浅谈小水电对电网损耗的影响

贵州电网公司凯里供电局 陈愿米

1 问题描述

在地区电网运行中，从理论分析由于小水电可看作电源点，则小水电并网在一定程度上可缓解地区电网负荷过重的情况。但在运行中经常存在小水电发电上网不合理，造成线路损耗增加，影响电网经济、稳定运行现象，现对原因展开分析。

线路损耗增大明显时，通过计量表计观察发现小水电上网的有功表计和下网的无功表计转动速度极快，而上网的无功和下网的有功转动速度极慢，现象说明并网小水电发出的全部是有功功率，小水电自身功率因数极高，发电机运行状态属于“欠励磁”状态。此时小水电向电网输送容性无功，向电网吸收感性无功，加重了电网的感性负载，也就是加重了电网的无功负荷，电网功率因数降低，产生了大量有功损耗[1]。

小水电与电网并网运行时，可把电网看作恒压源，用户感性负荷对电网来说影响忽略不计，发电机端电压基本不变。此时发电机不需要加大励磁电流就可达到满发有功目的。同时又从电网系统大量无功，造成并网线路功率因数降低[2]。从中来看时因为小水电不发无功，或无功不足的情况下造成了线路电能损耗增加。

综上情况进行初步分析引起小水电不发无功的原因是小水电功率因数设置不合理，发电机的励磁措施不到位，小水电中很大一部分发电机只有手动励磁功能，当值班人员在启动发电机时只有手动调节励磁电流，单靠起始很小的建立空载电压的电流使得发电机的空载电压、频率和电网参数一致时并网。并网后考虑小水电经济利益采取有功满发，没有按照要求的功率因数运行[3]。

2 问题分析

在电网运行中，因小水电机组容量小，都属于径流式电站、发电不稳定，丰水期电站可发电量大，就地消纳后还有剩余可能导送至大网，枯水期相当于负荷需要从电网吸收功率。根据这些情况，小水电并网后线路电量分布可能出现以下情况，其线路首端供电量（kWh)、线路首端倒送电量（kWh)、小水电上网电量（kWh)、小水电下网电量（kWh)分别为：>0、0、>0、0；>0、0、0、>0；0、>0、>0、0；0、0、>0、0；>0、0、0、0。其中上网电量为小水电给线路供电量，下网电量为小水电从馈线吸收电量。

情况1：表示变电站电源和小水电共同对母线供电，可能是由于网络负荷较重，需要小水电及大电网共同提供电量菜满足要求；情况2：出现在枯水期，表示小水电不发电，相当于负荷，需要从线路吸收电量；情况3：出现在丰水期，表示小水电电量除了满足本线路所带负荷要求外还有剩余电量可从线路首端倒送至大网；情况4、5相当于单电源供电。

首先进行小水电不同工况下的线损分析。线路功率损耗公式如下。其中∆P 为在电阻R 中产生的有功功率损耗，∆Q 为在电抗X 中产生的无功功率损耗，P、Q 为线路中通过的阻抗R+jX 的有功功率、无功功率，U 为额定电压。

下面分析几种小水电不同工况下并网线损变化情况：

水电站不发电（情况一）。该情况下Sf=0,SL=2PL-j2QL，根据原理公式可得线路有功损耗为；小水电并网潮流Sf小于线路负荷（工况二）。该情况下，线路有功损耗为。

通过上面4种情况可以得到，通过上述简单数学分析得到以下初步结论：当小水电发电出力小于线路负荷时线路有功损耗小，水电可促进附近负荷就地平衡，减少输电线路传输功率，从而降低线路损耗；小水电出力大于线路负荷时，线路损耗大于小水电小于线路负荷时，这是由于水电增发部分功率通过输电线路引起的；水电站出力大于线路负荷且无功不足，除产生线路损耗外发电机还需从系统吸收无功，造成损耗增加。

以凯里地区京华水电有限公司（35kV 马水线用户）实例分析当小水电功率因数过高，无功不足时候发现线路损耗明显增大，35kV 丹马线在小水电未发电时线路损耗率为0.45%，当其发电时该线路的线损率为3.31%。发电与未发电线路损耗有差值2.86百分点。由表1可看出，小水电不发电时发电过高，超过负荷总量时无功不足，功率因数过高，造成线损增加明显。

表1 35kV 丹马线（小水电线路）线损统计表

根据线损实际情况可以得出，小水电站的发电情况对线损有着巨大的影响。在发电量为0的情况下，变电站会供应全部的负荷，有功损耗很小，线损率也很小。随着发电量的不断增加，有功损耗也会相应增加，有功损耗的变化较大，可看出随着小水电发电功率的增加，线损变化与之成正比。

3 管理建议

针对小水电对电网经济运行造成的影响，现提出一些管理建议，便于小水电更加规划、合理化运行：

加强无功管理，对于小水电上网而言，配网线损的解决过程中，还需在无功管理上投入较多的努力。供电企业应加强对小水电站的无功管理，对于不按规定发电的小水电站，在电量结算时应根据《并网小水电线损管理标准》规定，按照每少发1kVarh无功扣减1kWh 有功的办法执行，同时对其告警，若仍拒绝整改者应给予解列处理。通过加强小水电站的无功管理，减少电网的无功功率穿越，从而达到降低线路损耗的目的。

加强电力营销管理，坚决打击非法窃电用电，加大监察、检查力度，及时抄表、核算，避免由于主观管理不到位造成的线损以长现象发生；对于负荷较大线路，鼓励均衡用电、减少负荷波动，减小谷峰差、改善负荷曲线特征系数，这样对降低电网中的可变损耗和可变线损率才有作用。合理选择变压器容量，使低压线路配置合理，减少不必要的电能损失。

建议积极推广使用全电子式智能表计，实现对上、下网电量的分别计量，并对下网电量在营销系统中建档收费；采用多变比和S 级电压电流互感器，以提高计量精度，减少计量误差。