朱然楷

楊中瑞主編中國(guó)水利水電出版社出版

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)民生工程建設(shè)范圍愈發(fā)廣泛，水電站作為民生工程的關(guān)鍵項(xiàng)目，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用電提供了重要保障。 為提高社會(huì)用電效率，在農(nóng)村建立小型水電站（下文簡(jiǎn)稱小水電）并引入配電網(wǎng)，從而豐富社會(huì)用電儲(chǔ)備，成為備受關(guān)注的可行之策。 鑒于農(nóng)村小水電本身存在的局限，將其接入配電網(wǎng)后的電壓控制以及電網(wǎng)運(yùn)行安全程度都會(huì)受到影響。 因此，分析農(nóng)村小水電接入配電網(wǎng)后的電壓控制與運(yùn)行調(diào)整成為小型水電工程必須考慮的重要問(wèn)題。 由楊中瑞主編、中國(guó)水利水電出版社于2018 年2 月出版的《小型水電站運(yùn)行與維護(hù)》一書(shū)，詳細(xì)介紹了小水電的設(shè)備運(yùn)維、電壓控制、工程管理等，為小水電接入配電網(wǎng)的研究提供了理論依據(jù)，具有重要參考價(jià)值。

《小型水電站運(yùn)行與維護(hù)》共分為十三章：第一章介紹水電站的整體運(yùn)行，通過(guò)水工建筑物以及機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行實(shí)現(xiàn)正常發(fā)電、輸送；第二章與第三章為水輪機(jī)的運(yùn)維；第四章介紹調(diào)速器的運(yùn)維，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源功率的精準(zhǔn)控制，最大限度發(fā)揮電能效率；第五章為勵(lì)磁裝置的運(yùn)維；第六章與第七章為自動(dòng)化元件以及輔助設(shè)備的運(yùn)維，主要介紹自動(dòng)化儀器在水電站中的重要作用以及維護(hù)措施；第八章與第九章為高低壓輸配以及變壓器等設(shè)備運(yùn)維；第十章與第十一章介紹廠用電負(fù)荷系統(tǒng)以及直流系統(tǒng)的運(yùn)維；第十二章描述水電站微機(jī)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)；第十三章補(bǔ)充介紹管理小水電的有效措施。

不同于大型水電站，農(nóng)村小水電的運(yùn)行維護(hù)機(jī)制并不完善，其工程項(xiàng)目建設(shè)通常由當(dāng)?shù)仄髽I(yè)自行設(shè)計(jì)實(shí)施，缺乏專業(yè)指導(dǎo)，不僅水電站實(shí)際生產(chǎn)效率較為低下，其水電資源的利用也不徹底。 此外，農(nóng)村小水電的管理與運(yùn)行未受到應(yīng)有重視，相關(guān)工作人員不能很好地開(kāi)展機(jī)械設(shè)備的巡檢、維護(hù)等工作，導(dǎo)致水電站的發(fā)電效率與質(zhì)量難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。 受上述條件限制，農(nóng)村小水電在接入配電網(wǎng)后，容易出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定、功率分配不平衡等問(wèn)題，而且農(nóng)村小水電的發(fā)電受氣候制約，在豐水期發(fā)電極易導(dǎo)致電壓過(guò)高，而枯水期卻容易發(fā)生電壓過(guò)低的狀況。 因此，當(dāng)小水電接入配電網(wǎng)后，電壓控制以及電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)化便成為難題。 基于此，我國(guó)電力學(xué)者、建筑學(xué)者進(jìn)行了深入研究，并提出以下三個(gè)方面調(diào)控措施。

第一，限制農(nóng)村小水電接入配電網(wǎng)的準(zhǔn)入容量。 小水電接入配電網(wǎng)后，會(huì)直接影響整個(gè)電網(wǎng)的電壓、電流以及功率大小，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用裼秒?，而控制接入配電網(wǎng)的規(guī)模，可以有效實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，保障當(dāng)?shù)赜秒娦省?研究發(fā)現(xiàn)，不同接入容量會(huì)影響線路傳輸效率，導(dǎo)致線路節(jié)點(diǎn)電壓發(fā)生變化，當(dāng)小水電接入容量增大時(shí)，電壓會(huì)逐漸上升，超過(guò)一定限度則會(huì)完全崩潰，導(dǎo)致配電網(wǎng)安全出現(xiàn)較大隱患。 因此，在農(nóng)村小水電接入配電網(wǎng)時(shí)，必須準(zhǔn)確計(jì)算其容量，確定準(zhǔn)入容量限度，不超過(guò)安全范圍方可接入。

第二，利用線路電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。 通常來(lái)說(shuō)，小水電并入配電網(wǎng)都是利用分布式發(fā)電進(jìn)行并網(wǎng)，通過(guò)線路連接不同變壓器實(shí)現(xiàn)電壓分配，形成網(wǎng)狀分布。 小水電并入配電網(wǎng)后，電源系統(tǒng)以并聯(lián)形式組成，一旦功率變動(dòng)就會(huì)引起電壓變化。 因此，利用線路電壓調(diào)節(jié)器可以有效調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，當(dāng)電壓偏高時(shí)，線路調(diào)節(jié)器以并聯(lián)電抗的形式分擔(dān)部分線路電壓，降低節(jié)點(diǎn)電壓，保證該節(jié)點(diǎn)能正常發(fā)揮作用；當(dāng)電壓偏低時(shí)，線路電壓調(diào)節(jié)器可以串聯(lián)電抗的形式發(fā)揮作用，增強(qiáng)某一段路線的節(jié)點(diǎn)電壓。 利用線路電壓調(diào)節(jié)器可以快速、有效調(diào)整線路節(jié)點(diǎn)電壓，從而提升電路電力資源的分配與利用效果。 但線路調(diào)節(jié)器的作用并非僅局限于此，其設(shè)計(jì)原理極其復(fù)雜，能調(diào)節(jié)其在功率、電荷、電路距離、電線阻力等多個(gè)影響因素共同作用下所發(fā)揮的作用。

第三，農(nóng)村小水電接入位置的選擇以及線路保護(hù)。 上文討論了農(nóng)村小水電的準(zhǔn)入容量以及接入后電壓調(diào)節(jié)的有效措施，但小水電的接入位置以及線路截面面積也會(huì)影響接入后的電壓控制。 通常來(lái)說(shuō)，在首端接入不會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電壓造成過(guò)大影響，末端接入則會(huì)導(dǎo)致電壓過(guò)高，因此小水電接入配電網(wǎng)時(shí)宜選擇首端作為接入位置。 此外，線路截面面積越大，其阻抗越小，因此在農(nóng)村小水電接入配電網(wǎng)時(shí)，可通過(guò)更換線路進(jìn)行電壓控制，但實(shí)際操作過(guò)程中工程耗時(shí)較長(zhǎng)且花費(fèi)過(guò)高，只適用于短線路電網(wǎng)系統(tǒng)。

總之，農(nóng)村小水電接入配電網(wǎng)后的電壓控制相對(duì)復(fù)雜，目前我國(guó)水電工程采取多項(xiàng)措施調(diào)節(jié)控制其電壓，以保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，但社會(huì)用電的電網(wǎng)質(zhì)量與運(yùn)行效率不僅受電壓、功率等直接影響，機(jī)電設(shè)備、水工建筑等也會(huì)影響其實(shí)際效果，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和管理水平的提高，未來(lái)關(guān)于小水電接入配電網(wǎng)后的安全運(yùn)行必定會(huì)發(fā)展得更加成熟。