小水電有功無(wú)功比例失調(diào)對(duì)并網(wǎng)線(xiàn)損的影響

1、 小水電有功無(wú)功比例失調(diào)對(duì)并網(wǎng)線(xiàn)損的影響摘 要 小水電上網(wǎng)發(fā)電時(shí)，由于有功無(wú)功比例失調(diào)，會(huì)不同程度地影響并網(wǎng)線(xiàn)路的線(xiàn)損。本文從四個(gè)方面分析了由于有功無(wú)功比例失調(diào)導(dǎo)致線(xiàn)損增加的原理，并從引起小水電有功無(wú)功比例失調(diào)的原因入手，提出了降低線(xiàn)損的措施。關(guān)鍵詞 小水電 有功 無(wú)功 線(xiàn)損 措施隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境的日益重視，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐進(jìn)一步加快，發(fā)展水電等清潔能源已經(jīng)提到了議事日程。在山區(qū)農(nóng)村，充分利用當(dāng)?shù)氐奶烊毁Y源建設(shè)小水電，不僅投資成本低，而且在一定程度上能滿(mǎn)足偏遠(yuǎn)農(nóng)村生產(chǎn)生活用電需求，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，所謂小水電一般是指單站總裝機(jī)容量在5萬(wàn)kw及以下

2、的水電站及其配套電網(wǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前已建成小水電站5萬(wàn)多座，總裝機(jī)容量為5600多萬(wàn)kw，年發(fā)電量可達(dá)1700多億kwh?？梢哉f(shuō)小水電已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，也是地方財(cái)政收入的重要來(lái)源之一。但是，由于小水電上網(wǎng)或下網(wǎng)的有功無(wú)功比例不當(dāng)，加上監(jiān)督管理不夠等原因，導(dǎo)致并網(wǎng)線(xiàn)路的線(xiàn)損增加。具體情況分述如下。一、并網(wǎng)線(xiàn)路線(xiàn)損增加的原因小水電上網(wǎng)或下網(wǎng)的有功無(wú)功比例失調(diào)，導(dǎo)致并網(wǎng)線(xiàn)路線(xiàn)損增加的原因可以從以下幾個(gè)方面來(lái)分析。圖1為某水電站接線(xiàn)示意圖。下表為該小水電連續(xù)幾次的抄表數(shù)據(jù)。1.發(fā)電機(jī)吸收感性無(wú)功對(duì)線(xiàn)損的影響從上表數(shù)據(jù)可見(jiàn)，小水電站并網(wǎng)后，上網(wǎng)發(fā)電時(shí)，發(fā)出的有功電量為2384.4 kwh

3、，發(fā)出的無(wú)功電量為4.8 kvarh；下網(wǎng)時(shí)，從并網(wǎng)吸收的有功電量為3.6 kwh，吸收的無(wú)功電量為654.4 kvarh?？梢?jiàn)，小水電上網(wǎng)發(fā)電時(shí)幾乎只發(fā)有功，不發(fā)無(wú)功，而下網(wǎng)吸收電能時(shí)，幾乎只吸收無(wú)功而不吸收有功。無(wú)論是上網(wǎng)發(fā)電還是下網(wǎng)吸收電能，其有功、無(wú)功比例都嚴(yán)重失調(diào)。從以上數(shù)據(jù)不難看出，發(fā)電機(jī)上網(wǎng)發(fā)電時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)處于“欠勵(lì)磁”狀態(tài)。發(fā)電機(jī)“欠勵(lì)磁”狀態(tài)時(shí)，其定子線(xiàn)圈的電流在相位上比電壓超前一個(gè)角度，此時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的感性無(wú)功功率（發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸送容性無(wú)功功率）,即發(fā)電機(jī)不僅不向系統(tǒng)輸送感性無(wú)功功率反而要從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率（見(jiàn)圖2），這種無(wú)功在電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)間不斷進(jìn)行交換，在交換過(guò)程

4、中就形成了大量的有功損耗。2. 負(fù)荷電流增加對(duì)線(xiàn)損的影響另一方面，從圖3所示的系統(tǒng)功率傳輸示意圖可以看出，由于小水電站發(fā)出的有功和無(wú)功比例失調(diào)，變電所送出的有功和無(wú)功比例也必須隨著改變，當(dāng)變電所送出的有功不變時(shí)，由于小水電站少發(fā)了無(wú)功，因而變電所必須向電網(wǎng)多送出無(wú)功，以保證電網(wǎng)的功率平衡，其功率三角形如圖4所示。設(shè)小水電站按設(shè)定的有功和無(wú)功比例正常發(fā)電時(shí)，電網(wǎng)主電源向系統(tǒng)發(fā)出的有功、無(wú)功和視在功率分別為、；小水電站不按相應(yīng)比例發(fā)電時(shí)，電網(wǎng)主電源向系統(tǒng)發(fā)出的有功、無(wú)功和視在功率分別為、。顯然，。根據(jù)公式，可計(jì)算出在上述兩情況下，主電源流向系統(tǒng)的電流分別為和，即。由于可變損耗，所以小水電站只發(fā)有功

