小水電對羅田電網的影響分析及應對措施

周曉武 雷華斌 徐曉輝

【摘要】小水電作為一種清潔無污染、可再生、具有良好生態與社會效益的綠色能源類型，充分開發利用水電資源，對于羅田電網和國民經濟的發展具有重大的作用。

【關鍵詞】水電;電網;措施;分析

前言

我縣境內有5大水系，大小河流501條共2186公里，全縣建有水庫132座，控制來水面積597.4平方公里，總蓄水量3.58億立方米。并網接入羅田電網的小水電共61座，總裝機容量 75.85 MW小水電接入配電網運行，不具備可調節能力的小水電站接入10kV線路小水電有57座分別接入28條10KV用戶線路，具備一定調節能力的小水電站，接入10KV線路有3條，接入專用線路1條，接入35KV線路1條，接入110KV線路3條，小水電的并網對我縣的國民經濟發展起到了積極推動的作用。但是，隨著小水電的建設規模和裝機容量的迅速擴大，對羅田電網的運行也存在一定的影響，現就高電壓、無功不足、線路損耗及安全四個方面進行分析及采取措施：

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

小水電引起高電壓問題主要發生在豐水期，由于部分區域小水電開發較為集中，總裝機容量較大，而水電資源豐富的區域一般經濟都不發達，負荷密度小，豐水期小水電發出的電能無法就地進行平衡，引起線路末端電壓升高。

（1）東安河電站是梯級電站共有五級接入10KV專用線路，豐水季節，庫容拖水，小水電滿發用電高峰時，電壓合格，用電低谷時，存在系統有功。無功倒送，就算調整變壓器檔位，也存在電壓過高的現象。當枯水季節，水庫一般在頂峰時發電，也易存在高電壓。

（2）跨馬墩、鳳凰關等等52個小水電分別接入10條10KV用戶線路，小水電一般都是徑流式，豐水期，小水電滿發線路負荷倒送，這些用戶線路往往是首端線徑粗，末端線徑細，而小水電一般接入10 kV線路的末端。當枯水期時，線路能保證末端供電需求，調檔主變檔位或投入電容，也是導致電壓高的原因之一。當潮流發生變化，首末倒置，其末端線路線徑便成為負荷輸送瓶頸，從而導致高電壓。

（3）響水潭電站接入35KV線路時， 當小水電的負荷無法在本變電所供電區域就地平衡時，負荷將向上級電源倒送，從而抬高了變電所的35kV側母線電壓， 造成整片區域高電壓。

（4）小水電管理問題。小水電建設時，為獲準接入10kV公用線，有意將報裝容量降低，而實際安裝時則提高裝機容量，而供電線路的接入設計余量不足，從而造成高電壓。

2.小水電高電壓采取的措施

（1）安裝雙向自動調壓器。以10kV鳳凰關線路為例，在線路中部和末端有水電站4座，總裝機容量達到4830kW。據運行數據顯示，枯水期小水電停運，線路末端電壓根據壓降計算只有8.167kV左右，不能滿足用戶的用電質量需求。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，還向主電網輸送一部分電能，末端電壓最高時超過12kV，相應提出安裝線路自動調壓器的治理措施。雙向自動調壓器能針對雙向供電或多電源供電系統自動識別潮流方向，通過跟蹤輸入電壓的變化，來自動調整三相有載分接開關的檔位，在±20%的范圍內對輸入電壓進行雙向自動調節，保持輸出電壓穩。

（2）根據枯水期和豐水期的實際情況，將變壓器分接開關進行調檔和根據無功的情況及時投退電容器。節范圍可選擇為-15%～+15%。豐水期時，通過變壓器的檔位上調，達到正常電壓運行的需要，枯水期將變壓器檔位根據負荷情況下調。

（3）轉移小水電負荷，將線路進行改造小水電密集區域內的小水電負荷集中轉接入附近小水電較少的10 kV公用線，通過負荷轉移就地平衡的方式，解決高電壓問題。

二、小水電無功電量不足的形成分析及措施

1.小水電無功電量不足形成的原因分析

（1）小水電無功電量受上網電壓影響

小水電站大都建在山區且線路末端，線路半經大，用電負荷峰谷差大，電壓與用電負荷成反比，峰谷時電壓在10KV左右，低谷時電壓高達11kv以上，按電力變壓器的最低檔電壓反眏到低壓側電壓在0.45kv左右，直接影響小水電的無功上網電量不足。

（2）并網小水電無功出力不足設備因素

一是入網線路較長、電壓等級不高、導線截面偏小、供電半徑大，線路參數不合適。二是發電機的勵磁系統容量不足。運行中，隨著并網機組所帶負荷的增加，機端電壓相應升高。當機端電壓達到1.05額定電壓時，定子鐵芯已經飽和，在電樞反應去磁作用下，需勵磁電流加大，增加勵磁電流無功出力和機端電壓雖然稍有增加，但發熱嚴重，限制了勵磁調節，也就限制了無功輸出。

（3）并網小水電無功出力不足管理因素

一是對于徑流式小水電，在豐水期，為了盡量減少棄水，搶發有功，減發無功，寧可扣除部分電費，造成發無功不足的現象。二是大部分的小水電發電機設備落后只有手動勵磁系統，沒有根據有功輸出的大小相應調節無功輸出的比例，即沒有按功率因數保持在0.8左右并網運行。三是小水電值班人員錯誤地認為向電網發無功，必然影響有功的輸出，有意將勵磁調至最小，造成發電機在“欠勵磁”狀態下運行，加重電網中的無功負擔，造成不應有的有功損耗。

2.提高小水電無功電量不足的措施

（1）增大勵磁電流

采用改善勵磁條件，增大勵磁電流的方法是改善上網電量和供電質量的重要條件，勵磁控制質量的好壞直接影響上網電量質量和電力系統的供電質量，因電網負荷峰谷差大，低谷時電壓偏高，增大勵磁電流是有限的并且長期超出發電機額定電壓值運行對發電機絕緣和使用壽命有很大影響。

（2）裝設電容器

在無功缺額的線路裝設電容器，有效補償無功電量不足的途徑，但這種方法需要設備多、投資大、不宜節省空間等缺點。