怎样解决小水电并网引起线损增加的问题

怎样解决小水电并网引起线损增加的问题

摘要：小水电站并网运行后，由于某些原因致使并网线路的线损增加。该文主要叙述了由于小水电站的运行人员对水轮发电机组的操作不当，致使线路线损增加的原因，并提出了解决建议。

并键词：小水电 线损

小水电的并网在一定程度上缓解了大电网电力供应不足的问题，同时因发电上网的不合理性，增加了并网线路的电力损失。特别是目标管理责任到人后，由此引起的矛盾，一直困扰着管理人员。怎样解决这一难题，根据我们多年的实践，现介绍我们的粗浅分析，供同行们参考。

按理，有并网小水电的线路，属多电源向同一负荷区供电，电量损失应比单电源供电更低，但实际情况恰恰相反，现从以下几方面予以分析探讨。

1 损失加大的原因

通过现场表计观察，发现并网后，上网的有功表计和下网的无功表计飞速转动，而上网的无功和下网的有功表计基本不转或转动很慢，这说明并网后发电机发出的全是有功功率，发电机的运行状态属\欠励磁\状态。发电机的\欠励磁\状态其定子线圈的电流Is在相位上比电压U超前90°，这时发电机向电网上输出的是容性无功功率，也就是说发电机向电网中吸取感性无功功率，由于电网负载主要是感性负载，因而这种运行状态就加重了电网的无功负担；由于发电机向电网吸收的感性无功，在电网与发电机间进行交换，在交换过程中就形成了大量的有功损耗。

2 小水电网单独对负荷区供电与上网的区别

(1) 小水电网单独对负荷区供电。当用户感性负荷增加时发电机内部气隙磁场减弱，输出电压急速下降甚至瓦解。这时需要加大励磁电流来稳定电压，如果没有自动励磁调节系统，则值班人员根据负荷增加情况及时调节励磁电流，以保持电压稳定和足够的功率输出。

(2) 小水电与大电网并网。由于大电网对于小水电来说相当于一个无限大的电网，发电机端电压基本不变，用户的感性负荷对于一个相当大能量的电网来说基本无影响，更不影响其发电机的输出电压(因大网电压起作用)，这时不需要加大发电机的励磁电流，则可达到满发有功的目的。同时，又从网上吸收大量无功功率，因而使并网线路功率因数低(据观察可降至0.2左右)，造成有功损失。其功率因数与功率损耗的关系为：

(3) 引起小水电并网不发无功的原因：

①最主要的是发电机的励磁措施不到位。据了解有些发电机有比较先进的自动励磁装置，但值班人员有意关掉该系统，而启用手动励磁装置，使励磁电流减少，这种状态当发电机满载输出有功功率时必然为\欠励磁\运行状态，而\欠励磁\状态时发电机中能向电网吸收感性无功。

②大部分发电机只有手动励磁功能，这样当值班人员在启动发电机时，只有手动调节甚至不调节励磁电流，单靠起始很小的建立空载电压的电流，使发电机的空载电压、频率和大电网参数一致时，合闸并网。并网后则加大水轮机导水叶的开启角度，使其满载输出有功功率，并没有根据输出有功大小相应调节无功输出比例，即没有按cosφ=0.8左右比例并网运行。

③大电网对小水电难以实现有效的技术管理与人为因素有关。由以上分析可知：值班人员很容易不按要求就并网满载发电上网，大电网对小水电上网管理没有有效的制约手段和措施。另外，值班人员错误认为向电网发无功必然影响有功输出，有意识的将励磁电流调至最小，造成发电机在\欠励磁\状态下运行，加重大电网中的无功负担，造成不应有的有功损耗。根据发电机内部磁势的合成机理，当励磁电流增加后，发电机的空载电动势增大，由于电网电压不变，所以在发电机定子绕组中出现了电压差ΔU，这个电压差将在定子绕组内产生电流Is，而Is在相位上比ΔU滞后90°，这种运行状态属发电机的\过励磁\状态，即认为发电机向电网输出了感性无功功率，这是我们希望的运行状态，但无功电量的输出，只是一种能量交换的模式，它并不消耗水轮机的输入功率，所以原则上增大励磁电流不会影响发电机的有功输出。有功输出能力只与输入功率大小有关(即调节水轮发电机导水叶角度的大小有关)，所以应使小水电值班人员了解这些机理，以正确对待无功的输出量，并及时调节励磁电流使其有功、无功比例在合理范围内上网运行。