5、不發(fā)無(wú)功時(shí)，負(fù)荷電流在線(xiàn)路上引起的有功損耗增加，這也是小水電站上網(wǎng)發(fā)電時(shí)引起電網(wǎng)線(xiàn)損增加的主要原因之一。3.主網(wǎng)功率因數(shù)變化對(duì)線(xiàn)損的影響由圖3可知，無(wú)小水電時(shí)，10kv線(xiàn)路的功率因數(shù)為由上式可以看出，小水電上網(wǎng)發(fā)電時(shí)，如果小水電有功無(wú)功比例失調(diào)，從主網(wǎng)吸收的有功非常少甚至不吸收有功，但要從主網(wǎng)吸收大量的感性無(wú)功功率，則會(huì)使主網(wǎng)的功率因數(shù)降低，設(shè)降低后的功率因數(shù)為。通過(guò)分析可知，由于主網(wǎng)功率因數(shù)降低，會(huì)使線(xiàn)損增加，增加的線(xiàn)損與功率因數(shù)的關(guān)系如下：例如，小水電并網(wǎng)前，某10kv線(xiàn)路功率因數(shù)為0.85，小水電上網(wǎng)發(fā)電后，主網(wǎng)功率因數(shù)降為0.8，則增加的有功線(xiàn)損為4.無(wú)功電量折算為有功電量對(duì)線(xiàn)損的影響

6、根據(jù)有關(guān)規(guī)定，小水電上網(wǎng)發(fā)電時(shí)，如果無(wú)功電量達(dá)不到相應(yīng)的規(guī)定，則按一定比例將無(wú)功電量折算為有功電量后扣減上網(wǎng)有功電量。經(jīng)過(guò)折算后的數(shù)據(jù)并不能反映供電量與售電量的真實(shí)情況，導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)的線(xiàn)損與真實(shí)線(xiàn)損不符，使線(xiàn)損出現(xiàn)虛增或虛減的現(xiàn)象。二、引起小水電有功無(wú)功比例失調(diào)的原因通過(guò)調(diào)研分析，小水電站有功無(wú)功比例不當(dāng)?shù)脑蛑饕幸韵聨讉€(gè)方面。1.水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功能不完善一些小水電站的設(shè)備陳舊，水輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁功能不完善，有的發(fā)電機(jī)沒(méi)有自動(dòng)勵(lì)磁功能，只有手動(dòng)勵(lì)磁功能。并網(wǎng)后，值班人員只能手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，不能根據(jù)輸出有功大小及時(shí)調(diào)節(jié)無(wú)功輸出比例，使有功無(wú)功比例失調(diào)。2. 管理措施不完善由于主網(wǎng)對(duì)小水電上網(wǎng)管

7、理沒(méi)有有效的制約手段和措施，給一些小水電站有了可乘之機(jī)。小水電站的個(gè)別承包人不擇手段，不按發(fā)電上網(wǎng)要求嚴(yán)格控制有、無(wú)功定比的規(guī)定上網(wǎng)發(fā)電。在一些小水電站，發(fā)電機(jī)本身有比較先進(jìn)的自動(dòng)勵(lì)磁裝置，但值班人員為了一已私利，有意關(guān)掉該系統(tǒng)，啟用手動(dòng)勵(lì)磁裝置，并且有意調(diào)小勵(lì)磁電流，人為地使發(fā)電機(jī)處于“欠勵(lì)磁”運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)上網(wǎng)發(fā)有功時(shí)不按比例發(fā)無(wú)功，反而從電網(wǎng)吸收大量感性無(wú)功，加重了主網(wǎng)的無(wú)功負(fù)擔(dān)，使小水電無(wú)功負(fù)荷電流增加，造成線(xiàn)損增加。三、降低線(xiàn)損的措施1.加強(qiáng)員工培訓(xùn)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不少小水電站已廣泛應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，但現(xiàn)有小水電職職工的知識(shí)、技能水平難以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。作為管理部門(mén)，應(yīng)通

