小水電對配電網(wǎng)運(yùn)行高電壓的影響分析

小水電對配電網(wǎng)運(yùn)行高電壓的影響分析【摘要】文章首先介紹高電壓的形成原因，分析10kV線路雙向自動調(diào)壓器的安裝，詳細(xì)分析轉(zhuǎn)移小水電負(fù)荷，加強(qiáng)運(yùn)行管理，改變無功功率進(jìn)行調(diào)壓?！娟P(guān)鍵詞】小水電；密集；高電壓質(zhì)量；無功功率前言我國水利資源豐富，充分開發(fā)利用水電資源，對于整個電網(wǎng)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大的作用。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，對電力部門電能的節(jié)約和電壓質(zhì)量的改善提出了更高的要求。山區(qū)配電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力普遍較薄弱，特別是在豐水期，小水電發(fā)出的電能無法就地平衡，部分小水電密集區(qū)域的高電壓問題已嚴(yán)重影響了居民的生產(chǎn)生活用電。下文具體談?wù)勑∷娒芗瘏^(qū)域的高電壓問題，提出解決配電網(wǎng)的高電壓問題方案。1.高電壓的形成原因小水電引起高電壓問題主要發(fā)生在豐水期，由于部分區(qū)域小水電開發(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)出的電能無法就地進(jìn)行平衡，引起線路末端電壓升高。（1）小水電接入10kV公用線，引起區(qū)域性10kV線路負(fù)荷倒送。10kV公用線往往是首端線徑粗，末端線徑細(xì)，而小水電一般接入10kV公用線的末端。當(dāng)枯水期時，線路能保證末端供電需求，當(dāng)豐水期時，潮流發(fā)生變化，首末倒置，其末端線路線徑便成為負(fù)荷輸送瓶頸，從而導(dǎo)致高電壓。（2）小水電總裝機(jī)容量較大時，會采取35kV專線接入就近的35kV變電所。當(dāng)小水電的負(fù)荷無法在本變電所供電區(qū)域就地平衡時，負(fù)荷將向上級電源倒送，從而抬高了變電所的35kV側(cè)母線電壓，造成整片區(qū)域高電壓。（3）小水電管理問題。小水電建設(shè)時，為獲準(zhǔn)接入10kV公用線，有意將報裝容量降低，而實(shí)際安裝時則提高裝機(jī)容量，而供電線路的接入設(shè)計(jì)余量不足，從而造成高電壓。小水電引起高電壓問題涉及面廣，采取單一調(diào)壓手段已無法滿足電壓調(diào)整需求，需充分利用系統(tǒng)各級設(shè)備的調(diào)壓裕度，充分利用新技術(shù)、新設(shè)備，克服單一調(diào)壓方式的局限性，提高農(nóng)網(wǎng)電壓調(diào)控能力，改善供電質(zhì)量。2.10kV線路中安裝雙向自動調(diào)壓器2.1安裝自動調(diào)壓器的必要性以某10kV東方172線為例，在線路中部和末端有水電站7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),線路末端電壓根據(jù)壓降計(jì)算只有8.167kV左右，不能滿足用戶的用電質(zhì)量需求。豐水期變電站出口電壓為11.045kV，線路上的小水電除了滿足周邊用戶用電之外，還向主電網(wǎng)輸送一部分電能，末端電壓最高時超過12kV，相應(yīng)提出安裝線路自動調(diào)壓器的治理措施。雙向自動調(diào)壓器能針對雙向供電或多電源供電系統(tǒng)自動識別潮流方向，通過跟蹤輸入電壓的變化，來自動調(diào)整三相有載分接開關(guān)的檔位，在±20%的范圍內(nèi)對輸入電壓進(jìn)行雙向自動調(diào)節(jié)，保持輸出電壓穩(wěn)定。2.2調(diào)壓范圍的選擇枯水期時安裝點(diǎn)的電壓在8.8kV左右，豐水期線路電壓最高為12kV左右，安裝點(diǎn)處的電壓約11.5kV，此時需要降低調(diào)壓器的二次側(cè)輸出端電壓（調(diào)壓器靠近變電站的一側(cè)是一次側(cè)，靠近水電站的為二次側(cè)），小水電站出口電壓即可相應(yīng)降低，保證線路上的電壓合格。綜合考慮枯水期和豐水期的實(shí)際情況，調(diào)壓器調(diào)節(jié)范圍可選擇為-15%～+15%。豐水期時，通過調(diào)節(jié)后調(diào)壓器輸出端最低可以調(diào)節(jié)至10kV，因此調(diào)壓器二次側(cè)輸出端的電壓只需達(dá)到10kV既可保證將電能向主網(wǎng)輸送，小水電站又不必將電壓升得很高，同時可保證沿線用戶的電壓合格。2.3特點(diǎn)和適用條件此方案既能解決由于線路半徑過長引起的低電壓問題，又能解決小水電引起的高電壓問題，同時相對于線路改造來說，投資較小、安裝簡單，可以解決區(qū)域性電壓質(zhì)量問題。但是采用自動調(diào)壓器在解決高電壓問題時，其二次側(cè)電流要增大，需要對線路載流量進(jìn)行計(jì)算，避免發(fā)生線路超載引起故障。線路調(diào)壓方式適用于小范圍內(nèi)小水電比較集中、裝機(jī)總?cè)萘枯^大且區(qū)域內(nèi)負(fù)荷倒送引起的高電壓問題。其改造方案適用于供電半徑較長（15km），線徑較細(xì)，功率因數(shù)大于0.9，暫無線路改造計(jì)劃，或改造代價過大，短期內(nèi)暫無資金實(shí)施35kV變電站布點(diǎn)改造，末端配電臺區(qū)低壓用戶枯水期電壓偏低，豐水期電壓高，采用變電站調(diào)壓方式難以滿足供電質(zhì)量要求的10kV線路。3.轉(zhuǎn)移小水電負(fù)荷3.1轉(zhuǎn)移負(fù)荷后的效果新建10kV線路，將小水電密集區(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10kV公用線，通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移就地平衡的方式，解決高電壓問題。