小水電地區(qū)電網(wǎng)過電壓原因與解決方案

1、小水電地區(qū)電網(wǎng)過電壓原因與解決方案摘要：針對(duì)含有大量小水電的中壓電力系統(tǒng)中由于豐水期、枯水期的李節(jié)變化和負(fù)荷大小的周 期變化常引起過電壓的間題，指出常規(guī)雙向自動(dòng)調(diào)壓皺直和電抗器解決該問題的局限性，并提出解 決方案，通過對(duì)某一含有大量小水電且存在過電壓?jiǎn)栴}的變電站區(qū)域仿真計(jì)算，驗(yàn)證tct抑制過電 壓的可行性.關(guān)鍵詞：晶閘管控制的變壓器，tct;過電壓抑制；小水電；0前言小水電大部分是徑流式調(diào)節(jié)能力差，通常就近接入電網(wǎng)，而這些裝有小水電地區(qū)的負(fù)荷 早晚波動(dòng)很大，因此這些地區(qū)的潮流很復(fù)雜，常伴隨著高電壓?jiǎn)栴}，在豐水期低負(fù)荷情況時(shí) 10kv電壓有時(shí)可高達(dá)13kv,變電站35kv電壓最高達(dá)到42kv,小

2、水電站的機(jī)端電壓更高, 超出了國(guó)標(biāo)允許電壓偏差范圉1,可能經(jīng)常會(huì)燒損用電設(shè)備，危及小水電發(fā)電機(jī)組的安全， 也影響用戶的用電設(shè)備安全，會(huì)給變電站的安全運(yùn)行帶來很大隱患。含有大量小水電的線路 經(jīng)常會(huì)超越電壓上限形成穩(wěn)態(tài)過電壓，因此怎么保障帶冇小水電的中壓線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行 成為一個(gè)很亟待研究的課題。1小水電地區(qū)電網(wǎng)過電壓分析ausubstationbs*jqs1含有小水電地區(qū)電網(wǎng)的等值簡(jiǎn)化按型發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)點(diǎn)的功率0zre （7s cos（r + 力）(1)(2)p= _c xe； zreq（7$.vin（pv + 5）q= zl式中：eq為發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)： 空為zg的阻抗角；5為巳與s的夾角：z

3、為發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路l的總阻抗。由式（1）可知，線路越反，導(dǎo)線越細(xì)zy越大，而us是連接系統(tǒng)點(diǎn)的電壓基本不變 ，假定eq不變，則線路越長(zhǎng)，發(fā)電機(jī)的電磁功率p越小，而水輪機(jī)的進(jìn)水量不變，所以 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)加速運(yùn)行，使d增大。而實(shí)際上發(fā)電機(jī)通常 為了多發(fā)電而保障輸出的有功功率不變，必須提高eq,使p和q同時(shí)增加。由式（2）可 知，豐水期水輪機(jī)的進(jìn)水量增加4,而系統(tǒng)負(fù)荷大小卻沒有發(fā)生相應(yīng)變化，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的 機(jī)械轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)加速運(yùn)行，使d增大，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率減小，功率因 數(shù)增大，因此必須抬高白身勵(lì)磁的方法滿足考核要求，從而導(dǎo)致電壓偏高。勵(lì)磁電壓與

4、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的關(guān)系(3)式中：xg為發(fā)電機(jī)的內(nèi)電抗。由上式可知，發(fā)電機(jī)維持p、q、xg不變，勵(lì)磁電壓后發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓也隨著升高, 所以導(dǎo)致線路各點(diǎn)的電壓升高，而各個(gè)小水電在豐水期都紛紛通過抬高自身勵(lì)磁的方法增加 輸岀能力，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過電壓。2解決方案電網(wǎng)中解決線路過電壓的主要措施可采用以下三種方式：1)裝設(shè)雙向自動(dòng)調(diào)壓裝置；2)手動(dòng)固定投切并聯(lián)電抗器；3) tct型可控電抗器：雙 向口動(dòng)調(diào)壓裝置雖然能夠很好的對(duì)單條含有小水電的線路中的穩(wěn)態(tài)過電壓進(jìn)行治理5,6,但 是由于其容量通常相對(duì)較小僅能用于單條線路，不能對(duì)含有大量小水電的整個(gè)區(qū)域或變電站 的穩(wěn)態(tài)過電壓進(jìn)行抑制，響應(yīng)速度慢，