8、過(guò)強(qiáng)化對(duì)小水電站運(yùn)行人員生產(chǎn)技能和管理知識(shí)的培訓(xùn)，不斷提高其業(yè)務(wù)素質(zhì)和責(zé)任心，從而提高企業(yè)的管理水平，確保小水電站的運(yùn)行滿(mǎn)足安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。2.加強(qiáng)對(duì)小水電站的考核加強(qiáng)對(duì)小水電站運(yùn)行電壓、功率因數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)的考核，確保其電壓水平、上下網(wǎng)有功無(wú)功比例適當(dāng)。由前面的分析可知，小水電上網(wǎng)有功、無(wú)功比例失調(diào)，是引起主網(wǎng)線(xiàn)路損耗增加的主要原因之一。要使發(fā)電機(jī)的有功無(wú)功比例適當(dāng)，就必須運(yùn)用現(xiàn)代的先進(jìn)的科技手段，自動(dòng)檢測(cè)上網(wǎng)電量有功、無(wú)功比例，根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出的有功功率適時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，并按照設(shè)定的功率因數(shù)（如0.85或其它值）來(lái)控制高壓開(kāi)關(guān)與主網(wǎng)的自動(dòng)投切。小水電的功率因數(shù)如果超出其允

9、許值，設(shè)備檢測(cè)到這一信號(hào)后發(fā)出跳閘命令，使小水電與電網(wǎng)解列，不能上網(wǎng)發(fā)電。3.進(jìn)行合理的無(wú)功補(bǔ)償電能在電網(wǎng)中傳輸時(shí)，產(chǎn)生的有功損耗可按以下公式計(jì)算，即可見(jiàn)，有功功率和無(wú)功功率的傳輸都會(huì)產(chǎn)生功率損耗，產(chǎn)生的有功損耗和無(wú)功損耗分別為和。當(dāng)輸送的有功功率一定時(shí)，總功率損耗的大小就會(huì)隨傳輸?shù)臒o(wú)功功率的大小變化，傳輸?shù)臒o(wú)功功率越多，線(xiàn)路中的有功損耗越大。由前面的分析可知，一些小水電上網(wǎng)發(fā)電時(shí)，發(fā)的有功多無(wú)功少，導(dǎo)致主網(wǎng)多發(fā)無(wú)功，使線(xiàn)路無(wú)功損耗增加。因此，應(yīng)按照全面規(guī)劃、合理布局、分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡的原則，對(duì)具有小水電的配網(wǎng)合理進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，提高變電所電容器的投入率，在負(fù)荷側(cè)增加無(wú)功投入，實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地補(bǔ)償

10、，從而達(dá)到降低技術(shù)線(xiàn)損的目的。4.加強(qiáng)過(guò)網(wǎng)線(xiàn)損的管理小水電站在上網(wǎng)“有功”的同時(shí)又下網(wǎng)“無(wú)功”，會(huì)在10kv配電線(xiàn)路上形成了較大的過(guò)網(wǎng)線(xiàn)損。供電企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)過(guò)網(wǎng)線(xiàn)損的管理，積極與各小水電站共同協(xié)商，達(dá)成線(xiàn)損分?jǐn)偟墓沧R(shí)。除專(zhuān)線(xiàn)接入變電所的小水電站外，其余水電站可按其到就近變電所的距離以及負(fù)荷大小，按一定比例承擔(dān)過(guò)網(wǎng)線(xiàn)損，從而減輕主網(wǎng)過(guò)往線(xiàn)損的負(fù)擔(dān)。四、結(jié)束語(yǔ)小水電與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)后，由于各種原因，可能會(huì)影響并網(wǎng)線(xiàn)路的線(xiàn)損，甚至使并網(wǎng)線(xiàn)路的線(xiàn)損增加，因此，在今后的實(shí)踐中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村小水電站的管理，優(yōu)化運(yùn)行體制，運(yùn)用新技術(shù)和新設(shè)備，有效降低損耗，充分發(fā)揮小水電對(duì)降低電力峰荷、增加輸電裕度、提高供電可靠性的重要作用。參考文獻(xiàn)：1李其道.小水電資源有償開(kāi)發(fā)使用 推進(jìn)科學(xué)、有序、可持續(xù)發(fā)展r.云南昆明新時(shí)期水電發(fā)展與建設(shè)及水電技術(shù)交流研討會(huì)，2010.2黃雄烈.線(xiàn)損統(tǒng)計(jì)方法的“三大誤區(qū)”j.農(nóng)村電氣化，2008,(1).3倪建立，馬放瑞，畢鵬翔，李永來(lái).農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能降損與自動(dòng)化實(shí)用技術(shù)m.北京：中國(guó)電力出版社,2008.4徐永遠(yuǎn),張國(guó)全