小水电地区电网过电压原因与解决方案

1、小水电地区电网过电压原因与解决方案摘要：针对含有大量小水电的中压电力系统中由于丰水期、枯水期的李节变化和负荷大小的周 期变化常引起过电压的间题，指出常规双向自动调压皱直和电抗器解決该问题的局限性，并提出解 决方案，通过对某一含有大量小水电且存在过电压问题的变电站区域仿真计算，验证tct抑制过电 压的可行性.关键词：晶闸管控制的变压器，tct;过电压抑制；小水电；0前言小水电大部分是径流式调节能力差，通常就近接入电网，而这些装有小水电地区的负荷 早晚波动很大，因此这些地区的潮流很复杂，常伴随着高电压问题，在丰水期低负荷情况时 10kv电压有时可高达13kv,变电站35kv电压最高达到42kv,小

2、水电站的机端电压更高, 超出了国标允许电压偏差范圉1,可能经常会烧损用电设备，危及小水电发电机组的安全， 也影响用户的用电设备安全，会给变电站的安全运行带来很大隐患。含有大量小水电的线路 经常会超越电压上限形成稳态过电压，因此怎么保障带冇小水电的中压线路安全、稳定运行 成为一个很亟待研究的课题。1小水电地区电网过电压分析ausubstationbs*jqs1含有小水电地区电网的等值简化按型发电机空载电势点的功率0zre （7s cos（r + 力）(1)(2)p= _c xe； zreq（7$.vin（pv + 5）q= zl式中：eq为发电机空载电势： 空为zg的阻抗角；5为巳与s的夹角：z

3、为发电机、变压器及输电线路l的总阻抗。由式（1）可知，线路越反，导线越细zy越大，而us是连接系统点的电压基本不变 ，假定eq不变，则线路越长，发电机的电磁功率p越小，而水轮机的进水量不变，所以 发电机转子上的机械转矩大于电磁转矩，发电机加速运行，使d增大。而实际上发电机通常 为了多发电而保障输出的有功功率不变，必须提高eq,使p和q同时增加。由式（2）可 知，丰水期水轮机的进水量增加4,而系统负荷大小却没有发生相应变化，发电机转子上的 机械转矩大于电磁转矩，发电机加速运行，使d增大，发电机发出的无功功率减小，功率因 数增大，因此必须抬高白身励磁的方法满足考核要求，从而导致电压偏高。励磁电压与

4、发电机机端电压的关系(3)式中：xg为发电机的内电抗。由上式可知，发电机维持p、q、xg不变，励磁电压后发电机的机端电压也随着升高, 所以导致线路各点的电压升高，而各个小水电在丰水期都纷纷通过抬高自身励磁的方法增加 输岀能力，最终导致严重的系统稳态过电压。2解决方案电网中解决线路过电压的主要措施可采用以下三种方式：1)装设双向自动调压装置；2)手动固定投切并联电抗器；3) tct型可控电抗器：双 向口动调压装置虽然能够很好的对单条含有小水电的线路中的稳态过电压进行治理5,6,但 是由于其容量通常相对较小仅能用于单条线路，不能对含有大量小水电的整个区域或变电站 的稳态过电压进行抑制，响应速度慢，

5、1030min调节一次，更不能解决暂态过电压问题， 虽然其效果良好但是其应用范围有一泄的局限性，此外由于其采用有载分接开关进行调压， 所以在调档过程中会产生电弧，需要对分接开关内的油进行定期维护。加装固定投切的并联电抗器是抑制线路过电压的常用装置7.其结构简单，费用低廉， 早期应用广泛。然而，并联电抗器只能固定的投入或切除，投切后的电压依然不是很合理， 不能自动跟踪线路电压的变化，出于安全考虑，大部分时间将设备闲置不用，利用率不高。 由于投切涌流通常很大，投切过程中容易引起很大的电压波动棋至导致系统振荡，影响系统 的安全运行。此外投切电抗器时产生较大涌流及操作过电压，容易造成断路器损坏，缩短断

6、 路器的使用寿命。tct为晶闸管控制的变压器式可控电抗器(thyristor controlled tninsfonner,简 称 tct)可以根据系统电压的变化动态的输出容量8,调节系统的潮流和电压从而对整个变电 站或区域的电压进行综合治理，由于其响应速度快还能减少电网电压波动。tct支路由变 压器式可控电抗器、晶闸管阀柜、控制系统、避雷器、隔离开关及断路器等组成。变压器式 可控电抗器的阻抗电压百分数通常在70%80%之间，所以不存在短路时大电流冲击问题， 此时，从电网侧看，相当接入了一个电抗器。在变压器低压侧接晶闸管，通过控制晶闸管的 导通角就能提供连续变化的无功功率。与tcr基本相同，其

7、响应速度与tcr完全相同， 品闸管运行在变压器低压侧，电压较低，无需多个晶闸管串联，可靠性高，而且占地面积小。 采用tct型可控电抗器是解决含有大量有小水电的中压线路或变电站电压过高的正确选择。投入应用后，仿真计算数据可知，在枯大运行方式下，线路各点电压基本满足国家标准 要求，在丰小运行方式下，线路各点电压基本超出国家标准要求,但是在35kv变电站35kv 母线侧装设tct后，整个区域的10kv、35kv电压均满足国家标准要求。3结束语通过分析含有小水电的线路在线路长、丰水期引起过电压原因，比较三种治理过电压的 设备，tct型可控电抗器更具优势。通过对某一含有大量小水电且存在过电压问题的变电 站区域仿真计算，验证tct抑制整个区域过电压的可行性，可知tct型可控电抗器不仅 可以稳定区域电压提高电能质量，还能保障电气设备的安全稳定运行。参考文献：1jgb/t 12325-2008电能质量供电电压偏差s.2 陈壬行。电力系统稳态分析m.中国电力出版社，19953 陈志峰，陈娟，李海锋，钟庆。含小水电地区电网过电压分析及抑制措施j.电力建 设，2015.4 孔徳兵，阮彦斌。线路无功流向与首末端电压的关系j.云南电力技术，2009.5 林旭义，黄伟君。含小水电的10 kv线路电压质量改善新途径j.浙江电力