分布式小水電站接入對配電網(wǎng)的電壓影響問題探討

戴均+張延斌

摘要：小水電站具有投資小、風(fēng)險低、效益穩(wěn)定以及清潔可再生等特點，對提高農(nóng)村電氣化水平、帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件、減排溫室氣體等方面發(fā)揮著重要作用。但受諸多因素的影響，小水電大多位于偏僻山區(qū)、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心、數(shù)量多接入點分散，而且以徑流式電站為主，調(diào)節(jié)能力很小，豐水期和枯水期的出力差距較大。經(jīng)常造成豐水期農(nóng)村配電網(wǎng)電壓升高，而枯水期電站出力嚴(yán)重不足，線路末端電壓偏低。下面結(jié)合嵐皋縣分布式小水電站具體情況和配電網(wǎng)現(xiàn)狀，對電壓越限問題進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：分布式小水電 電壓調(diào)整 電壓管理 問題 措施

1 嵐皋縣電網(wǎng)現(xiàn)狀及分布式小水電站基本情況

1.1 電網(wǎng)現(xiàn)狀

①主要電源點：國網(wǎng)安康供電局所屬110kV嵐皋變（主變40MVA/2臺）、110kV月星變（主變31.5MVA/1臺）。②嵐皋縣供電分公司所屬35kV及以下配電網(wǎng)現(xiàn)狀：35kV變電站7座（均為戶外式半高型布置），主變55.35MVA/10臺（均為有載調(diào)壓變壓器），35kV線路18條，總長180km。10kV饋路條，線路總長873km，配變46.78MVA/644臺，0.4/0.22kV線路總長2450km。

1.2 分布式小水電站基本情況

①全縣小水電概況：境內(nèi)嵐河、大道河、洞河三大流域水力資源理論蘊藏量54.8萬kW，可開發(fā)量達(dá)24萬kW，已建成小水電站32座，總裝機(jī)15.2萬kW，年發(fā)電量約4.5億kW.h。②接入地方配電網(wǎng)小水電站統(tǒng)計嵐皋縣供電分公司所屬電網(wǎng)接入小水電站24座，裝機(jī)總?cè)萘?.46萬kW（其中：35kV專線上網(wǎng)電站4座，裝機(jī)容量2.18萬kW，10kV專線上網(wǎng)電站11座，裝機(jī)容量1.0萬kW，10 kV掛網(wǎng)電站9座，裝機(jī)容量0.28萬kW）。

2 分布式小水電站存在的問題和影響

2.1 小水電站自身管理存在問題

如小水電站建設(shè)及竣工驗收環(huán)節(jié)缺失，給小水電站埋下安全隱患，受資金和技術(shù)的影響，技術(shù)裝備落后，安全培訓(xùn)和業(yè)務(wù)培訓(xùn)不到位，小水電站工作人員業(yè)務(wù)水平及技能掌握程度不夠，導(dǎo)致小水電站運行水平偏低，管理制度不健全、安全工器具不完善，值班人員安全意識不強(qiáng)，線路故障機(jī)組不跳閘、配網(wǎng)電壓逐漸升高形成安全隱患，豐水期和枯水期對電網(wǎng)電壓造成波動和超限等。

2.2 對配電網(wǎng)造成的影響

①小水電接入點造成電網(wǎng)布局不合理。由于電網(wǎng)形成在前，小水電站建設(shè)在后，一般就近接入電網(wǎng)（有10kV線路掛網(wǎng)、10kV線路專線上網(wǎng)、35kV線路專線上網(wǎng)幾種方式），存在線路過長超供電半徑、系統(tǒng)網(wǎng)損增大、故障率升高、經(jīng)濟(jì)性下降。②自動化水平不高，繼電保護(hù)裝置不配套。由于小水電多建于偏遠(yuǎn)山區(qū)，設(shè)備及自動化水平相對落后，繼電保護(hù)裝置配置簡單，運行人員較少且業(yè)務(wù)技能跟不上，維護(hù)調(diào)校等工作缺失，系統(tǒng)發(fā)生故障時，經(jīng)常發(fā)生保護(hù)裝置拒動、誤動等情況，造成局部地區(qū)不能正常供電。③電壓越限問題。嵐皋縣電網(wǎng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)小水電接入點電壓越限、變電站母線電壓越限、小水電電量不能就地平衡消納以及上級電網(wǎng)限電導(dǎo)致棄水等各類問題，其中最常見和影響較大的是電壓越限問題，其對當(dāng)?shù)仉娔苜|(zhì)量、供電可靠性、設(shè)備安全及電網(wǎng)運行等方面造成較大影響。

3 分布式小水電對配電網(wǎng)電壓影響分析

因小水電運行狀態(tài)不穩(wěn)定，10kV配電網(wǎng)實際運行中負(fù)荷不斷變化，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)潮流隨機(jī)性，理論計算比較復(fù)雜。為此，僅以單一10kV線路為例，將小水電站簡化為一個功率的輸入源，只是進(jìn)行簡單直接的電壓損失分析。

根據(jù)公式：△U=PR+QX/U，電壓降與線路阻抗和輸送的功率成正比。分析得出：①對于1條10kV線路，在沒有小水電接入情況下功率潮流從線路首端流向末端，由于線路阻抗的存在，電壓從首端至末端逐步降低，距離饋路首端越近對末端電壓增加影響越小，當(dāng)小水電接在饋路末端時，對末端電壓影響最大。②當(dāng)有小水電接入時，會造成線路電壓升高，升高的程度與小水電有功和無功的出力有關(guān)，越大對電壓的影響也越大。

