嵐縣畢家坡光伏電站采用270W光伏組件,逆變器功率為50kW,采用組串式逆變器;兩臺(tái)1250kVa變壓器及高低壓成套設(shè)備。電站所用逆變器、匯流箱、箱式變電站均為國(guó)內(nèi)主流廠家生產(chǎn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)總效率約為81%,采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。
該工程于3月15日正式進(jìn)場(chǎng)施工,經(jīng)過(guò)2個(gè)半月的緊張施工,于5月31日正式并網(wǎng)發(fā)電。在試運(yùn)行階段,發(fā)現(xiàn)箱變高壓側(cè)電壓偏高,導(dǎo)致逆變器超壓報(bào)警停機(jī)、箱變超壓報(bào)警等異?,F(xiàn)象。針對(duì)以上現(xiàn)象,我們采取現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法及理論數(shù)據(jù)計(jì)算法進(jìn)行分析。
一、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法:
1、試驗(yàn)指導(dǎo)思想:按照潮流分析原理,發(fā)電側(cè)電壓高于受電側(cè)電壓,方能進(jìn)行電能量輸送。發(fā)電側(cè)電壓為畢家坡電站高壓出口電壓,受電側(cè)電壓為普明110kV變電站。即:普明110kV變電站母線電壓+線路壓降=畢家坡電站高壓出口電壓。
2、測(cè)試條件:
1)天氣晴朗,不影響光伏組件發(fā)電;
2)人員配備充足,光伏電站與普明110kV變電站同時(shí)安排人員記錄數(shù)據(jù);
3、試驗(yàn)流程:1)畢家坡電站滿負(fù)荷發(fā)電時(shí),同時(shí)記錄畢家坡電站高壓出口電壓及普明110kV變電站10kV母線電壓;
2)畢家坡電站一半負(fù)荷發(fā)電時(shí),同時(shí)記錄畢家坡電站高壓出口電壓及普明110kV變電站10kV母線電壓;
3)畢家坡電站四分之一負(fù)荷發(fā)電時(shí),同時(shí)記錄畢家坡電站高壓出口電壓及普明110kV變電站10kV母線電壓;
4)畢家坡電站停發(fā)電時(shí),同時(shí)記錄畢家坡電站高壓出口電壓及普明110kV變電站10kV母線電壓;
4、本次測(cè)試日期選擇在2017年8月25日,天氣多云轉(zhuǎn)晴。本次測(cè)試天氣情況較好,太陽(yáng)光線充足,滿足測(cè)試條件。
12點(diǎn)20分時(shí),光伏電站滿發(fā)狀態(tài)下,記錄普明變電站10kV母線電壓為10.74kV,畢家坡高壓出口三相平均電壓為12.12kV;12點(diǎn)40分時(shí),光伏電站一半發(fā)電狀態(tài)下,記錄普明變電站10kV母線電壓為10.74kV,畢家坡高壓出口三相平均電壓為11.79kV;13點(diǎn)00分時(shí),光伏電站四分之一發(fā)電狀態(tài)下,記錄普明變電站10kV母線電壓為10.74kV,畢家坡高壓出口三相平均電壓為11.31kV;13點(diǎn)20分時(shí),光伏電站不發(fā)電狀態(tài)下,記錄普明變電站10kV母線電壓為10.73kV,畢家坡高壓出口三相平均電壓為10.73kV。如下表所示:
表1:測(cè)試記錄表
圖1:電壓測(cè)試記錄
6、試驗(yàn)結(jié)果:光伏電站滿發(fā)狀態(tài)下,輸出電流較大,輸電線路壓降增大,導(dǎo)致畢家坡高壓側(cè)電壓較大。
二、理論計(jì)算分析法:
根據(jù)歐姆定律:U=IRP=U*I,即電壓等于電流與電阻乘積。現(xiàn)實(shí)情況下,電能輸送一定會(huì)有損失,即P=I2R,即導(dǎo)線電阻一定,電流(主要取決于發(fā)電功率)越大,線路損失功率越大。主要表現(xiàn)在電壓降,即Δ。即電壓損失主要由輸送電流確定,電流(主要取決于發(fā)電功率)越大,壓降越大。
根據(jù)《電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》(2003版),
ΔU:電壓降百分比;
P:有功功率(MW);
r:導(dǎo)線每公里直流電阻(Ω/km)
α:功率因素角;
X:每公里電抗(Ω/km)
Un2:該線路的電壓等級(jí)(kV)
L:該段線路長(zhǎng)度為13km
根據(jù)電站總?cè)萘?.7MW,發(fā)電效率為0.81,算出有功功率為2.187MW;
導(dǎo)線選型為JKLGTJ-10-95,查手冊(cè)得知,該導(dǎo)線每公里直流電阻為0.3058Ω/km
根據(jù)線路幾何關(guān)系,查詢手冊(cè),得知該導(dǎo)線每公里電抗為0.353Ω/km;
根據(jù)功率因數(shù),一般取COSα=0.9,計(jì)算得知tgα=0.4843;
該段線路電壓等級(jí)為10kV線路。
將以上數(shù)據(jù)帶入公式:
=13.52%
即輸送線路有15.6%壓降。
根據(jù)已知條件,普明變電站10kV母線電壓為10.73kV,由電壓降百分比推算出畢家坡光伏電站高壓側(cè)電壓為U==12.18kV。即推算得知,畢家坡電站高壓側(cè)出口電壓為12.18kV。經(jīng)理論計(jì)算,畢家坡電站高壓側(cè)出口為12.18kV,與實(shí)測(cè)值12.12kV相差0.06kV,占比0.5%。因現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試受天氣條件(光照、氣溫、風(fēng)速、粉塵)影響,理論計(jì)算與實(shí)際測(cè)量值有一定偏差。
通過(guò)以上兩種方法(現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法、理論計(jì)算分析法)得知,基本可以判定,畢家坡電站電壓抬高是因?yàn)榫€路壓降大所致。普明110kV母線電壓一定,線路越長(zhǎng),線路電抗,線路直流電阻越大,光伏電站功率越大,電壓降越大。倒逼普明光伏電站出口電壓抬高,致使低壓側(cè)光伏逆變器出口電壓抬高。
三、結(jié)論:
因13.52%電壓降已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出高壓輸電線路壓降指標(biāo),電能損失較大。已向業(yè)主單位匯報(bào)該結(jié)果,建議重新制定可行的接入方案,或者優(yōu)化現(xiàn)有光伏電站接入方案,優(yōu)化接入線路參數(shù)。滿足相關(guān)電力接入規(guī)定。
本文原載于《電工技術(shù)》雜志2017年第12期