小水電對配電網(wǎng)運行高電壓的影響分析_第1頁
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小水電對配電網(wǎng)運行高電壓的影響分析【摘要】文章首先介紹高電壓的形成原因,分析10kV線路雙向自動調(diào)壓器的安裝,詳細分析轉(zhuǎn)移小水電負荷,加強運行管理,改變無功功率進行調(diào)壓?!娟P鍵詞】小水電;密集;高電壓質(zhì)量;無功功率前言我國水利資源豐富,充分開發(fā)利用水電資源,對于整個電網(wǎng)和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重大的作用。但是,隨著小水電的建設規(guī)模和裝機容量的迅速擴大,對電力部門電能的節(jié)約和電壓質(zhì)量的改善提出了更高的要求。山區(qū)配電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力普遍較薄弱,特別是在豐水期,小水電發(fā)出的電能無法就地平衡,部分小水電密集區(qū)域的高電壓問題已嚴重影響了居民的生產(chǎn)生活用電。下文具體談談小水電密集區(qū)域的高電壓問題,提出解決配電網(wǎng)的高電壓問題方案。1.高電壓的形成原因小水電引起高電壓問題主要發(fā)生在豐水期,由于部分區(qū)域小水電開發(fā)較為集中,總裝機容量較大,而水電資源豐富的區(qū)域一般經(jīng)濟都不發(fā)達,負荷密度小,豐水期小水電發(fā)出的電能無法就地進行平衡,引起線路末端電壓升高。(1)小水電接入10kV公用線,引起區(qū)域性10kV線路負荷倒送。10kV公用線往往是首端線徑粗,末端線徑細,而小水電一般接入10kV公用線的末端。當枯水期時,線路能保證末端供電需求,當豐水期時,潮流發(fā)生變化,首末倒置,其末端線路線徑便成為負荷輸送瓶頸,從而導致高電壓。(2)小水電總裝機容量較大時,會采取35kV專線接入就近的35kV變電所。當小水電的負荷無法在本變電所供電區(qū)域就地平衡時,負荷將向上級電源倒送,從而抬高了變電所的35kV側(cè)母線電壓,造成整片區(qū)域高電壓。(3)小水電管理問題。小水電建設時,為獲準接入10kV公用線,有意將報裝容量降低,而實際安裝時則提高裝機容量,而供電線路的接入設計余量不足,從而造成高電壓。小水電引起高電壓問題涉及面廣,采取單一調(diào)壓手段已無法滿足電壓調(diào)整需求,需充分利用系統(tǒng)各級設備的調(diào)壓裕度,充分利用新技術、新設備,克服單一調(diào)壓方式的局限性,提高農(nóng)網(wǎng)電壓調(diào)控能力,改善供電質(zhì)量。2.10kV線路中安裝雙向自動調(diào)壓器2.1安裝自動調(diào)壓器的必要性以某10kV東方172線為例,在線路中部和末端有水電站7座,總裝機容量達到4830kW。據(jù)運行數(shù)據(jù)顯示,枯水期小水電停運,線路末端電壓根據(jù)壓降計算只有8.167kV左右,不能滿足用戶的用電質(zhì)量需求。豐水期變電站出口電壓為11.045kV,線路上的小水電除了滿足周邊用戶用電之外,還向主電網(wǎng)輸送一部分電能,末端電壓最高時超過12kV,相應提出安裝線路自動調(diào)壓器的治理措施。雙向自動調(diào)壓器能針對雙向供電或多電源供電系統(tǒng)自動識別潮流方向,通過跟蹤輸入電壓的變化,來自動調(diào)整三相有載分接開關的檔位,在±20%的范圍內(nèi)對輸入電壓進行雙向自動調(diào)節(jié),保持輸出電壓穩(wěn)定。2.2調(diào)壓范圍的選擇枯水期時安裝點的電壓在8.8kV左右,豐水期線路電壓最高為12kV左右,安裝點處的電壓約11.5kV,此時需要降低調(diào)壓器的二次側(cè)輸出端電壓(調(diào)壓器靠近變電站的一側(cè)是一次側(cè),靠近水電站的為二次側(cè)),小水電站出口電壓即可相應降低,保證線路上的電壓合格。綜合考慮枯水期和豐水期的實際情況,調(diào)壓器調(diào)節(jié)范圍可選擇為-15%~+15%。豐水期時,通過調(diào)節(jié)后調(diào)壓器輸出端最低可以調(diào)節(jié)至10kV,因此調(diào)壓器二次側(cè)輸出端的電壓只需達到10kV既可保證將電能向主網(wǎng)輸送,小水電站又不必將電壓升得很高,同時可保證沿線用戶的電壓合格。2.3特點和適用條件此方案既能解決由于線路半徑過長引起的低電壓問題,又能解決小水電引起的高電壓問題,同時相對于線路改造來說,投資較小、安裝簡單,可以解決區(qū)域性電壓質(zhì)量問題。但是采用自動調(diào)壓器在解決高電壓問題時,其二次側(cè)電流要增大,需要對線路載流量進行計算,避免發(fā)生線路超載引起故障。線路調(diào)壓方式適用于小范圍內(nèi)小水電比較集中、裝機總?cè)萘枯^大且區(qū)域內(nèi)負荷倒送引起的高電壓問題。