小水电有功无功比例失调对并网线损的影响

1、 小水电有功无功比例失调对并网线损的影响摘 要 小水电上网发电时，由于有功无功比例失调，会不同程度地影响并网线路的线损。本文从四个方面分析了由于有功无功比例失调导致线损增加的原理，并从引起小水电有功无功比例失调的原因入手，提出了降低线损的措施。关键词 小水电 有功 无功 线损 措施随着国家对生态环境的日益重视，能源结构调整的步伐进一步加快，发展水电等清洁能源已经提到了议事日程。在山区农村，充分利用当地的天然资源建设小水电，不仅投资成本低，而且在一定程度上能满足偏远农村生产生活用电需求，对保护生态环境、促进地方经济发展都具有重要意义。根据有关规定，所谓小水电一般是指单站总装机容量在5万kw及以下

2、的水电站及其配套电网。据统计，我国目前已建成小水电站5万多座，总装机容量为5600多万kw，年发电量可达1700多亿kwh。可以说小水电已经成为国民经济发展的重要支柱，也是地方财政收入的重要来源之一。但是，由于小水电上网或下网的有功无功比例不当，加上监督管理不够等原因，导致并网线路的线损增加。具体情况分述如下。一、并网线路线损增加的原因小水电上网或下网的有功无功比例失调，导致并网线路线损增加的原因可以从以下几个方面来分析。图1为某水电站接线示意图。下表为该小水电连续几次的抄表数据。1.发电机吸收感性无功对线损的影响从上表数据可见，小水电站并网后，上网发电时，发出的有功电量为2384.4 kwh

3、，发出的无功电量为4.8 kvarh；下网时，从并网吸收的有功电量为3.6 kwh，吸收的无功电量为654.4 kvarh。可见，小水电上网发电时几乎只发有功，不发无功，而下网吸收电能时，几乎只吸收无功而不吸收有功。无论是上网发电还是下网吸收电能，其有功、无功比例都严重失调。从以上数据不难看出，发电机上网发电时，其运行状态处于“欠励磁”状态。发电机“欠励磁”状态时，其定子线圈的电流在相位上比电压超前一个角度，此时，发电机输出的感性无功功率（发电机向系统输送容性无功功率）,即发电机不仅不向系统输送感性无功功率反而要从电网吸收感性无功功率（见图2），这种无功在电网与发电机间不断进行交换，在交换过程

4、中就形成了大量的有功损耗。2. 负荷电流增加对线损的影响另一方面，从图3所示的系统功率传输示意图可以看出，由于小水电站发出的有功和无功比例失调，变电所送出的有功和无功比例也必须随着改变，当变电所送出的有功不变时，由于小水电站少发了无功，因而变电所必须向电网多送出无功，以保证电网的功率平衡，其功率三角形如图4所示。设小水电站按设定的有功和无功比例正常发电时，电网主电源向系统发出的有功、无功和视在功率分别为、；小水电站不按相应比例发电时，电网主电源向系统发出的有功、无功和视在功率分别为、。显然，。根据公式，可计算出在上述两情况下，主电源流向系统的电流分别为和，即。由于可变损耗，所以小水电站只发有功

5、不发无功时，负荷电流在线路上引起的有功损耗增加，这也是小水电站上网发电时引起电网线损增加的主要原因之一。3.主网功率因数变化对线损的影响由图3可知，无小水电时，10kv线路的功率因数为由上式可以看出，小水电上网发电时，如果小水电有功无功比例失调，从主网吸收的有功非常少甚至不吸收有功，但要从主网吸收大量的感性无功功率，则会使主网的功率因数降低，设降低后的功率因数为。通过分析可知，由于主网功率因数降低，会使线损增加，增加的线损与功率因数的关系如下：例如，小水电并网前，某10kv线路功率因数为0.85，小水电上网发电后，主网功率因数降为0.8，则增加的有功线损为4.无功电量折算为有功电量对线损的影响

