淺談小水電對電網損耗的影響

貴州電網公司凱里供電局 陳愿米

1 問題描述

在地區電網運行中，從理論分析由于小水電可看作電源點，則小水電并網在一定程度上可緩解地區電網負荷過重的情況。但在運行中經常存在小水電發電上網不合理，造成線路損耗增加，影響電網經濟、穩定運行現象，現對原因展開分析。

線路損耗增大明顯時，通過計量表計觀察發現小水電上網的有功表計和下網的無功表計轉動速度極快，而上網的無功和下網的有功轉動速度極慢，現象說明并網小水電發出的全部是有功功率，小水電自身功率因數極高，發電機運行狀態屬于“欠勵磁”狀態。此時小水電向電網輸送容性無功，向電網吸收感性無功，加重了電網的感性負載，也就是加重了電網的無功負荷，電網功率因數降低，產生了大量有功損耗[1]。

小水電與電網并網運行時，可把電網看作恒壓源，用戶感性負荷對電網來說影響忽略不計，發電機端電壓基本不變。此時發電機不需要加大勵磁電流就可達到滿發有功目的。同時又從電網系統大量無功，造成并網線路功率因數降低[2]。從中來看時因為小水電不發無功，或無功不足的情況下造成了線路電能損耗增加。

綜上情況進行初步分析引起小水電不發無功的原因是小水電功率因數設置不合理，發電機的勵磁措施不到位，小水電中很大一部分發電機只有手動勵磁功能，當值班人員在啟動發電機時只有手動調節勵磁電流，單靠起始很小的建立空載電壓的電流使得發電機的空載電壓、頻率和電網參數一致時并網。并網后考慮小水電經濟利益采取有功滿發，沒有按照要求的功率因數運行[3]。

2 問題分析

在電網運行中，因小水電機組容量小，都屬于徑流式電站、發電不穩定，豐水期電站可發電量大，就地消納后還有剩余可能導送至大網，枯水期相當于負荷需要從電網吸收功率。根據這些情況，小水電并網后線路電量分布可能出現以下情況，其線路首端供電量（kWh)、線路首端倒送電量（kWh)、小水電上網電量（kWh)、小水電下網電量（kWh)分別為：>0、0、>0、0；>0、0、0、>0；0、>0、>0、0；0、0、>0、0；>0、0、0、0。其中上網電量為小水電給線路供電量，下網電量為小水電從饋線吸收電量。

情況1：表示變電站電源和小水電共同對母線供電，可能是由于網絡負荷較重，需要小水電及大電網共同提供電量菜滿足要求；情況2：出現在枯水期，表示小水電不發電，相當于負荷，需要從線路吸收電量；情況3：出現在豐水期，表示小水電電量除了滿足本線路所帶負荷要求外還有剩余電量可從線路首端倒送至大網；情況4、5相當于單電源供電。

首先進行小水電不同工況下的線損分析。線路功率損耗公式如下。其中?P 為在電阻R 中產生的有功功率損耗，?Q 為在電抗X 中產生的無功功率損耗，P、Q 為線路中通過的阻抗R+jX 的有功功率、無功功率，U 為額定電壓。

下面分析幾種小水電不同工況下并網線損變化情況：

水電站不發電（情況一）。該情況下Sf=0,SL=2PL-j2QL，根據原理公式可得線路有功損耗為；小水電并網潮流Sf小于線路負荷（工況二）。該情況下，線路有功損耗為。

通過上面4種情況可以得到，通過上述簡單數學分析得到以下初步結論：當小水電發電出力小于線路負荷時線路有功損耗小，水電可促進附近負荷就地平衡，減少輸電線路傳輸功率，從而降低線路損耗；小水電出力大于線路負荷時，線路損耗大于小水電小于線路負荷時，這是由于水電增發部分功率通過輸電線路引起的；水電站出力大于線路負荷且無功不足，除產生線路損耗外發電機還需從系統吸收無功，造成損耗增加。

以凱里地區京華水電有限公司（35kV 馬水線用戶）實例分析當小水電功率因數過高，無功不足時候發現線路損耗明顯增大，35kV 丹馬線在小水電未發電時線路損耗率為0.45%，當其發電時該線路的線損率為3.31%。發電與未發電線路損耗有差值2.86百分點。由表1可看出，小水電不發電時發電過高，超過負荷總量時無功不足，功率因數過高，造成線損增加明顯。

表1 35kV 丹馬線（小水電線路）線損統計表

根據線損實際情況可以得出，小水電站的發電情況對線損有著巨大的影響。在發電量為0的情況下，變電站會供應全部的負荷，有功損耗很小，線損率也很小。隨著發電量的不斷增加，有功損耗也會相應增加，有功損耗的變化較大，可看出隨著小水電發電功率的增加，線損變化與之成正比。

3 管理建議

針對小水電對電網經濟運行造成的影響，現提出一些管理建議，便于小水電更加規劃、合理化運行：

加強無功管理，對于小水電上網而言，配網線損的解決過程中，還需在無功管理上投入較多的努力。供電企業應加強對小水電站的無功管理，對于不按規定發電的小水電站，在電量結算時應根據《并網小水電線損管理標準》規定，按照每少發1kVarh無功扣減1kWh 有功的辦法執行，同時對其告警，若仍拒絕整改者應給予解列處理。通過加強小水電站的無功管理，減少電網的無功功率穿越，從而達到降低線路損耗的目的。

加強電力營銷管理，堅決打擊非法竊電用電，加大監察、檢查力度，及時抄表、核算，避免由于主觀管理不到位造成的線損以長現象發生；對于負荷較大線路，鼓勵均衡用電、減少負荷波動，減小谷峰差、改善負荷曲線特征系數，這樣對降低電網中的可變損耗和可變線損率才有作用。合理選擇變壓器容量，使低壓線路配置合理，減少不必要的電能損失。

建議積極推廣使用全電子式智能表計，實現對上、下網電量的分別計量，并對下網電量在營銷系統中建檔收費；采用多變比和S 級電壓電流互感器，以提高計量精度，減少計量誤差。