小水电区域电网无功电力传输特性（秦晓军）

发布时间：2022-02-21 15:29:17 浏览数：次

图1

摘　要：小水电电网普遍存在一方面电网无功电源不足，水轮发电机发不出无功，另一方面从大电网引入无功的技术问题。该文从理论上阐述说明小水电电网无功传输规律，并应用该理论解决了小水电电网运行中的技术问题，提出要改进大电网对小水电电网的功率因数的考核。

关键词：小水电；电网；无功电力；传输特性

中图分类号：TM714.3 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)08-0046-03

小水电站一般分布在边远山区，远离负荷中心，电气距离大，输电导线半径小，电阻值大，线路首端电压高，水轮发电机无功出力受电压封锁，无功出力很低。负荷中心无功电源不足，需从大电网长年引入无功，有功功率与无功功率逆向传输，小水电站的无功考核不尽合理。

1 无功电力传输规则

无功电力传输遵守电阻反比定则，其数学表达式：设电力系统有N台发电机组，并列向一个集中负荷供电。

QGi = Rs/Ri•QL

式中 Rs = 1/s(1/Ri)；

i=1

Ri——第i台发电机到负荷QL的电阻值；

QGi——第i台发电机的无功出力；

QL——集中负荷的无功负荷。

将各种变电站的全部负荷作为一个集中负荷，其中无功负荷为QL，从上式中显示出，负荷点离电源点电气距离大，也即线路电阻值越大，集中负荷Ql分配给发电机的无功负荷就越小，发电机发出的无功随之就小。因此在电网中无功优先在电气短距离线上传输，无功就地平衡。

2　小水电电网运行

2.1 怀化市小水电电网

怀化市小水电区域性地方电网，由6个县区小水电联网，110 kV线路总长840 km。电网运行结线简图见图1。

2.2 现存无功补偿容量

怀化市小水电电网在怀化城区降压变压器容量为176.5 MVA，无功补偿容量仅19.5 Mvar。怀化城区为该电网的负荷中心区，如果负荷的功率因数按0.85考核计算，要求无功补偿容量为92.977 Mvar，与目前投入运行的无功容量相比缺额73.477 Mvar。

2.3 电网运行电压

2003年5月15日，春站、芷变、湾变、石变110 kV电压见表1。

2.4 电网线路电阻值

怀化市电网主网架见图1，线路电阻值见表2。

2.5 小水电电网与大电网联络线功率

2003年5月15日、19日、21日三天，作为怀化市小水电电网与湖南大电网功率交换的典型日负荷（见表3），见图1石新线，表3中送入小水电电网功率为正，送出小水电电网功率为负。

3 小水电电网运行分析

3.1 无功功率传输

见图1所示，电网的负荷中心在怀化城区的长泥坡变、湾潭变、怀化电厂、石门变，石门变离湖南大电网新街变的电气距离如表2仅4.58 km,电阻0.6 W相对于其他110 kV线路小很多，结合图1及表2所示，湾—春线、湾—刘线、湾—辰线的电阻值分别是湾—新线电阻的4.57倍、4.38倍、5.07倍，表2中湾—春线、湾—刘线、湾—辰线的电阻值，分别是石—新线电阻值的25.8倍、24.75倍、28.7倍，因此按前述电阻反比定则公式计算，小水电电网怀化城区各变电站若缺无功，怀化城区各变电站应该首先从大电网新街变引入无功电力，即使小水电电网向大电网输送有功功率的情况下，大电网仍然向小水电电网输送无功。表3的石新线功率验证了这些分析，零点班低谷时段小水电电网向大电网输送有功，但从大电网引入无功。这是丰水期的情况，枯水期小水电不开机时引入无功更多。在2000年前，怀化市小水电电网与贵州大电网并网时，其联络线湾变—狮子口变导线型号为LGJ-300，线路长度114 km，其电阻值12.２ W，与湾—刘线、湾—芷—春线比较，电阻值要小，当怀化市小水电电网城区各变电站缺无功时类似地从贵州大电网引入无功电力，当时贵州大电网因此还对怀化市小水电电网进行电量扣罚。

3.2 小水电站无功出力低

如表1所示，线路首端春站的电压最高为120 kV以上，线路末端石门变电压为114 kV，石门变从大电网下无功，春站由于发电机端电压高，依据发电机的功率运行曲线发不出无功，无功受封锁。小水电电网其他的水电站见图1中的刘家坪电站、鱼类滩电站等类似地存在母线电压高，无功出力受封锁。据了解直接并入湖南大电网的装机3×5 MW的通道晒口小水电站也存在类似的技术问题。小水电站普遍反映水轮发电机发不出无功，达不到额定功率因数，受到大电网或者小水电电网的无功罚款，电网更缺无功电源。

4 结论

根据以上分析，小水电电网无功补偿容量按设计要求应该增加，以减少从大电网引入的无功电力，实现无功就地平衡。小水电水轮发电机的无功考核不宜固定在额定功率因数上，应该将发电机的无功功率结合母线运行电压进行计算考核。大电网要求小水电电网有功、无功功率不能逆向传输，这与小水电电网的实际运行工况相差甚远，还有待进一步的商讨。

来源：《农村电气化》

表1

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