4 分布式小水電造成配電網(wǎng)電壓越限的應(yīng)對措施

①加強(qiáng)監(jiān)測和調(diào)度管理以及考核處罰，控制各小水電站上網(wǎng)電壓。在豐水期實際運行中，小水電站因經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動，為使發(fā)電機(jī)出力最大化，不斷調(diào)高出口電壓，各小水電站接入點電壓上抬，導(dǎo)致整條線路的電壓越限。必須合理控制小水電站的上網(wǎng)電壓。②要求小水電站在低壓側(cè)（或者高壓側(cè)）安裝TCR（自動無功補(bǔ)償裝置），其具有連續(xù)調(diào)節(jié)能力，可根據(jù)小水電運行工況自動投切相應(yīng)補(bǔ)償容量，控制小水電站出口電壓在合理范圍，使得接入點和配電網(wǎng)首、末端電壓不越限。③在小水電較多的35kV變電站，將主變更換為寬幅有載調(diào)壓型，對電壓進(jìn)行有效的調(diào)整。如我縣35kV鐵佛變電站，原主變?yōu)槠胀ㄐ停?0kV母線電壓合格率較低，現(xiàn)更換為寬幅有載調(diào)壓型后，母線電壓合格率大幅提高。④當(dāng)10kV饋路較長，而在小水電接入點在線路中前端，用電負(fù)荷又集中在線路末端時，可采用10kV調(diào)壓變。如我縣10kV鐵銅饋路，從35kV鐵佛變電站出線，末端至大道鎮(zhèn)，線路全長54公里，中間接入解放巖水電站，容量125kW，用電主要集中在末端、鐵爐鄉(xiāng)和大道鎮(zhèn)，最大負(fù)荷為2600kW，10kV末端電壓越下限嚴(yán)重，最低處10kV電壓僅為9kV，居民照明電壓僅為160v，用戶反響強(qiáng)烈?，F(xiàn)在在鐵爐鄉(xiāng)附近10kV主干線上安裝3000kVA調(diào)壓變1臺，配置自動調(diào)壓裝置，將電壓設(shè)定在10.5kV，通過調(diào)查采樣，電壓質(zhì)量明顯改善，效果較好。⑤局部地區(qū)，在有小水電接入的10kV線路上，T接著較長10kV分支線，分散型安裝有少數(shù)農(nóng)村配變，可采用調(diào)容調(diào)壓型配電變壓器，即可控制投資造價在合理范圍，又能有效解決農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)負(fù)荷高峰、低谷差較大，電壓質(zhì)量差的問題。

5 分布式小水電站與電網(wǎng)企業(yè)關(guān)聯(lián)性管理的思考

①成立小水電協(xié)會。成立小水電協(xié)會是在借鑒國內(nèi)協(xié)會管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上形成的管理理念?？梢栽鰪?qiáng)小水電站各部門之間的溝通，協(xié)調(diào)各種發(fā)展關(guān)系。小水電協(xié)會應(yīng)該由政府授權(quán)，主要職能是管理和指導(dǎo)小水電經(jīng)營行為和遵守電網(wǎng)調(diào)度管理。②以安全生產(chǎn)監(jiān)督為手段，確保電網(wǎng)安全運行。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，小水電站投資主體逐步多元化。因此，應(yīng)該高度重視安全管理工作，積極采取有效措施監(jiān)督和督促小水電企業(yè)加大安全投入，配置齊全安全工器具，完善各類標(biāo)志、標(biāo)示等，認(rèn)真開展安全培訓(xùn)工作。為小水電企業(yè)安全生產(chǎn)和電網(wǎng)安全運行奠定基礎(chǔ)。③加快小水電站技術(shù)升級。伴隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)、新設(shè)備以及新工藝在電力企業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。電力企業(yè)必須有計劃、有步驟地推行新技術(shù)的使用。小水電站應(yīng)該以科技創(chuàng)新為動力，重視科技對電站發(fā)展的促進(jìn)作用，全面提高小水電站的技術(shù)裝備水平，電網(wǎng)安全可靠運行提供技術(shù)保障。④提高管理人員綜合水平。小水電站要高度重視管理人員和運行人員綜合素質(zhì)，提高準(zhǔn)入門檻，積極鼓勵職工通過自學(xué)或者培訓(xùn)等方式，提高自身的業(yè)務(wù)技能和綜合素質(zhì)。應(yīng)該不定期抽取部分職工參與技能培訓(xùn)，為培育骨干人才打下堅實基礎(chǔ)。應(yīng)該注重小水電站內(nèi)部改革的重要性，建立健全的法人制度，以有效的獎勵機(jī)制鼓勵企業(yè)職工，不斷提高小水電站管理人員和運行操作人員的綜合素質(zhì)。⑤把好驗收、整改關(guān)。小水電站應(yīng)該注重驗收和整改的重要性，建設(shè)項目各分項和環(huán)節(jié)必須符合設(shè)計，達(dá)到質(zhì)量要求，實行“零缺陷”投運。在各項驗收和竣工驗收合格并提供相關(guān)資料的前提下，才能并入電網(wǎng)運行。⑥加強(qiáng)小水電調(diào)度管理。要求小水電站安裝調(diào)度信息監(jiān)測系統(tǒng)，在上網(wǎng)接入點安裝智能型真空開關(guān)等，通過技術(shù)手段逐步實現(xiàn)對小水電的遙信、遙測、遙控。要根據(jù)電網(wǎng)情況和小水電實際制定合理的負(fù)荷曲線和運行方式，編制和修訂調(diào)度規(guī)程，實現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運行。

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