□蔡建林 □張新亮 □王云鵬

（駐馬店市板橋水庫(kù)管理局）

隨著近年農(nóng)村電氣化縣建設(shè)資金的投入，農(nóng)村水電建設(shè)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，尤其在水力資源較好的偏遠(yuǎn)山區(qū)，小水電裝機(jī)容量在電網(wǎng)中所占比例逐漸壯大。水電上網(wǎng)電能質(zhì)量和無(wú)功上網(wǎng)不足，直接影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量和小水電的經(jīng)濟(jì)、高效、安全、可靠運(yùn)行。滿足電網(wǎng)對(duì)小水電無(wú)功上網(wǎng)電量的要求，是小水電和電網(wǎng)降損節(jié)能、提高效率的重要管理手段和科學(xué)的技術(shù)保障。有效解決小水電無(wú)功上網(wǎng)電量不足問(wèn)題，對(duì)水電站經(jīng)濟(jì)、高效、安全、可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

一、小水電無(wú)功電量不足的分析

（一）提高小水電無(wú)功電量的重要性途徑

電力系統(tǒng)無(wú)功電量不足對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行將產(chǎn)生很大影響，無(wú)功電量多少是衡量和考核電網(wǎng)電能質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。小水電無(wú)功上網(wǎng)電量是電力系統(tǒng)考核小水電站電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，無(wú)功上網(wǎng)電量直接與小水電的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行掛鉤。針對(duì)這一情況，大部分小水電站相繼投入了物力、財(cái)力來(lái)改善小水電無(wú)功上網(wǎng)電量的不足，方法大都采用改造勵(lì)磁設(shè)備，增大勵(lì)磁電流；投入發(fā)電設(shè)備，枯水期調(diào)相運(yùn)行；增設(shè)電力電容等措施，雖然這些方法投資大，但也有效改善了無(wú)功上網(wǎng)電量和提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。

（二）小水電無(wú)功電量受上網(wǎng)電壓影響

小水電站大都建在偏遠(yuǎn)山區(qū)，上網(wǎng)線路半徑大，用電負(fù)荷變化大，加之農(nóng)村小型水電站上網(wǎng)電壓等級(jí)較低，一般大都在10kV電壓等級(jí)，后夜電壓高達(dá)11kV以上，按電力變壓器的最低檔電壓反眏到低壓側(cè)電壓在0.45kV左右，直接影響小水電的無(wú)功上網(wǎng)電量不足。

（三）改變變壓器調(diào)壓范圍是滿足無(wú)功上網(wǎng)電量的不足的方法之一。

針對(duì)這一原因，并通過(guò)對(duì)小水電站電氣運(yùn)行理論分析，提出應(yīng)重視改變變壓器的變壓比即匝數(shù)比，有效改善無(wú)功上網(wǎng)電量不足，在保持發(fā)電機(jī)端電壓400V±5%不變，增大主變壓器高壓側(cè)電壓值的變壓器設(shè)計(jì)方法，從而改變高低壓側(cè)電壓有效值，并利用變壓器分接開關(guān)增大變壓器電壓調(diào)整范圍，升高上網(wǎng)電壓，滿足無(wú)功上網(wǎng)電量。從理論上講，該方法能保證發(fā)電機(jī)端電壓在規(guī)定值運(yùn)行，提高發(fā)電機(jī)和電氣設(shè)備的使用壽命和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有效解決無(wú)功上網(wǎng)電量不足和電網(wǎng)供電質(zhì)量。

二、提高小水電無(wú)功上網(wǎng)措施的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比較

（一）改善勵(lì)磁條件

采用改善勵(lì)磁條件，增大勵(lì)磁電流的方法是改善上網(wǎng)電量和供電質(zhì)量的重要條件，勵(lì)磁控制質(zhì)量的好壞直接影響上網(wǎng)電量質(zhì)量和電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，但這種方法不能完全有效解決小水電尤其是農(nóng)村偏遠(yuǎn)、上網(wǎng)條件較差的小水電站，當(dāng)電網(wǎng)電壓夜間過(guò)高時(shí)，增大勵(lì)磁電流是有限的。雖然可以超出增大勵(lì)磁電流發(fā)電機(jī)額定值范圍，但是有些電站不但不能滿足無(wú)功上網(wǎng)的需要，相反，長(zhǎng)期超出發(fā)電機(jī)額定電壓值運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)絕緣和使用壽命卻有很大影響。