5、1030min調(diào)節(jié)一次，更不能解決暫態(tài)過電壓?jiǎn)栴}， 雖然其效果良好但是其應(yīng)用范圍有一泄的局限性，此外由于其采用有載分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓， 所以在調(diào)檔過程中會(huì)產(chǎn)生電弧，需要對(duì)分接開關(guān)內(nèi)的油進(jìn)行定期維護(hù)。加裝固定投切的并聯(lián)電抗器是抑制線路過電壓的常用裝置7.其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉， 早期應(yīng)用廣泛。然而，并聯(lián)電抗器只能固定的投入或切除，投切后的電壓依然不是很合理， 不能自動(dòng)跟蹤線路電壓的變化，出于安全考慮，大部分時(shí)間將設(shè)備閑置不用，利用率不高。 由于投切涌流通常很大，投切過程中容易引起很大的電壓波動(dòng)棋至導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，影響系統(tǒng) 的安全運(yùn)行。此外投切電抗器時(shí)產(chǎn)生較大涌流及操作過電壓，容易造成斷路器損壞，縮短斷

6、 路器的使用壽命。tct為晶閘管控制的變壓器式可控電抗器(thyristor controlled tninsfonner,簡(jiǎn) 稱 tct)可以根據(jù)系統(tǒng)電壓的變化動(dòng)態(tài)的輸出容量8,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的潮流和電壓從而對(duì)整個(gè)變電 站或區(qū)域的電壓進(jìn)行綜合治理，由于其響應(yīng)速度快還能減少電網(wǎng)電壓波動(dòng)。tct支路由變 壓器式可控電抗器、晶閘管閥柜、控制系統(tǒng)、避雷器、隔離開關(guān)及斷路器等組成。變壓器式 可控電抗器的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)通常在70%80%之間，所以不存在短路時(shí)大電流沖擊問題， 此時(shí)，從電網(wǎng)側(cè)看，相當(dāng)接入了一個(gè)電抗器。在變壓器低壓側(cè)接晶閘管，通過控制晶閘管的 導(dǎo)通角就能提供連續(xù)變化的無功功率。與tcr基本相同，其

7、響應(yīng)速度與tcr完全相同， 品閘管運(yùn)行在變壓器低壓側(cè)，電壓較低，無需多個(gè)晶閘管串聯(lián)，可靠性高，而且占地面積小。 采用tct型可控電抗器是解決含有大量有小水電的中壓線路或變電站電壓過高的正確選擇。投入應(yīng)用后，仿真計(jì)算數(shù)據(jù)可知，在枯大運(yùn)行方式下，線路各點(diǎn)電壓基本滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 要求，在豐小運(yùn)行方式下，線路各點(diǎn)電壓基本超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,但是在35kv變電站35kv 母線側(cè)裝設(shè)tct后，整個(gè)區(qū)域的10kv、35kv電壓均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。3結(jié)束語(yǔ)通過分析含有小水電的線路在線路長(zhǎng)、豐水期引起過電壓原因，比較三種治理過電壓的 設(shè)備，tct型可控電抗器更具優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)某一含有大量小水電且存在過電壓?jiǎn)栴}的變電 站區(qū)域仿真計(jì)算，驗(yàn)證tct抑制整個(gè)區(qū)域過電壓的可行性，可知tct型可控電抗器不僅 可以穩(wěn)定區(qū)域電壓提高電能質(zhì)量，還能保障電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：1jgb/t 12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差s.2 陳壬行。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析m.中國(guó)電力出版社，19953 陳志峰，陳娟，李海鋒，鐘慶。含小水電地區(qū)電網(wǎng)過電壓分析及抑制措施j.電力建 設(shè)，2015.4 孔徳兵，阮彥斌。線路無功流向與首末端電壓的關(guān)系j.云南電力技術(shù)，2009.5 林旭義，黃偉君。含小水電的10 kv線路電壓質(zhì)量改善新途徑j(luò).浙江電力