有小水电接入的配电网电压调节方案

曹德发，任 萌，沈均良，邬奇林

（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000）

近年来我国配电网已经加大了对新能源发电的重视力度，风力发电、水利发电、核能发电等开始大规模接入。以小水电接入为例，在丰水期出力大，配电网很容易出现过负荷问题；而枯水期水流小，发电量少，配电网末端电压往往偏低。如何保证小水电接入后配电网电压均衡稳定已经成为电力企业关注的焦点。

1 小水电接入配电网的电压调节技术

1.1 合理优化线路调压

线路调压器调压是保证小水电接入的配电网稳定运行的关键。一般线路调压器主要由自耦变压器、有载调节装置组成，可通过调节串联绕组来实现电压的控制和补偿，除此之外，在线路调压过程中还可以通过调整线路阻抗实现。根据线路单位电阻值和单位电抗值间的线性关系，可在长距离输电过程中降低线路单位电阻，以减少配电网有功损耗，从而达到调压目的。但小水电接入丰水期、枯水期出力差异较大，更换线路阻抗的效果并不理想。

1.2 调节运行方式

通过调节小水电机组励磁运行往往可以达到迟相运行或进相运行的效果，从而保证其发出或吸收无功功率，实现配电网电压补偿。如在丰水期，小水电出力较大，此时配电网中有功功率明显上升致使电网电压偏高。采用进相方式吸收感性无功后，可有效减少配电网线损，从而减缓末端电压波动；反之，则通过迟相方式放出感性无功，保证配电网无功就地平衡，达到电压调节的效果，调节的过程中需要根据实际情况处理好机组励磁电流和超前功率因数，否则很容易造成漏磁问题，使小水电接入的配电网损耗加大，严重时甚至产生过热损毁。

1.3 并联无功补偿

无功补偿装置可以通过调整配电网的无功分布达到配电网损耗的控制，在丰水期小水电接入后，可在配电网中并联电抗器，通过该装置吸收无功，从而减少小水电有功倒送引起的电压波动；在枯水期小水电接入后，应在配电网线路末端并联电容器达到无功补偿的效果，确保配电网无功就地平衡。

为降低增设装置对小水电接入配电网的影响，需尽量将电抗器安装在小水电站内部升压变压器的低压侧，这样电抗器不仅可以吸收小水电接入无功，还可以吸收配电网侧的无功，抵消升压变压器上的压降，达到双管齐下的效果。

1.4 调节出口电压

有小水电接入的配电网末端电压明显低于初始电压，尤其是在枯水期很容易出现末端电压过低问题，影响用户用电质量。因此，在电压调节过程中必须从出口电压出发，保证末端电压稳定。如可根据出力情况增加有载变压器，在小水电出力较小时有效增加母线电压，而在小水电出力较大时降低母线电压。一般应控制丰水期出口电压在9.5～10.5kV范围内，枯水期出口电压在10.5kV以上。

除此之外，调节出口电压过程中还需要注重馈线电压。若配电网运行过程中馈线较为复杂，则可根据馈线电压情况适当调整有载变压器参数，以保证小水电接入后馈线电压稳定。

2 具体调节方案

2.1 项目概况

为满足配电网经济指标和环保指标需求，2016年以来某地区10kV配电网先后接入3座水电站，其中10kV新华线全长32km，线路型号为LGJ-70/35，总容量为12MVA，为区域12所乡镇4328户居民供电。

数据显示：小水电接入后，枯水期变电站母线出线电压为10.4kV，总出力达到668kW，功率因数为－0.9，其中A站出力21.5%，B站出力21.8%，C站出力56.7%；丰水期变电站母线出线电压为10.4kV，达到满额出力，功率因数为0.9。

2.2 调节方案

枯水期调节方案。为保证枯水期配电网电压的稳定性，在调节过程中根据实际情况采用线路调压、无功补偿调压和出口电压调压3种方式，如表1所示。调压过程中在10kV新华线的2/3处并联电容器，通过上述无功补偿装置和调压器装置控制小水电功率因数达到－0.85，从而达到无功补偿效果。

表1 枯水期调压方案

丰水期调节方案。为保证丰水期配电网电压的稳定性，在调节的过程中主要针对实际情况制定以下方案，如表2所示。

表2 丰水期调压方案

由于某地区10kV新华线线路较长，在调压过程中更换线路规格造价过高，线路调压过程中应尽量以增加线路调压器方式进行无功补偿和控制，减少工程造价。还要保证小水电接入后各项设备的合理投切，避免超负荷运行，全面提升小水电接入后某地区10kV配电网的安全性、可靠性和稳定性。

2.3 效果评估

针对枯水期、丰水期的不同情况开展电压调节后，某地区10kV配电网电压基本处于规定指标内。枯水期小水电接入后，配电网的平均电压达到10.0kV，低压侧线电压稳定在380V左右，电压调节效果明显；丰水期小水电接入后，配电网的平均电压与低压侧线电压基本维持稳定，各节点并未出现电压越限情况，有效解决了丰水期的电压偏高问题。

3 总结

小水电接入的配电网很容易出现电压波动，尤其是在过负荷运行时，容易出现装置损毁、线路损耗等，必须结合小水电接入情况，合理选择配电网电压调节方式，在线路电压调节、运行方式调节、增设无功补偿、出口电压调节基础上适当吸收或发出有功功率，减少线损，保持电压稳定，实现有小水电接入的配电网安全效益和经济效益的全面优化。