小水電對(duì)羅田電網(wǎng)的影響分析及應(yīng)對(duì)措施

周曉武 雷華斌 徐曉輝

【摘要】小水電作為一種清潔無(wú)污染、可再生、具有良好生態(tài)與社會(huì)效益的綠色能源類(lèi)型，充分開(kāi)發(fā)利用水電資源，對(duì)于羅田電網(wǎng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大的作用。

【關(guān)鍵詞】水電;電網(wǎng);措施;分析

前言

我縣境內(nèi)有5大水系，大小河流501條共2186公里，全縣建有水庫(kù)132座，控制來(lái)水面積597.4平方公里，總蓄水量3.58億立方米。并網(wǎng)接入羅田電網(wǎng)的小水電共61座，總裝機(jī)容量 75.85 MW小水電接入配電網(wǎng)運(yùn)行，不具備可調(diào)節(jié)能力的小水電站接入10kV線(xiàn)路小水電有57座分別接入28條10KV用戶(hù)線(xiàn)路，具備一定調(diào)節(jié)能力的小水電站，接入10KV線(xiàn)路有3條，接入專(zhuān)用線(xiàn)路1條，接入35KV線(xiàn)路1條，接入110KV線(xiàn)路3條，小水電的并網(wǎng)對(duì)我縣的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極推動(dòng)的作用。但是，隨著小水電的建設(shè)規(guī)模和裝機(jī)容量的迅速擴(kuò)大，對(duì)羅田電網(wǎng)的運(yùn)行也存在一定的影響，現(xiàn)就高電壓、無(wú)功不足、線(xiàn)路損耗及安全四個(gè)方面進(jìn)行分析及采取措施：

一、小水電高電壓的形成分析及措施

1.小水電高電壓形成原因分析

小水電引起高電壓?jiǎn)栴}主要發(fā)生在豐水期，由于部分區(qū)域小水電開(kāi)發(fā)較為集中，總裝機(jī)容量較大，而水電資源豐富的區(qū)域一般經(jīng)濟(jì)都不發(fā)達(dá)，負(fù)荷密度小，豐水期小水電發(fā)出的電能無(wú)法就地進(jìn)行平衡，引起線(xiàn)路末端電壓升高。

（1）東安河電站是梯級(jí)電站共有五級(jí)接入10KV專(zhuān)用線(xiàn)路，豐水季節(jié)，庫(kù)容拖水，小水電滿(mǎn)發(fā)用電高峰時(shí)，電壓合格，用電低谷時(shí)，存在系統(tǒng)有功。無(wú)功倒送，就算調(diào)整變壓器檔位，也存在電壓過(guò)高的現(xiàn)象。當(dāng)枯水季節(jié)，水庫(kù)一般在頂峰時(shí)發(fā)電，也易存在高電壓。

（2）跨馬墩、鳳凰關(guān)等等52個(gè)小水電分別接入10條10KV用戶(hù)線(xiàn)路，小水電一般都是徑流式，豐水期，小水電滿(mǎn)發(fā)線(xiàn)路負(fù)荷倒送，這些用戶(hù)線(xiàn)路往往是首端線(xiàn)徑粗，末端線(xiàn)徑細(xì)，而小水電一般接入10 kV線(xiàn)路的末端。當(dāng)枯水期時(shí)，線(xiàn)路能保證末端供電需求，調(diào)檔主變檔位或投入電容，也是導(dǎo)致電壓高的原因之一。當(dāng)潮流發(fā)生變化，首末倒置，其末端線(xiàn)路線(xiàn)徑便成為負(fù)荷輸送瓶頸，從而導(dǎo)致高電壓。

（3）響水潭電站接入35KV線(xiàn)路時(shí)， 當(dāng)小水電的負(fù)荷無(wú)法在本變電所供電區(qū)域就地平衡時(shí)，負(fù)荷將向上級(jí)電源倒送，從而抬高了變電所的35kV側(cè)母線(xiàn)電壓， 造成整片區(qū)域高電壓。

（4）小水電管理問(wèn)題。小水電建設(shè)時(shí)，為獲準(zhǔn)接入10kV公用線(xiàn)，有意將報(bào)裝容量降低，而實(shí)際安裝時(shí)則提高裝機(jī)容量，而供電線(xiàn)路的接入設(shè)計(jì)余量不足，從而造成高電壓。

