小水電接入電網對系統運行影響的研究

摘 要：在當今發展綠色環保技術的時代，小水電是一種清潔能源，小水電的發展對我國地方經濟的發展有良好的促進作用。小水電分布式的電源特點，能夠保障小區的供電安全?，F在大部分的小水電站都是采用壩后式水電站，所以很容易受到季節影響，發電在旱季會造成供電不足的問題，在低谷負荷期，小水電站大量發電、負荷比較低，從而導致下水電集中上網，母線電壓過高，很容易發生全事故。文章簡單說明小水電運行對電網的影響。

關鍵詞：小水電；電壓；電網系統；運行影響對電網進行無功平衡分析，還針對電網運行時電壓情況，確定其對系統電壓的影響，這直接關系到電網系統運行的經濟效益。通過對電網運行時的電壓進行分析計算，然后接入下水電之后系統電壓的變化情況，一直是人們關注的問題，相關工作人員進行深入研究。而對于小水電網在豐水期低谷負荷時，相關人員認真分析功率過剩的問題，以保證電壓系統能夠正常運行。不斷深入研究，查清楚小水電接入電網之后對電網會產生什么影響，針對問題提出有效的解決措施，充分利用好小水電的優勢，在節能環保的前提下，確保為用戶輸送電力的過程更加安全、高效。

1 小水電接入電網運行特點

小水電是指單機容量在5兆瓦以下的輸電站運用發電。其改變了電網的負荷情況，在季節變化的時候很容易受到季節的影響。經過有關人員長時間的研究表明，豐水期大負荷、枯水期小負荷都能夠正常運行，其電網系統的電壓不會發生很大變化，整個電網系統運行十分穩定。壩式水電站的水頭取決于壩高。目前壩式水電站的最大水頭不超過300米。壩式水電站的引用流量較大，電站的規模也大，水能利用較充分。（由于筑壩，上游形成的水庫，可以用來調節流量）目前世界上裝機容量超過2000兆瓦的巨型水電站大都是壩式水電站。此外壩式水電站水庫的綜合利用效益高，可同時滿足防洪、發電、供水等興利要求。壩式水電站的投資大，工期長。由于工程規模大，水庫造成的淹沒范圍大，遷移人口多。適用于河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫的條件。

根據本人工作經驗總結，故高壩大庫的壩后式水電站僅適于建造在高山峽谷、淹沒較小的地區。壩后式水電站的壩上游有較大容量的蓄壩式水電站水庫可以調節流量，有利于加大電站的裝機容量，能適應電力系統的調峰要求，水能的利用較充分，綜合利用的效益也高，?？杉劝l揮防洪作用，又滿足其他興利要求。

2 小水電接入運行對電壓的穩定性影響研究

電網在豐水期低谷負荷時，會造成部分節點出現電壓過高的問題，通過人員的研究分析，通過各種手段對系統進行全面的研究，并且針對電壓和無功進行深入研究，提出解決方案。通過無功潮流與電壓、電網的相關理論，結合網絡選擇合適的無功控制方式，利用無功補償設備的特點和性能，確定了小水電接入電網運行造成的影響。壩式電站是以水體為儲能介質，起調節作用。主要解決電力系統的調峰問題。系統負荷低時，利用系統多余的電能帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫（電動機+水泵），以水的勢能形式貯存起來。系統負荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發電機組（水輪機+發電機）發電，以補充系統中電能的不足。隨著電力行業的改革，實行負荷高峰高電價、負荷低峰低電價后，抽水蓄能電站的經濟效益將是顯著的。

3 小水電網的無功平衡與電壓穩定

3.1 水輪大電機的安全極限

中國已建成有多種壩型、各種布置形式的壩式水電站。日常電廠運行的時候，為了確保機組能夠安全運行，需要了解發電機的安全運行極限，保證其運行控制在一定范圍內，針對每臺機組不同的極限值進行維護。在分析的時候有固定的數學模型為研究提供可靠的數據，為工作人員更好的掌握極限值研究。

E0/Xd=Iscd

其中Xd為電抗常數，空載電壓為額定電壓時，此時電路成短路狀態，與電流Ifo成正比。所以當電流額定值一定時，相應的勵磁電流應該跟隨電壓變化。為了控制電壓穩定必須了解定子發熱運行極限、轉子發熱運行極限、原動機輸出功率極限、靜態穩定運行極限。其實，在實際生活當中會經常出現突然的加載使之達到極限，因此發電機應該留出余量，以便在不改變勵磁的情況下，壩后式針對生活中的突發事件有足夠的能力去面對。

