有小水電接入的配電網電壓調節方案

曹德發，任 萌，沈均良，鄔奇林

（廣東電網有限責任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

近年來我國配電網已經加大了對新能源發電的重視力度，風力發電、水利發電、核能發電等開始大規模接入。以小水電接入為例，在豐水期出力大，配電網很容易出現過負荷問題；而枯水期水流小，發電量少，配電網末端電壓往往偏低。如何保證小水電接入后配電網電壓均衡穩定已經成為電力企業關注的焦點。

1 小水電接入配電網的電壓調節技術

1.1 合理優化線路調壓

線路調壓器調壓是保證小水電接入的配電網穩定運行的關鍵。一般線路調壓器主要由自耦變壓器、有載調節裝置組成，可通過調節串聯繞組來實現電壓的控制和補償，除此之外，在線路調壓過程中還可以通過調整線路阻抗實現。根據線路單位電阻值和單位電抗值間的線性關系，可在長距離輸電過程中降低線路單位電阻，以減少配電網有功損耗，從而達到調壓目的。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 調節運行方式

通過調節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，從而保證其發出或吸收無功功率，實現配電網電壓補償。如在豐水期，小水電出力較大，此時配電網中有功功率明顯上升致使電網電壓偏高。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，保證配電網無功就地平衡，達到電壓調節的效果，調節的過程中需要根據實際情況處理好機組勵磁電流和超前功率因數，否則很容易造成漏磁問題，使小水電接入的配電網損耗加大，嚴重時甚至產生過熱損毀。

1.3 并聯無功補償

無功補償裝置可以通過調整配電網的無功分布達到配電網損耗的控制，在豐水期小水電接入后，可在配電網中并聯電抗器，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，應在配電網線路末端并聯電容器達到無功補償的效果，確保配電網無功就地平衡。

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

1.4 調節出口電壓

有小水電接入的配電網末端電壓明顯低于初始電壓，尤其是在枯水期很容易出現末端電壓過低問題，影響用戶用電質量。因此，在電壓調節過程中必須從出口電壓出發，保證末端電壓穩定。如可根據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。一般應控制豐水期出口電壓在9.5～10.5kV范圍內，枯水期出口電壓在10.5kV以上。

除此之外，調節出口電壓過程中還需要注重饋線電壓。若配電網運行過程中饋線較為復雜，則可根據饋線電壓情況適當調整有載變壓器參數，以保證小水電接入后饋線電壓穩定。

2 具體調節方案

2.1 項目概況

為滿足配電網經濟指標和環保指標需求，2016年以來某地區10kV配電網先后接入3座水電站，其中10kV新華線全長32km，線路型號為LGJ-70/35，總容量為12MVA，為區域12所鄉鎮4328戶居民供電。

數據顯示：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，功率因數為0.9。

2.2 調節方案

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

表1 枯水期調壓方案

豐水期調節方案。為保證豐水期配電網電壓的穩定性，在調節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 豐水期調壓方案

由于某地區10kV新華線線路較長，在調壓過程中更換線路規格造價過高，線路調壓過程中應盡量以增加線路調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備的合理投切，避免超負荷運行，全面提升小水電接入后某地區10kV配電網的安全性、可靠性和穩定性。

2.3 效果評估

針對枯水期、豐水期的不同情況開展電壓調節后，某地區10kV配電網電壓基本處于規定指標內。枯水期小水電接入后，配電網的平均電壓達到10.0kV，低壓側線電壓穩定在380V左右，電壓調節效果明顯；豐水期小水電接入后，配電網的平均電壓與低壓側線電壓基本維持穩定，各節點并未出現電壓越限情況，有效解決了豐水期的電壓偏高問題。

3 總結

小水電接入的配電網很容易出現電壓波動，尤其是在過負荷運行時，容易出現裝置損毀、線路損耗等，必須結合小水電接入情況，合理選擇配電網電壓調節方式，在線路電壓調節、運行方式調節、增設無功補償、出口電壓調節基礎上適當吸收或發出有功功率，減少線損，保持電壓穩定，實現有小水電接入的配電網安全效益和經濟效益的全面優化。