貴州電網(wǎng)公司凱里供電局 陳愿米

1 問題描述

在地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行中，從理論分析由于小水電可看作電源點(diǎn)，則小水電并網(wǎng)在一定程度上可緩解地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷過重的情況。但在運(yùn)行中經(jīng)常存在小水電發(fā)電上網(wǎng)不合理，造成線路損耗增加，影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行現(xiàn)象，現(xiàn)對原因展開分析。

線路損耗增大明顯時(shí)，通過計(jì)量表計(jì)觀察發(fā)現(xiàn)小水電上網(wǎng)的有功表計(jì)和下網(wǎng)的無功表計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度極快，而上網(wǎng)的無功和下網(wǎng)的有功轉(zhuǎn)動(dòng)速度極慢，現(xiàn)象說明并網(wǎng)小水電發(fā)出的全部是有功功率，小水電自身功率因數(shù)極高，發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)屬于“欠勵(lì)磁”狀態(tài)。此時(shí)小水電向電網(wǎng)輸送容性無功，向電網(wǎng)吸收感性無功，加重了電網(wǎng)的感性負(fù)載，也就是加重了電網(wǎng)的無功負(fù)荷，電網(wǎng)功率因數(shù)降低，產(chǎn)生了大量有功損耗[1]。

小水電與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可把電網(wǎng)看作恒壓源，用戶感性負(fù)荷對電網(wǎng)來說影響忽略不計(jì)，發(fā)電機(jī)端電壓基本不變。此時(shí)發(fā)電機(jī)不需要加大勵(lì)磁電流就可達(dá)到滿發(fā)有功目的。同時(shí)又從電網(wǎng)系統(tǒng)大量無功，造成并網(wǎng)線路功率因數(shù)降低[2]。從中來看時(shí)因?yàn)樾∷姴话l(fā)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(jìn)行初步分析引起小水電不發(fā)無功的原因是小水電功率因數(shù)設(shè)置不合理，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁措施不到位，小水電中很大一部分發(fā)電機(jī)只有手動(dòng)勵(lì)磁功能，當(dāng)值班人員在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)只有手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，單靠起始很小的建立空載電壓的電流使得發(fā)電機(jī)的空載電壓、頻率和電網(wǎng)參數(shù)一致時(shí)并網(wǎng)。并網(wǎng)后考慮小水電經(jīng)濟(jì)利益采取有功滿發(fā)，沒有按照要求的功率因數(shù)運(yùn)行[3]。

2 問題分析

在電網(wǎng)運(yùn)行中，因小水電機(jī)組容量小，都屬于徑流式電站、發(fā)電不穩(wěn)定，豐水期電站可發(fā)電量大，就地消納后還有剩余可能導(dǎo)送至大網(wǎng)，枯水期相當(dāng)于負(fù)荷需要從電網(wǎng)吸收功率。根據(jù)這些情況，小水電并網(wǎng)后線路電量分布可能出現(xiàn)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(wǎng)電量（kWh)、小水電下網(wǎng)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(wǎng)電量為小水電給線路供電量，下網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重，需要小水電及大電網(wǎng)共同提供電量菜滿足要求；情況2：出現(xiàn)在枯水期，表示小水電不發(fā)電，相當(dāng)于負(fù)荷，需要從線路吸收電量；情況3：出現(xiàn)在豐水期，表示小水電電量除了滿足本線路所帶負(fù)荷要求外還有剩余電量可從線路首端倒送至大網(wǎng)；情況4、5相當(dāng)于單電源供電。

首先進(jìn)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(chǎn)生的有功功率損耗，?Q 為在電抗X 中產(chǎn)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(wǎng)線損變化情況：

水電站不發(fā)電（情況一）。該情況下Sf=0,SL=2PL-j2QL，根據(jù)原理公式可得線路有功損耗為；小水電并網(wǎng)潮流Sf小于線路負(fù)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(shù)學(xué)分析得到以下初步結(jié)論：當(dāng)小水電發(fā)電出力小于線路負(fù)荷時(shí)線路有功損耗小，水電可促進(jìn)附近負(fù)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(fù)荷時(shí)，線路損耗大于小水電小于線路負(fù)荷時(shí)，這是由于水電增發(fā)部分功率通過輸電線路引起的；水電站出力大于線路負(fù)荷且無功不足，除產(chǎn)生線路損耗外發(fā)電機(jī)還需從系統(tǒng)吸收無功，造成損耗增加。

以凱里地區(qū)京華水電有限公司（35kV 馬水線用戶）實(shí)例分析當(dāng)小水電功率因數(shù)過高，無功不足時(shí)候發(fā)現(xiàn)線路損耗明顯增大，35kV 丹馬線在小水電未發(fā)電時(shí)線路損耗率為0.45%，當(dāng)其發(fā)電時(shí)該線路的線損率為3.31%。發(fā)電與未發(fā)電線路損耗有差值2.86百分點(diǎn)。由表1可看出，小水電不發(fā)電時(shí)發(fā)電過高，超過負(fù)荷總量時(shí)無功不足，功率因數(shù)過高，造成線損增加明顯。

表1 35kV 丹馬線（小水電線路）線損統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)線損實(shí)際情況可以得出，小水電站的發(fā)電情況對線損有著巨大的影響。在發(fā)電量為0的情況下，變電站會供應(yīng)全部的負(fù)荷，有功損耗很小，線損率也很小。隨著發(fā)電量的不斷增加，有功損耗也會相應(yīng)增加，有功損耗的變化較大，可看出隨著小水電發(fā)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(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成的影響，現(xiàn)提出一些管理建議，便于小水電更加規(guī)劃、合理化運(yùn)行：

加強(qiáng)無功管理，對于小水電上網(wǎng)而言，配網(wǎng)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(yè)應(yīng)加強(qiáng)對小水電站的無功管理，對于不按規(guī)定發(fā)電的小水電站，在電量結(jié)算時(shí)應(yīng)根據(jù)《并網(wǎng)小水電線損管理標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，按照每少發(fā)1kVarh無功扣減1kWh 有功的辦法執(zhí)行，同時(shí)對其告警，若仍拒絕整改者應(yīng)給予解列處理。通過加強(qiáng)小水電站的無功管理，減少電網(wǎng)的無功功率穿越，從而達(dá)到降低線路損耗的目的。

加強(qiáng)電力營銷管理，堅(jiān)決打擊非法竊電用電，加大監(jiān)察、檢查力度，及時(shí)抄表、核算，避免由于主觀管理不到位造成的線損以長現(xiàn)象發(fā)生；對于負(fù)荷較大線路，鼓勵(lì)均衡用電、減少負(fù)荷波動(dòng)，減小谷峰差、改善負(fù)荷曲線特征系數(shù)，這樣對降低電網(wǎng)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(jì)，實(shí)現(xiàn)對上、下網(wǎng)電量的分別計(jì)量，并對下網(wǎng)電量在營銷系統(tǒng)中建檔收費(fèi)；采用多變比和S 級電壓電流互感器，以提高計(jì)量精度，減少計(jì)量誤差。