3.2 額功率與電壓控制

3.2.1 無功率平衡。電力系統的電壓水平情況主要是看系統無功率供需平衡情況，由于系統頻率和系統有功率供需平衡關系情況有很大的不同，所以需要認真研究無功電源發出的無功率損耗情況。更具統計的數據情況分析，從而判斷系統中無功功率是否能夠達到平衡狀態。壩式水電站系統中各節點電壓調節很容易受到現實生活中的環境或者其他方面影響，無功率傳輸就很難實現平衡，需要不同的節點之間相互支援和調節，減少節點之間相互影響[1]。

3.2.2 改變變壓器變比調試。要想調節變壓器兩端電壓，可以通過切換變壓器的分接頭，從而改變變比，以達到改變電壓的效果，但是只有在系統無功功率電源充滿狀態時才會滿足改變變比調試。如若不然，電壓的改變不大而且會引起上一級電壓下降，這樣會嚴重影響電網系統運行，嚴重的情況下會導致電網崩潰。所以在改變電壓之前，首先應該確定其無功功率電源狀態是否正常，裝設無功功率補償裝置，嚴重影響壩式水電站的性能發揮[3]。

3.2.3 改變發電機的極端電壓。該方法不用額外投入成本，只需要通過發電機斷電壓勵磁調節控制，從而改變調節器的電壓。發電機的電壓與發電機的無功功率輸出成正比，大電機斷電壓升高也就意味著無功功率輸出也增加，反之亦然。因此發電機的端電壓的調節受發電機端電壓的硬性影響，每當發電機輸出功率改變到極限值的時候，發電機的調試工作并不能正常進行。經過有關人員研究，表示發電機無功輸出極限與發電機的有功出力成反比。發電機具有進相運行的能力，但由于進相運行十分容易受到有功功率和無功功率的影響，受到限制。該進相運行造成兩個主要問題，首先使發電機靜態穩定極限降低，不能正常保護用電安全。另外使發電機端部發熱情況更加嚴重，這樣不利于電網系統的運行。所以經過降低發電機的動能，從而使發電機吸收電網的無功功率提高[4]。

3.3 無功補償設備和電壓

根據本人長期的工作經驗，和相關人員的研究得出以下結論。首先設備需要有足夠的調節能力，在整個送電系統中分布各個節點進行無功補償，其容量一定要適應各個區域的負荷需要，才能適應系統中各種運行狀態下的調節要求，并且保證系統各部分的電壓始終保持在同一水平。當然，目前世界上最大的壩后式水電站當屬中國的三峽水電站，總裝機容量2250萬千瓦。其次是每一區域都應該有足夠的無功補償調節能力，才能最佳有效的適應個區域負荷。不應該超過電網傳輸阻抗輸送功率，保證電力系統能夠負荷的分區平衡[5]。

4 結束語

綜上所述，通過以上實驗研究，電網系統的電壓調整方式，針對小水電網在豐水期低谷負荷時，電網內電壓的變化及電網升高的原因有了全面了解。電網無功率平衡對電網系統的電壓穩定具有一定的控制作用，能夠有效穩定小水電網在豐水期低谷負荷時電網的電壓。只要控制電壓在規定范圍內，就要對電網的無功率進行控制，進而將電網的電壓控制在合理的范圍內。

參考文獻

[1]劉志堅，梁寧，宋琪，等.含小水電群的風-水-火地區電網旋轉備用協調優化策略研究[J].電力系統保護與控制，2015，12（10）：21-29.

[2]劉陽.分布式小水電對電網小干擾穩定性的影響研究[J].湖南大學，2012，22（14）：56.

[3]蹇超.恩施小水電接入電網的運行控制方法研究[J].華中科技大學，2012，12（5）：52.

[4]張力，劉俊勇，劉友波，等.清潔能源發電集群對電網的影響分析與市場機制探索[J].西華大學學報（自然科學版），2009，28（5）：32-35，44.

[5]王芳紅.有小水電并網配電網的繼電保護研究[J].浙江大學，2011，39（69）：144.