3 解决的方法

据前所述，已搞清小水电上网造成有功、无功比例失调，是引起大电网线路损耗增加的根本原因。发电机的励磁电流应根据输出有功功率的增加而相应调节(即在合理范围内并网发电)，现有的制度和措施亦不能有效控制人为造成发电机的不合理运行状态，唯一有效办法是运用现代先进的科技手段，自动检测上网电量有功、无功比例，即按cosφ=0.8左右的数值设定，来控制高压开关与大电网的自动投切。若超过该范围，由设备检测后指令开关切除，即与电网解列，使它不能上网，由于负荷的cosφ值在不断的变化，则要求检测设备应有1～5分钟的延时功能(即检测某个时刻cosφ值超过设置1～5分钟后切除，这时迫使小水电值班人员迅速关机，待1～5分钟的延时高压开关合闸后)，值班人员可再行并网操作。

检测设备的cosφ切除延时是动态模式，如运行状态在一定时间范围内符合要求或不符合要求都没有切除指令，切除后再行投入则是静态模式，每次切除都要经过固定的延时，方可使开关重新合闸，以保障小水电的正常并网发电。

4 检测控制设备的安装地点及接线

安装位置应选在上网计量的前一基杆或后一基杆上，以上网侧无大电网用户负荷为准，接线应以发电侧为电源侧，电网侧为负荷侧，确保检测出的cosφ值，为发电机发出的准确数值。检测cosφ值超过1～5分钟，开关应可靠切除(可在cosφ＝0.7～0.85之间设定)。

在高压开关的选择上应考虑使用户外真空开关，触头负荷电流大，完全能保证各小水电网负荷电流的切除需要。为了稳妥，各地在运用开关自动检测控制设备时，可先安装一个小水电的并网点。如果理想，可对各水电站并网点全部安装，实现全方位控制。

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作者：钱文丰

小水电受季节气候影响，并网、解裂次数频繁，加之计量方式不当，监督治理不够等原因，不同程度地影响了配电线路的线损，现分析如下： 1 影响线损的主要原因 (1)计量方式不当：

小水电并网处与该配电线路出口处各有一套计量装置，如图1所示。

(图中箭头表示电量为正时的电流方向)

如上图可见：A1为配电出口电能表抄见有功电量； A2为小水电并网处电能表抄见有功电量； A3为用户抄见有功电量总和(含变损)。 则该线路线损率为：

△AP=[(A1 A2-A3)/(A1 A2)]×100①

分析上式，当A1为负值时，上式意义不变；当A2为负值时，①式变为： △AP=｛[A1-(A2 A3)]/A1｝×100=[(A1-A2-A3)/A1]×100②

从图①可看出，A1=B-C，A2=D-E，均为正值，则可得出实际有功线损率为： △AP=[(A1 A2-A3)/(B D)]×100③

比较①②③式，可看出分子一样，分母分别为A1 A2、A1、B D，现列表1如下：

表1

发电时间 电源出力情况 (小水电) 全月发电 E=0，A2=D B=0，A1=-C A1=B-C C=0，A1=B ①式与③式不等 ①式与③式不等 ①式与③式不等 线损率比较 全月间断发电 A2=D-E ①式与③式不等 ①式与③式不等 ①式与③式不等 全月不发电 D=0，A2=-E ①式与③式不等 ①式与③式不等 ①式与③式不等 从上述分析结果看出，由于计量方式不当，除水电站全月不发电和全月发电量小于用户负荷用电量时，①式与③式计算结果相等外，其余都不等于实际线损率，所以形成上述情况，是因为原计量方式(小水电并网线路出口计量和小水电站各有一套计量装置)，体现不出水电站供、用和变电所的送、受电中相抵消的电量。 (2)计量装置误接线：

图2和图3是两种较明显的误接线。其中图2的水电阻的接线位置不对，加之发电值班人员的疏忽，将使水电阻(基本按满载调置)超时运行，且计量装置所计电量并未送入农网。这也是增加线损率的一个原因。

图2

图3

(3)计量装置配置不合理：

只考虑了发电机或变压器容量，并没有考虑在不发电时，厂用电负载远小于发电功率，电能表处于轻负载状态运行而引起负的附加误差，导致线损增加。 (4)监督、治理不力：

小水电的个别承包人不择手段、千方百计地研究窃电或增收方案，想出了专发有功或专发无功的办法，不按发电上网要求严格控制有、无功定比的规定。增加了农网无功负荷电流损失，造成了线损增加。 (5)上网计量点位置的影响：

计量点距农网配出口主干线的距离远达几百m至数km，这也是小水电对农网线损影响的原因之一。 2 解决小水电对农网线损影响的措施

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