其改造方案適用于供電半徑較長(15km),線徑較細,功率因數(shù)大于0.9,暫無線路改造計劃,或改造代價過大,短期內(nèi)暫無資金實施35kV變電站布點改造,末端配電臺區(qū)低壓用戶枯水期電壓偏低,豐水期電壓高,采用變電站調(diào)壓方式難以滿足供電質(zhì)量要求的10kV線路。3.轉(zhuǎn)移小水電負荷3.1轉(zhuǎn)移負荷后的效果新建10kV線路,將小水電密集區(qū)域內(nèi)的小水電負荷集中轉(zhuǎn)接入附近小水電較少的10kV公用線,通過負荷轉(zhuǎn)移就地平衡的方式,解決高電壓問題。例如某區(qū)域小水電非常密集,采用10kV公用線接入的小水電有7座,總裝機容量3690kW,而10kV輸電線路線徑為LGJ-50導線。根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)顯示,豐水期時末端低壓用戶電壓達到495V,高電壓問題嚴重。通過分析小水電分布情況,新建1條10k線路,將其中1條10kV支線(掛接了3座小水電,總裝機容量2160kW)改接至距離最近的10kV線。新建線路采用LGJ-120導線,提高線路輸送能力。項目改造完成后,根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)顯示,在豐水期低壓用戶電壓為405V,改造效果非常好,解決了該區(qū)域整體的高電壓情況。同時通過負荷就地平衡,用戶的電壓質(zhì)量也有所提高,并降低了線路損耗。3.2實施建議此方案通過負荷轉(zhuǎn)移進行就地平衡,不僅能解決高電壓問題,同時還能提高其他線路的電壓質(zhì)量,降低線損,在解決高電壓的同時還能獲得一定的經(jīng)濟效益。采用轉(zhuǎn)移小水電負荷解決高電壓問題,適用于小水電分片布置,具備負荷轉(zhuǎn)移條件的區(qū)域,同時轉(zhuǎn)接入線路與小水電距離不能太遠,負荷與小水電負荷要相匹配,能夠?qū)崿F(xiàn)負荷就地平衡。新建轉(zhuǎn)接線路不能太長,距離不要超過10km。在實施前要充分論證負荷轉(zhuǎn)移可行性,對轉(zhuǎn)移線路通道進行勘查,確定具體轉(zhuǎn)移的小水電范圍。其次要對接入線路的負荷情況進行分析,確保負荷能就地平衡,避免引起另一條線路高電壓。同時,要對改造工程進行經(jīng)濟性分析,在提升電壓質(zhì)量同時力求產(chǎn)生經(jīng)濟效益。4.局部使用寬幅無載調(diào)壓配電變壓器4.1實施效果采用寬幅無載調(diào)壓配電變壓器,增大配電變壓器自身調(diào)壓范圍,克服傳統(tǒng)配電變壓器調(diào)壓范圍無法滿足電壓調(diào)整需的缺點,提升配電臺區(qū)電壓調(diào)控能力。例如某區(qū)域小水電非常密集,分布較廣,有5座小水電,總裝機容量6100kW,大部分小水電都接在1條10kV線路上,而這條線路的公變非常少,只有3臺,568kVA。監(jiān)控數(shù)據(jù)顯示,豐水期末端低壓用戶電壓達到477V?,F(xiàn)場查勘后發(fā)現(xiàn)這些公變電壓調(diào)節(jié)區(qū)間太小,無法滿足調(diào)壓需求,根據(jù)計算將配變更換為寬幅無載調(diào)壓配變。更換配變后,豐水期只要調(diào)節(jié)變壓器檔位就能保證居民用戶的電壓質(zhì)量。5.加強運行管理,改變無功功率進行調(diào)壓除了以上所述通過線路改造和設備更換進行調(diào)壓的措施外,從管理上通過改變線路輸送的無功功率也可以進行調(diào)壓。5.1水電站改為進相運行線路電壓決定于線路輸送無功功率的多少,無功過剩則電壓升高,無功不足則電壓降低。正常運行時,其負荷是呈感性的,所以水電站發(fā)電機吸收系統(tǒng)過剩的感性無功(或稱發(fā)出容性的無功功率),使其運行在進相狀態(tài)也是降低線路電壓的措施之一。一般情況下,設計時已考慮了發(fā)電機的這種運行情況,允許發(fā)電機作短時的進相運行。但不同的發(fā)電機在作進相運行時可能表現(xiàn)出較大的差異。發(fā)電機進相運行后,發(fā)電機端部的漏磁比正常情況下有所增加,由此引起的損耗比滯相運行時還要大,故定子端部附近各金屬部件溫升會較高,容易發(fā)熱,端部振動也會增加。進相運行時可將發(fā)電機超前的功率因數(shù)控制在1~0.85之間,并注意監(jiān)視母線電壓,保證其安全。小水電進相運行對發(fā)電機的要求較高,應該獲得制造廠家允許或經(jīng)過專門試驗確定。5.2加強力率和無功考核電網(wǎng)調(diào)度部門應每年下達小水電各時段的力率指標,嚴格考核小水電站。由于目前電力部門對小水電力率和無功考核是采取按月總量計算,這就使部分平時全發(fā)有功功率的小水電站為了完成月度無功考核任務,會在月底接近電費結(jié)算日的時段全發(fā)無功,這也會造成這一時段小水電多的線路電壓偏高。因而加強力率和無功考核制度,改變考核辦法,采用時段性力率指標,也能起到改善線路電壓的作用。6.結(jié)語小水電引起配電網(wǎng)高電壓問題的因素較多,需

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