淺談猴子巖水電站線路電壓過高原因分析與處理

蔡佳潤

摘 要：介紹了猴子巖水電站開關(guān)站線路電壓長期過高的情況，對(duì)比流域內(nèi)其他同類型機(jī)組電壓情況，從地理位置、負(fù)荷情況兩方面對(duì)猴子巖電壓過高問題進(jìn)行分析。對(duì)照其他電站的電壓控制方式，提出解決方案，對(duì)其他處于偏遠(yuǎn)地區(qū)的水電站電壓控制具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：開關(guān)站電壓;電網(wǎng)首端;進(jìn)相運(yùn)行;電壓調(diào)節(jié)

一、猴子巖電站簡介

猴子巖水電站位于四川省康定縣境內(nèi)，是國家2010年西部大開發(fā)重點(diǎn)工程之一、國家支持藏區(qū)發(fā)展能源建設(shè)重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目、大渡河干流梯級(jí)開發(fā)第9級(jí)電站。電站裝機(jī)容量1 700 MW（4×425 MW），猴子巖500 kV開關(guān)站采用4/3接線方式，出5回500 kV線路，至丹巴500 kV變2回，單回線路長約45 km。至康定500 kV變3回，單回線路長約63 km 。4路發(fā)變組間隔，共形成3個(gè)完整串，作為電網(wǎng)樞紐變電站，主要承擔(dān)丹巴地區(qū)各水電站及猴子巖電站向康定輸送電能任務(wù)。

500 kV開關(guān)站接線如圖1-1所示。

二、電壓曲線及控制要求

電壓合格率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，根據(jù)《四川電力系統(tǒng)調(diào)度控制管理規(guī)程》的要求，發(fā)電廠的運(yùn)行值班人員，應(yīng)按照調(diào)控機(jī)構(gòu)下達(dá)的電壓曲線要求監(jiān)視和調(diào)整電壓，將運(yùn)行電壓控制在允許的偏差范圍之內(nèi)。原則上應(yīng)采用逆調(diào)壓方法調(diào)整母線運(yùn)行電壓，即：

當(dāng)高峰負(fù)荷時(shí)，應(yīng)按發(fā)電機(jī)P-Q 曲線的規(guī)定限額，增加發(fā)電機(jī)無功出力，使母線電壓在電壓曲線的偏上限區(qū)域運(yùn)行，必要時(shí)可采用降低有功出力增加無功出力的措施;

當(dāng)?shù)凸蓉?fù)荷時(shí)，應(yīng)降低發(fā)電機(jī)無功出力，具有進(jìn)相能力的機(jī)組應(yīng)按需采用進(jìn)相運(yùn)行方式，使母線電壓在電壓曲線的偏下限區(qū)域運(yùn)行;

當(dāng)平段負(fù)荷時(shí)，應(yīng)合理調(diào)節(jié)機(jī)組無功出力，使母線電壓運(yùn)行在電壓曲線的中間值。

同時(shí)，根據(jù)《國網(wǎng)四川省電力公司關(guān)于下達(dá) 2018 年至 2019 年枯水期四川電網(wǎng) 220kV 及以上電壓監(jiān)測考核點(diǎn)典型電壓曲線的通知》，猴子巖電站 2018 年至 2019 年枯水期500kV典型電壓曲線如圖2-1所示。

如圖，根據(jù)電網(wǎng)要求，猴子巖母線電壓在高峰段（8：15-11：45、14：30-22：15）應(yīng)滿足526-536kV，其余時(shí)段應(yīng)滿足525-535kV。

三、目前電壓控制方法

根據(jù)《四川電力系統(tǒng)調(diào)度控制管理規(guī)程》的要求，電力系統(tǒng)中的無功功率應(yīng)實(shí)行分層、分區(qū)、就地平衡的原則，避免長距離輸送。

電網(wǎng)電壓調(diào)整主要有以下措施：

1.調(diào)整發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)無功出力，調(diào)整風(fēng)電場和光伏電站風(fēng)電機(jī)組或并網(wǎng)逆變器、靜止無功補(bǔ)償器（SVC）和靜止無功發(fā)生器（SVG）的無功出力。

2.投切電容器、電抗器。

3.調(diào)整有載調(diào)壓變壓器分接頭。

4.改變電力系統(tǒng)運(yùn)行方式。

5.在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定水平的前提下，按預(yù)先安排斷開輕載線路或投入備用線路。

6.對(duì)運(yùn)行電壓低的局部地區(qū)限制用電負(fù)荷。

四、猴子巖常用方法效果

目前，猴子巖采用的調(diào)壓方式為調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力，吸收電網(wǎng)過剩的無功功率，達(dá)到降壓的目的。

發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)提供有功的同時(shí)還提供感性無功，定子電流滯后于端電壓一個(gè)角度（即其有功功率和無功功率表的指示均為正值），此種狀態(tài)即遲相運(yùn)行。當(dāng)逐漸減少勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個(gè)角度（即其有功功率表指示為正值，而無功功率表則指示負(fù)值），此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行。

猴子巖發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行方式下，與流域內(nèi)同類大型水電機(jī)組大崗山電站、瀑布溝電站500kV開關(guān)站母線電壓、機(jī)組總無功值對(duì)比如圖4-1、4-2、4-3所示：

由對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，猴子巖電站機(jī)組無功進(jìn)相經(jīng)常超過-50Mvar，其機(jī)組進(jìn)相深度遠(yuǎn)大于其他兩站（-20Mvar），猴子巖電站開關(guān)站母線電壓經(jīng)常超過534kV，接近定值上限，而其他兩站為530kV。由此可知，猴子巖電站在機(jī)組進(jìn)相較多的情況下母線電壓控制情況不如其他兩站。

五、猴子巖電壓持續(xù)較高原因分析

結(jié)合猴子巖機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，分析有以下原因：

1.地理位置因素：猴子巖電站位于丹巴變電站與康定變電站之間，考慮到輸電線路的電容效應(yīng)，線路末端電壓最高。在節(jié)假日或午夜等系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷時(shí)，其過剩無功必導(dǎo)致電網(wǎng)電壓升高，甚至超過系統(tǒng)運(yùn)行電壓容許的規(guī)定值，不僅影響供電的電壓質(zhì)量，還會(huì)使電網(wǎng)損耗增加，經(jīng)濟(jì)效益下降。

2.送出功率限制因素：電網(wǎng)康甘斷面送出功率限額3200MW，猴子巖負(fù)荷占用通道約20%，大部分時(shí)間內(nèi)，負(fù)荷只需兩臺(tái)或單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，導(dǎo)致無功容量不足。

六、可參考的電壓控制方法及展望

雖然發(fā)電機(jī)調(diào)壓對(duì)近區(qū)線路效果明顯，但機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行總是以降低發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行性能為代價(jià)的，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)存在靜態(tài)穩(wěn)定、端部漏磁發(fā)熱、機(jī)端電壓限制、機(jī)組定子過電流限制、最低勵(lì)磁限制等諸多問題，因此在考慮安全、經(jīng)濟(jì)等問題的前提下，可思考其他解決方案。對(duì)比大崗山電站、瀑布溝電站，其線路或母線裝設(shè)有電抗器，對(duì)于其輸電線路的電壓分布及抑制工頻暫態(tài)過電壓等問題均有幫助，對(duì)于猴子巖電站可酌情考慮，同時(shí)，適當(dāng)提高線路末端電站電壓合格范圍對(duì)該問題也有所幫助。

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