6、根据有关规定，小水电上网发电时，如果无功电量达不到相应的规定，则按一定比例将无功电量折算为有功电量后扣减上网有功电量。经过折算后的数据并不能反映供电量与售电量的真实情况，导致计算出来的线损与真实线损不符，使线损出现虚增或虚减的现象。二、引起小水电有功无功比例失调的原因通过调研分析，小水电站有功无功比例不当的原因主要有以下几个方面。1.水轮发电机励磁功能不完善一些小水电站的设备陈旧，水轮发电机的励磁功能不完善，有的发电机没有自动励磁功能，只有手动励磁功能。并网后，值班人员只能手动调节励磁电流，不能根据输出有功大小及时调节无功输出比例，使有功无功比例失调。2. 管理措施不完善由于主网对小水电上网管

7、理没有有效的制约手段和措施，给一些小水电站有了可乘之机。小水电站的个别承包人不择手段，不按发电上网要求严格控制有、无功定比的规定上网发电。在一些小水电站，发电机本身有比较先进的自动励磁装置，但值班人员为了一已私利，有意关掉该系统，启用手动励磁装置，并且有意调小励磁电流，人为地使发电机处于“欠励磁”运行状态，导致发电机上网发有功时不按比例发无功，反而从电网吸收大量感性无功，加重了主网的无功负担，使小水电无功负荷电流增加，造成线损增加。三、降低线损的措施1.加强员工培训随着科学技术的发展，不少小水电站已广泛应用先进的设备和技术，但现有小水电职职工的知识、技能水平难以满足生产要求。作为管理部门，应通

8、过强化对小水电站运行人员生产技能和管理知识的培训，不断提高其业务素质和责任心，从而提高企业的管理水平，确保小水电站的运行满足安全生产和经济运行的要求。2.加强对小水电站的考核加强对小水电站运行电压、功率因数等各项指标的考核，确保其电压水平、上下网有功无功比例适当。由前面的分析可知，小水电上网有功、无功比例失调，是引起主网线路损耗增加的主要原因之一。要使发电机的有功无功比例适当，就必须运用现代的先进的科技手段，自动检测上网电量有功、无功比例，根据发电机输出的有功功率适时自动调节发电机的励磁电流，并按照设定的功率因数（如0.85或其它值）来控制高压开关与主网的自动投切。小水电的功率因数如果超出其允

9、许值，设备检测到这一信号后发出跳闸命令，使小水电与电网解列，不能上网发电。3.进行合理的无功补偿电能在电网中传输时，产生的有功损耗可按以下公式计算，即可见，有功功率和无功功率的传输都会产生功率损耗，产生的有功损耗和无功损耗分别为和。当输送的有功功率一定时，总功率损耗的大小就会随传输的无功功率的大小变化，传输的无功功率越多，线路中的有功损耗越大。由前面的分析可知，一些小水电上网发电时，发的有功多无功少，导致主网多发无功，使线路无功损耗增加。因此，应按照全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡的原则，对具有小水电的配网合理进行无功补偿，提高变电所电容器的投入率，在负荷侧增加无功投入，实现无功就地补偿

10、，从而达到降低技术线损的目的。4.加强过网线损的管理小水电站在上网“有功”的同时又下网“无功”，会在10kv配电线路上形成了较大的过网线损。供电企业应加强过网线损的管理，积极与各小水电站共同协商，达成线损分摊的共识。除专线接入变电所的小水电站外，其余水电站可按其到就近变电所的距离以及负荷大小，按一定比例承担过网线损，从而减轻主网过往线损的负担。四、结束语小水电与区域电网并网后，由于各种原因，可能会影响并网线路的线损，甚至使并网线路的线损增加，因此，在今后的实践中，应加强对农村小水电站的管理，优化运行体制，运用新技术和新设备，有效降低损耗，充分发挥小水电对降低电力峰荷、增加输电裕度、提高供电可靠性的重要作用。参考文献：1李其道.小水电资源有偿开发使用 推进科学、有序、可持续发展r.云南昆明新时期水电发展与建设及水电技术交流研讨会，2010.2黄雄烈.线损统计方法的“三大误区”j.农村电气化，2008,(1).3倪建立，马放瑞，毕鹏翔，李永来.农村电网节能降损与自动化实用技术m.北京：中国电力出版社,2008.4徐永远,张国全