有小水電接入的配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)方案

曹德發(fā)，任 萌，沈均良，鄔奇林

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

近年來我國配電網(wǎng)已經(jīng)加大了對新能源發(fā)電的重視力度，風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電、核能發(fā)電等開始大規(guī)模接入。以小水電接入為例，在豐水期出力大，配電網(wǎng)很容易出現(xiàn)過負(fù)荷問題；而枯水期水流小，發(fā)電量少，配電網(wǎng)末端電壓往往偏低。如何保證小水電接入后配電網(wǎng)電壓均衡穩(wěn)定已經(jīng)成為電力企業(yè)關(guān)注的焦點。

1 小水電接入配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)技術(shù)

1.1 合理優(yōu)化線路調(diào)壓

線路調(diào)壓器調(diào)壓是保證小水電接入的配電網(wǎng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。一般線路調(diào)壓器主要由自耦變壓器、有載調(diào)節(jié)裝置組成，可通過調(diào)節(jié)串聯(lián)繞組來實現(xiàn)電壓的控制和補償，除此之外，在線路調(diào)壓過程中還可以通過調(diào)整線路阻抗實現(xiàn)。根據(jù)線路單位電阻值和單位電抗值間的線性關(guān)系，可在長距離輸電過程中降低線路單位電阻，以減少配電網(wǎng)有功損耗，從而達到調(diào)壓目的。但小水電接入豐水期、枯水期出力差異較大，更換線路阻抗的效果并不理想。

1.2 調(diào)節(jié)運行方式

通過調(diào)節(jié)小水電機組勵磁運行往往可以達到遲相運行或進相運行的效果，從而保證其發(fā)出或吸收無功功率，實現(xiàn)配電網(wǎng)電壓補償。如在豐水期，小水電出力較大，此時配電網(wǎng)中有功功率明顯上升致使電網(wǎng)電壓偏高。采用進相方式吸收感性無功后，可有效減少配電網(wǎng)線損，從而減緩末端電壓波動；反之，則通過遲相方式放出感性無功，保證配電網(wǎng)無功就地平衡，達到電壓調(diào)節(jié)的效果，調(diào)節(jié)的過程中需要根據(jù)實際情況處理好機組勵磁電流和超前功率因數(shù)，否則很容易造成漏磁問題，使小水電接入的配電網(wǎng)損耗加大，嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生過熱損毀。

1.3 并聯(lián)無功補償

無功補償裝置可以通過調(diào)整配電網(wǎng)的無功分布達到配電網(wǎng)損耗的控制，在豐水期小水電接入后，可在配電網(wǎng)中并聯(lián)電抗器，通過該裝置吸收無功，從而減少小水電有功倒送引起的電壓波動；在枯水期小水電接入后，應(yīng)在配電網(wǎng)線路末端并聯(lián)電容器達到無功補償?shù)男Ч?，確保配電網(wǎng)無功就地平衡。

為降低增設(shè)裝置對小水電接入配電網(wǎng)的影響，需盡量將電抗器安裝在小水電站內(nèi)部升壓變壓器的低壓側(cè)，這樣電抗器不僅可以吸收小水電接入無功，還可以吸收配電網(wǎng)側(cè)的無功，抵消升壓變壓器上的壓降，達到雙管齊下的效果。

1.4 調(diào)節(jié)出口電壓

有小水電接入的配電網(wǎng)末端電壓明顯低于初始電壓，尤其是在枯水期很容易出現(xiàn)末端電壓過低問題，影響用戶用電質(zhì)量。因此，在電壓調(diào)節(jié)過程中必須從出口電壓出發(fā)，保證末端電壓穩(wěn)定。如可根據(jù)出力情況增加有載變壓器，在小水電出力較小時有效增加母線電壓，而在小水電出力較大時降低母線電壓。一般應(yīng)控制豐水期出口電壓在9.5～10.5kV范圍內(nèi)，枯水期出口電壓在10.5kV以上。

除此之外，調(diào)節(jié)出口電壓過程中還需要注重饋線電壓。若配電網(wǎng)運行過程中饋線較為復(fù)雜，則可根據(jù)饋線電壓情況適當(dāng)調(diào)整有載變壓器參數(shù)，以保證小水電接入后饋線電壓穩(wěn)定。

2 具體調(diào)節(jié)方案

2.1 項目概況

為滿足配電網(wǎng)經(jīng)濟指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)需求，2016年以來某地區(qū)10kV配電網(wǎng)先后接入3座水電站，其中10kV新華線全長32km，線路型號為LGJ-70/35，總?cè)萘繛?2MVA，為區(qū)域12所鄉(xiāng)鎮(zhèn)4328戶居民供電。

數(shù)據(jù)顯示：小水電接入后，枯水期變電站母線出線電壓為10.4kV，總出力達到668kW，功率因數(shù)為－0.9，其中A站出力21.5%，B站出力21.8%，C站出力56.7%；豐水期變電站母線出線電壓為10.4kV，達到滿額出力，功率因數(shù)為0.9。

2.2 調(diào)節(jié)方案

枯水期調(diào)節(jié)方案。為保證枯水期配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，在調(diào)節(jié)過程中根據(jù)實際情況采用線路調(diào)壓、無功補償調(diào)壓和出口電壓調(diào)壓3種方式，如表1所示。調(diào)壓過程中在10kV新華線的2/3處并聯(lián)電容器，通過上述無功補償裝置和調(diào)壓器裝置控制小水電功率因數(shù)達到－0.85，從而達到無功補償效果。

表1 枯水期調(diào)壓方案

豐水期調(diào)節(jié)方案。為保證豐水期配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，在調(diào)節(jié)的過程中主要針對實際情況制定以下方案，如表2所示。

表2 豐水期調(diào)壓方案

由于某地區(qū)10kV新華線線路較長，在調(diào)壓過程中更換線路規(guī)格造價過高，線路調(diào)壓過程中應(yīng)盡量以增加線路調(diào)壓器方式進行無功補償和控制，減少工程造價。還要保證小水電接入后各項設(shè)備的合理投切，避免超負(fù)荷運行，全面提升小水電接入后某地區(qū)10kV配電網(wǎng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

2.3 效果評估

針對枯水期、豐水期的不同情況開展電壓調(diào)節(jié)后，某地區(qū)10kV配電網(wǎng)電壓基本處于規(guī)定指標(biāo)內(nèi)。枯水期小水電接入后，配電網(wǎng)的平均電壓達到10.0kV，低壓側(cè)線電壓穩(wěn)定在380V左右，電壓調(diào)節(jié)效果明顯；豐水期小水電接入后，配電網(wǎng)的平均電壓與低壓側(cè)線電壓基本維持穩(wěn)定，各節(jié)點并未出現(xiàn)電壓越限情況，有效解決了豐水期的電壓偏高問題。

3 總結(jié)

小水電接入的配電網(wǎng)很容易出現(xiàn)電壓波動，尤其是在過負(fù)荷運行時，容易出現(xiàn)裝置損毀、線路損耗等，必須結(jié)合小水電接入情況，合理選擇配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)方式，在線路電壓調(diào)節(jié)、運行方式調(diào)節(jié)、增設(shè)無功補償、出口電壓調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上適當(dāng)吸收或發(fā)出有功功率，減少線損，保持電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)有小水電接入的配電網(wǎng)安全效益和經(jīng)濟效益的全面優(yōu)化。