例如某區(qū)域小水電非常密集，采用10kV公用線接入的小水電有7座，總裝機(jī)容量3690kW，而10kV輸電線路線徑為LGJ-50導(dǎo)線。根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示，豐水期時末端低壓用戶電壓達(dá)到495V，高電壓問題嚴(yán)重。通過分析小水電分布情況，新建1條10k線路，將其中1條10kV支線（掛接了3座小水電，總裝機(jī)容量2160kW）改接至距離最近的10kV線。新建線路采用LGJ-120導(dǎo)線，提高線路輸送能力。項(xiàng)目改造完成后，根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)顯示，在豐水期低壓用戶電壓為405V，改造效果非常好，解決了該區(qū)域整體的高電壓情況。同時通過負(fù)荷就地平衡，用戶的電壓質(zhì)量也有所提高，并降低了線路損耗。3.2實(shí)施建議此方案通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移進(jìn)行就地平衡，不僅能解決高電壓問題，同時還能提高其他線路的電壓質(zhì)量，降低線損，在解決高電壓的同時還能獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。采用轉(zhuǎn)移小水電負(fù)荷解決高電壓問題，適用于小水電分片布置，具備負(fù)荷轉(zhuǎn)移條件的區(qū)域，同時轉(zhuǎn)接入線路與小水電距離不能太遠(yuǎn)，負(fù)荷與小水電負(fù)荷要相匹配，能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)荷就地平衡。新建轉(zhuǎn)接線路不能太長，距離不要超過10km。在實(shí)施前要充分論證負(fù)荷轉(zhuǎn)移可行性，對轉(zhuǎn)移線路通道進(jìn)行勘查，確定具體轉(zhuǎn)移的小水電范圍。其次要對接入線路的負(fù)荷情況進(jìn)行分析，確保負(fù)荷能就地平衡，避免引起另一條線路高電壓。同時，要對改造工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，在提升電壓質(zhì)量同時力求產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。4.局部使用寬幅無載調(diào)壓配電變壓器4.1實(shí)施效果采用寬幅無載調(diào)壓配電變壓器，增大配電變壓器自身調(diào)壓范圍，克服傳統(tǒng)配電變壓器調(diào)壓范圍無法滿足電壓調(diào)整需的缺點(diǎn)，提升配電臺區(qū)電壓調(diào)控能力。例如某區(qū)域小水電非常密集，分布較廣，有5座小水電，總裝機(jī)容量6100kW，大部分小水電都接在1條10kV線路上，而這條線路的公變非常少，只有3臺，568kVA。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示，豐水期末端低壓用戶電壓達(dá)到477V。現(xiàn)場查勘后發(fā)現(xiàn)這些公變電壓調(diào)節(jié)區(qū)間太小，無法滿足調(diào)壓需求，根據(jù)計(jì)算將配變更換為寬幅無載調(diào)壓配變。更換配變后，豐水期只要調(diào)節(jié)變壓器檔位就能保證居民用戶的電壓質(zhì)量。5.加強(qiáng)運(yùn)行管理，改變無功功率進(jìn)行調(diào)壓除了以上所述通過線路改造和設(shè)備更換進(jìn)行調(diào)壓的措施外，從管理上通過改變線路輸送的無功功率也可以進(jìn)行調(diào)壓。5.1水電站改為進(jìn)相運(yùn)行線路電壓決定于線路輸送無功功率的多少，無功過剩則電壓升高，無功不足則電壓降低。正常運(yùn)行時，其負(fù)荷是呈感性的，所以水電站發(fā)電機(jī)吸收系統(tǒng)過剩的感性無功（或稱發(fā)出容性的無功功率），使其運(yùn)行在進(jìn)相狀態(tài)也是降低線路電壓的措施之一。一般情況下，設(shè)計(jì)時已考慮了發(fā)電機(jī)的這種運(yùn)行情況,允許發(fā)電機(jī)作短時的進(jìn)相運(yùn)行。但不同的發(fā)電機(jī)在作進(jìn)相運(yùn)行時可能表現(xiàn)出較大的差異。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)端部的漏磁比正常情況下有所增加，由此引起的損耗比滯相運(yùn)行時還要大，故定子端部附近各金屬部件溫升會較高，容易發(fā)熱，端部振動也會增加。進(jìn)相運(yùn)行時可將發(fā)電機(jī)超前的功率因數(shù)控制在1～0.85之間，并注意監(jiān)視母線電壓，保證其安全。小水電進(jìn)相運(yùn)行對發(fā)電機(jī)的要求較高，應(yīng)該獲得制造廠家允許或經(jīng)過專門試驗(yàn)確定。5.2加強(qiáng)力率和無功考核電網(wǎng)調(diào)度部門應(yīng)每年下達(dá)小水電各時段的力率指標(biāo)，嚴(yán)格考核小水電站。由于目前電力部門對小水電力率和無功考核是采取按月總量計(jì)算，這就使部分平時全發(fā)有功功率的小水電站為了完成月度無功考核任務(wù)，會在月底接近電費(fèi)結(jié)算日的時段全發(fā)無功，這也會造成這一時段小水電多的線路電壓偏高。因而加強(qiáng)力率和無功考核制度，改變考核辦法，采用時段性力率指標(biāo)，也能起到改善線路電壓的作用。6.結(jié)語小水電引起配電網(wǎng)高電壓問題的因素較多，需