2.小水電高電壓采取的措施

（1）安裝雙向自動(dòng)調(diào)壓器。以10kV鳳凰關(guān)線(xiàn)路為例，在線(xiàn)路中部和末端有水電站4座，總裝機(jī)容量達(dá)到4830kW。據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，枯水期小水電停運(yùn)，線(xiàn)路末端電壓根據(jù)壓降計(jì)算只有8.167kV左右，不能滿(mǎn)足用戶(hù)的用電質(zhì)量需求。豐水期變電站出口電壓為11.045kV，線(xiàn)路上的小水電除了滿(mǎn)足周邊用戶(hù)用電之外，還向主電網(wǎng)輸送一部分電能，末端電壓最高時(shí)超過(guò)12kV，相應(yīng)提出安裝線(xiàn)路自動(dòng)調(diào)壓器的治理措施。雙向自動(dòng)調(diào)壓器能針對(duì)雙向供電或多電源供電系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別潮流方向，通過(guò)跟蹤輸入電壓的變化，來(lái)自動(dòng)調(diào)整三相有載分接開(kāi)關(guān)的檔位，在±20%的范圍內(nèi)對(duì)輸入電壓進(jìn)行雙向自動(dòng)調(diào)節(jié)，保持輸出電壓穩(wěn)。

（2）根據(jù)枯水期和豐水期的實(shí)際情況，將變壓器分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)檔和根據(jù)無(wú)功的情況及時(shí)投退電容器。節(jié)范圍可選擇為-15%～+15%。豐水期時(shí)，通過(guò)變壓器的檔位上調(diào)，達(dá)到正常電壓運(yùn)行的需要，枯水期將變壓器檔位根據(jù)負(fù)荷情況下調(diào)。

（3）轉(zhuǎn)移小水電負(fù)荷，將線(xiàn)路進(jìn)行改造小水電密集區(qū)域內(nèi)的小水電負(fù)荷集中轉(zhuǎn)接入附近小水電較少的10 kV公用線(xiàn)，通過(guò)負(fù)荷轉(zhuǎn)移就地平衡的方式，解決高電壓?jiǎn)栴}。

二、小水電無(wú)功電量不足的形成分析及措施

1.小水電無(wú)功電量不足形成的原因分析

（1）小水電無(wú)功電量受上網(wǎng)電壓影響

小水電站大都建在山區(qū)且線(xiàn)路末端，線(xiàn)路半經(jīng)大，用電負(fù)荷峰谷差大，電壓與用電負(fù)荷成反比，峰谷時(shí)電壓在10KV左右，低谷時(shí)電壓高達(dá)11kv以上，按電力變壓器的最低檔電壓反眏到低壓側(cè)電壓在0.45kv左右，直接影響小水電的無(wú)功上網(wǎng)電量不足。

（2）并網(wǎng)小水電無(wú)功出力不足設(shè)備因素

一是入網(wǎng)線(xiàn)路較長(zhǎng)、電壓等級(jí)不高、導(dǎo)線(xiàn)截面偏小、供電半徑大，線(xiàn)路參數(shù)不合適。二是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)容量不足。運(yùn)行中，隨著并網(wǎng)機(jī)組所帶負(fù)荷的增加，機(jī)端電壓相應(yīng)升高。當(dāng)機(jī)端電壓達(dá)到1.05額定電壓時(shí)，定子鐵芯已經(jīng)飽和，在電樞反應(yīng)去磁作用下，需勵(lì)磁電流加大，增加勵(lì)磁電流無(wú)功出力和機(jī)端電壓雖然稍有增加，但發(fā)熱嚴(yán)重，限制了勵(lì)磁調(diào)節(jié)，也就限制了無(wú)功輸出。

（3）并網(wǎng)小水電無(wú)功出力不足管理因素

一是對(duì)于徑流式小水電，在豐水期，為了盡量減少棄水，搶發(fā)有功，減發(fā)無(wú)功，寧可扣除部分電費(fèi)，造成發(fā)無(wú)功不足的現(xiàn)象。二是大部分的小水電發(fā)電機(jī)設(shè)備落后只有手動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)，沒(méi)有根據(jù)有功輸出的大小相應(yīng)調(diào)節(jié)無(wú)功輸出的比例，即沒(méi)有按功率因數(shù)保持在0.8左右并網(wǎng)運(yùn)行。三是小水電值班人員錯(cuò)誤地認(rèn)為向電網(wǎng)發(fā)無(wú)功，必然影響有功的輸出，有意將勵(lì)磁調(diào)至最小，造成發(fā)電機(jī)在“欠勵(lì)磁”狀態(tài)下運(yùn)行，加重電網(wǎng)中的無(wú)功負(fù)擔(dān)，造成不應(yīng)有的有功損耗。

2.提高小水電無(wú)功電量不足的措施

（1）增大勵(lì)磁電流

采用改善勵(lì)磁條件，增大勵(lì)磁電流的方法是改善上網(wǎng)電量和供電質(zhì)量的重要條件，勵(lì)磁控制質(zhì)量的好壞直接影響上網(wǎng)電量質(zhì)量和電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，因電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差大，低谷時(shí)電壓偏高，增大勵(lì)磁電流是有限的并且長(zhǎng)期超出發(fā)電機(jī)額定電壓值運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣和使用壽命有很大影響。

（2）裝設(shè)電容器

在無(wú)功缺額的線(xiàn)路裝設(shè)電容器，有效補(bǔ)償無(wú)功電量不足的途徑，但這種方法需要設(shè)備多、投資大、不宜節(jié)省空間等缺點(diǎn)。