（广西河池市宜州市水利局电力管理站 546300）
摘要：小水电是清洁能源，小水电站的并网使电力网络成为多电源系统，给配电网电能质量、继电保护、安全供电等造成一定影响。结合宜州市农村水电站在宜州供电网络运行实践，以点带面探索小水电站并网影响配电网带来问题的成因，并提出解决措施和合理利用科学调度的管理办法。通过分析论证，提高运行管理水平。
关键词：小水电；并网；线路损耗
本文以宜州市小水电站的建设现状为研究基点，探讨小水电站在并网运行中存在的问题，通过剖析问题产生的原因，提出解决问题的对策和建议。
1 宜州市农村水电基本建设情况
广西河池市宜州市主要河流龙江属珠江流域西江水系。境内气候温和，雨量充沛，水力资源比较丰富。计有大小溪河295条。总流域16216平方公里，年径流量125.55亿立方米，水能蕴藏量为28.48万千瓦，可供开发量25.138万千瓦。其中农村水能资源技术可开发量9.738万千瓦，截止2016年末，已投产小水电站15座，装机容量8.23万千瓦。
2 对电网电能质量调节和线损影响分析
2.1优点：
2.1.1宜州市农村小水电站分布面广，15座电站分布于11个乡镇。大多数处于负荷末端供电。这对于宜州市供电网络电压质量起到了良好的调节作用，有效降低电能传输损耗，增大了变电站电网设置的供电半径。
网络阻抗图如下：
小水电站并网前供电网络如图1，A点电压为U1。小水电站并网后供电网络如图2，由于电站为末端供电，近负载侧，因此Z3线路阻抗明显小于Z1。网络图简化后如图3，A点电压为U2。线路阻抗Z4值明显小于Z1。这时我们可以直观看出U2节点电压大于U1。
得出结论：系统末端供电的小水电站在并网后对电力网络架构中远端负荷起到提高电压的作用，从而对保证电网电能质量是有益的。
2.1.2同样的道理我们可以从网络图上看出：从系统1给负载Z2供电的线路损耗经过的阻抗为Z1，而小水电站并网后，系统2给负载Z2供电的线路损耗经过的阻抗为Z4，而Z4值小于Z1，在Z4的线路损耗比Z1要小。
2.1.3小水电站并网后，由于尾端电压得到提高，由P＝ （U2/R）Cosφ，我们知道电力网络传输电能时，线路长度、线径一样情况下，阻抗值相同，电压值越高，能传输的电能越多，也就是说相同容量电能传输的线路损耗减少。
因此我们得出结论：电能传输过程中系统末端供电的小水电站在并网后对电力网络架构中远端负荷起到减少电能损失的作用，从而对升级网络结构增加节能是有益的。
2.2缺点：
上述论述是基于电站电源点容量与近端负载容量相近的情况下分析的。由于电网负荷是动态变化的，小水电站并网容量在实际运行过程中往往会遇到输送的容量远大于近端负荷的情况。这时就会出现一定的问题，分析如下：
网络潮流图如下：
2.2.1小水电站并网前供电网络如图1，负载所要的有功和无功功率均由系统1提供。有功电流Ic1P1及无功电流Ic1Q1经由阻抗Z1计量线路损耗。小水电站并网后供电网络如图2。当电站电源点容量小于或与近端负载容量相近时，潮流输送的有功电流IF1P1及无功电流IF1Q1基本经由阻抗Z3计量线路损耗。结论与上述优点论述一致。
当电站电源点容量与近端负载容量无法吸收完全，或由于近端负荷在动态变化过程中远小于电站输送电能时，电站输送的潮流就会存在有功电流IF1P2及无功电流IF1Q2经由阻抗Z3计量线路损耗。可见近端负荷无法吸收完电站即时输送的电能时，富余电能往系统1方向传输的有功电流IF1P2及无功电流IF1Q2就会越大，那么造成的线路损耗就越大。这也就是供电网络管理部门在考核线路损耗时经常反映的情况：接有小水电站的线路，当电站不发电或发电量较小时，计算出的线损率正常；当电站发电量基本满足末端负荷时，计算出的线损率较小；当发电量远大于线路末端负荷时，计算出的线损率反而普遍偏高。例如实测宜州市保旺电站至屏南变电站古甫线损耗，宜州市保旺电站（总装机200kW）装机容量小，输出电能全部被就近负荷消耗。2016年电站发电期间古甫线平均损耗率为6.82%，不发电期间古甫线平均损耗率为9.38%。
