùn)行狀態(tài)，其變損情況基本不變。

某水電站升壓站主變壓器選型為：S11-50000kVA/220kV，。假定每年有180d停發(fā)，則有：

有功損耗=有功空載損耗×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)+負(fù)荷波動(dòng)損耗系數(shù)×負(fù)載系數(shù)的平方×有功負(fù)載損耗×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)）。忽略負(fù)載損耗則：有功損耗≈有功空載損耗×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)=35.2kW×24×180=152064kWh。

（2）增加廠用變：此情況通常為升壓變壓器和廠用變輪流停運(yùn)。此時(shí)可應(yīng)考慮停運(yùn)升壓變壓器節(jié)省的變損和新增廠用變運(yùn)行時(shí)的變損。二者之差為總節(jié)省的變損。有功損耗=有功損耗1-有功損耗2

按新增廠用變選型為S11-500/10為準(zhǔn)計(jì)算：有功損耗2=有功空載損耗2×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)+負(fù)荷波動(dòng)損耗系數(shù)×負(fù)載系數(shù)的平方×有功負(fù)載損耗×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)）。設(shè)定負(fù)載系數(shù)平均值為0.4則：有功損耗2=有功空載損耗×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)+負(fù)荷波動(dòng)損耗系數(shù)×負(fù)載系數(shù)的平方×有功負(fù)載損耗×24×變壓器運(yùn)行天數(shù)）=0.68kW×24×180+1.05×0.42×5.41×24×180=6864kWh。

有功損耗=有功損耗1-有功損耗2=145200kWh。

以0.6元/kWh的電價(jià)計(jì)算，每年節(jié)省的變壓器損耗經(jīng)濟(jì)效益為：145200×0.6=87120或152064×0.6=81238元。

3.2.2 計(jì)量靈敏度低，計(jì)量誤差造成的少計(jì)量損失（供電企業(yè)）

按水電站停發(fā)期間的平均用電負(fù)荷計(jì)算，取其負(fù)載系數(shù)為0.4，則：平均功率=500×0.4=200kW，年均用電量=200*24*180=864000kWh。

某水電站關(guān)口計(jì)量點(diǎn)配置的計(jì)量裝置為：電壓互感器為220/0.1kV，準(zhǔn)確度0.2；電流互感器為600/1A，準(zhǔn)確0.2S；電能表為3×57.7/100V、3×1.5（6）A，準(zhǔn)確度0.5S。此套計(jì)量裝置所計(jì)的額定負(fù)荷=220×600×5=660000kW，而實(shí)際負(fù)荷僅為500kW。二者有數(shù)量等級(jí)之差別。

其計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)分析：

500kW在6kV側(cè)的電流：

I低=P/U/√3=500/6/√3=48.11A

折算到220kV側(cè)的電流（即電流互感器一次側(cè)電流）：

I高=I低/k=48.11/（220/6）=1.31A

占電流互感器額定電流的比值：kl=1.31/600=0.00218，

即0.218%。

電流互感器二次側(cè)電流（即流經(jīng)電能表的電流）：

I表=1.31/600=0.00218A

占電能表標(biāo)定電流的比值：0.00218/1.5=0.00146，即0.146%。

按電流互感器、電能表的檢定規(guī)程規(guī)定，其計(jì)量誤差限值在1%額定電流以下時(shí)已無(wú)誤差要求。根據(jù)二者的誤差負(fù)載曲線(xiàn)，可以判定在此超輕載情況下，計(jì)量誤差嚴(yán)重偏負(fù)，造成少計(jì)電量，影響了發(fā)電、供電、用電之間的公平交易。

上圖為測(cè)量用電流互感器及電能表誤差負(fù)載曲線(xiàn)圖。根據(jù)上述情況，可判定其實(shí)際負(fù)載誤差工作點(diǎn)時(shí)，計(jì)量裝置誤差偏差很大。取值其值為-21%，可計(jì)算出少計(jì)電量為：

△W=W0×21%=864000×0.21=181440kWh

以0.6元/kWh的電價(jià)計(jì)算，每年因計(jì)量誤差少計(jì)收的電費(fèi)為：181440×0.6=108864元。

3.2.3 總收益（如圖1）

總經(jīng)濟(jì)效益（替換廠用變）=108864+87120=195984元，或總經(jīng)濟(jì)效益（新增廠用變）=108864+81238=190102元

3 投資收益對(duì)比

（1）如果10kV中壓配網(wǎng)引接電源距離近，在1公里左右時(shí)，其投資大約在23.3～30.1萬(wàn)元，按每年19萬(wàn)元的增加收益，在兩年內(nèi)能收到純效益。

（2）如果10kV中壓配網(wǎng)引接電源距離近，在4km左右時(shí)，其投資大約在86.3～93.1萬(wàn)元，按每年19萬(wàn)元的增加收益，在五年內(nèi)能收到純效益。

4 結(jié)論

經(jīng)創(chuàng)造性的改進(jìn)，將其上網(wǎng)與下網(wǎng)分離成單獨(dú)運(yùn)行的模式，對(duì)運(yùn)行安全的影響不大，而能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益，有利于提高計(jì)量精度，有利于節(jié)約能源，增加能效。經(jīng)過(guò)投資收益比較，能在二至五年內(nèi)產(chǎn)生純收益。因此，此套改進(jìn)方案值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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[2]測(cè)量用電流互感器.

[3]電能表檢定規(guī)程.

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[5]電力工程概預(yù)算.