（二）增設(shè)電力電容

增設(shè)電力電容是有效補(bǔ)償無(wú)功電量不足的途徑，但這種方法存在需要設(shè)備多、投資大、不宜節(jié)省空間等缺點(diǎn)。

（三）利用發(fā)電設(shè)備調(diào)相運(yùn)行

對(duì)徑流式電站一般在枯水期、設(shè)備多的情況下采用，時(shí)間局限性強(qiáng)。

（四）改變主變壓器變壓比及調(diào)壓范圍

這是有效改善水電站無(wú)功上網(wǎng)電量不足的有效措施，是增大無(wú)功上網(wǎng)電量的有效途徑之一。該方法對(duì)新建和技改水電站在更換主變壓器時(shí)適用，根據(jù)電網(wǎng)電壓變化幅度范圍，進(jìn)行計(jì)算分析，在購(gòu)置設(shè)備時(shí)提供加工技術(shù)數(shù)據(jù)，該方法基本不需二次投資和增加投資，可有效提高無(wú)功上網(wǎng)電量。存在問(wèn)題是：改變變壓比是單一的追求小水電無(wú)功上網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)利益，小水電占電力網(wǎng)比重大時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量產(chǎn)生影響，而該方法視小水電上網(wǎng)電壓情況確定。一般情況是：小水電站在地方電網(wǎng)中所占比重小，當(dāng)并入無(wú)限大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性軟，不能左右電網(wǎng)電壓高低，不會(huì)影響電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

三、電網(wǎng)電壓參數(shù)分析及處理對(duì)策

通過(guò)對(duì)電網(wǎng)電壓變化幅度分析，并隨機(jī)抽查電壓變化幅度大的夏、冬季1天的電網(wǎng)電氣參數(shù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析如下：

電網(wǎng)典型電壓統(tǒng)計(jì)分析：電壓值高中低，一次側(cè)12.1kV 11.6kV11.0kV；二次側(cè)0.48kV0.46kV0.44kV。

夏季凌晨1～5點(diǎn)時(shí)段10kV電網(wǎng)電壓12.1kV經(jīng)降壓變壓器降壓后低壓側(cè)電壓為0.48kV；5～9點(diǎn)時(shí)段10kV電網(wǎng)電壓11.6kV經(jīng)降壓變壓器降壓后低壓側(cè)電壓為0.46kV；9～18點(diǎn)時(shí)段10kV電網(wǎng)電壓11kV經(jīng)降壓變壓器降壓后低壓側(cè)電壓為0.44kV；18～24點(diǎn)時(shí)段11kV電網(wǎng)電壓經(jīng)降壓變壓器降壓后低壓側(cè)電壓為0.44kV；網(wǎng)絡(luò)電壓過(guò)高無(wú)功上網(wǎng)受限制。

經(jīng)過(guò)對(duì)電網(wǎng)電壓即電氣參數(shù)分析計(jì)算確定，改變變壓器匝數(shù)比后，利用變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)匝數(shù)比。變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算如下。一次側(cè)二次側(cè)：開關(guān)位置，電壓（k V），電流（k A），匝數(shù)：Ⅰ12.17.61362Ⅰ0.423145；Ⅱ11.68.01300Ⅱ0.423145；Ⅲ11.08.41238Ⅲ0.423145；Ⅳ10.58.81177Ⅳ0.423145；Ⅴ9.99.31115Ⅴ0.423145。

通過(guò)計(jì)算電壓值可知，在電網(wǎng)電壓過(guò)高時(shí)，利用變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)電壓比即匝數(shù)比可滿足水電站無(wú)功上網(wǎng)的需要。

四、改善無(wú)功上網(wǎng)不足的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

（一）經(jīng)濟(jì)效益

解決水電站無(wú)功電量上網(wǎng)的不足，滿足電網(wǎng)對(duì)水電站無(wú)功電量的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)考核，提高水電運(yùn)行功率因數(shù)值，保證水電上網(wǎng)電能質(zhì)量，解決電網(wǎng)不因少發(fā)1000乏無(wú)功電量而扣減1·kW有功電量和經(jīng)濟(jì)處罰的經(jīng)濟(jì)損失，提高水電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，增加水電經(jīng)濟(jì)收入。

（二）社會(huì)效益

提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量，保障電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，解決小水電站無(wú)功上網(wǎng)電量不足，對(duì)改善電網(wǎng)功率因數(shù)、降低電網(wǎng)電能損失，提高電氣設(shè)備運(yùn)行效率，為構(gòu)建節(jié)約、和諧、生態(tài)、環(huán)保型社會(huì)將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。