2.2.2小水电站并网对电力网络带来的安全隐患。由于小水电站很多是民营企业，安全管理资金投入少，部分电站控制保护系统不完善将给电力网络带来一定隐患。当供电网络失压时，正常情况下，供电部门要求小水电站在0.3秒内与电力网络解裂，但宜州供电网络北关电站（总装机600kW）供电区域及保旺电站（总装机200kW）供电区域就曾经发生过一直不解裂运行的此类案例。最终造成附近大量村屯用户电器设备过压、过流损坏的严重后果。这些电站都安装有过电压保护和过电流保护装置，那么为什么还会出现这种事故呢？原因如下：
由于小水电站建于电网末端，是电力网络构架中电压变化幅度最大的位置。到小水电站主变400V低压侧的电压变化范围在360V~430V之间。小水电站安装设置过电压保护整定值一般都偏大，不然经常误动作。整定取值为1.3Ue左右，即520V电压值动作。安装设置的过电流保护是针对外部短路故障，以潮流短路电流值整定的速断保护。由于这种取值过大，不能反应过负荷，小水电站考虑到保护发电机定子电流不超过规定数值时，设置了一套过负荷保护。整定的动作卷积云按躲过发电机额定电流整定。但为了防止发生短路故障时，过负荷保护误动作，加装了时间继电器，整定时限比过电流保护大一个时限级差⊿t（0.5~0.7秒），一般整定为10秒左右。因此也达不到目前供电部门0.3秒解裂的要求。而由于小水电站建于电网末端，存在附近村、屯负荷容量与小水电站容量接近的机率。当电力网络突然失压，小水电站有时勉强能与附近村屯负荷容量平衡。这时电站安装的电压保护、电流保护整定值仍然在设定范围，保护功能失去作用，没能快速让机组与电力网络解裂运行，由于电站机组没有与电力网络解裂，电力线路一直没有失压，变电站检无压重合闸运行无法投入，造成停电检修时间大量延长。这种状况也给电力网络检修安全带来极大的安全隐患。然后随着附近负荷容量与小水电站容量差距越来越大，保护方才动作时，由于小水电站带动的即时电力小网络电能质量是相当差的，电压、电流、周波都完全不符合电器设备的运行要求，极易造成设备的损坏。
解决办法：为了避免这种情况的发生，建议小水电站安装周波保护装置，在大电网构架下，电力网络末端周波的数值与整个网架的差值变化是最小的，这样事故跳闸整定的数值与正常运行数值相差可以很小。当电力网络突然失压，小水电站容量大于近端附近村屯负荷，所带动的电力小网周波就会快速增加，保护动作解裂；当电力网络突然失压，小水电站容量小于近端附近村屯负荷，所带动的电力小网周波就会快速减少，保护动作解裂。因此在安装周波保护装置就完全可以避免上述事故的发生。
3 结束语
小水电站在并网运行过程中存在一定的优、缺点，我们在探讨分析后可以对这些情况进行合理利用。处于负荷末端供电的宜州市小水电站并网发电，对宜州供电网络的线路损耗减少，提高电能质量起到了良好的调节作用。在系统侧电能计量装置显示有反向输送电能的情况下，可以综合考虑有蓄水能力的小水电站，可以实施更加科学的调度，更好的减少网架中线路损耗。对电压、电流继电保护装置设置范围太大，整定值不精确的小水电站建议加装过频和低频保护装置，确保电力网络安全。
参考文献
[1]赵京利.宋宝雁.小水电并网配电线路线损率计算方法.新能源，2012年第08期55-56.
[2]冯磊.小水电接入对新平电网继电保护的影响.电工技术，2016年9（A）期55-56.7-8-14.
[3]张瑛.刘莉.王胜辉.小水电并网运行的降损问题分析.沈阳工程学院学报，2006年第2卷第1期41-43.
论文作者:骆广政
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：电站论文; 宜州市论文; 小水论文; 电能论文; 网络论文; 负荷论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第13期论文;