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 2016年10月17日，能源局、國(guó)務(wù)院扶貧辦下發(fā)《關(guān)于下達(dá)第一批光伏扶貧項(xiàng)目的通知》（國(guó)能新能2016[280]號(hào)）文件，分配4MW光伏扶貧指標(biāo)至山西省嵐縣。其中，嵐縣畢家坡建設(shè)2.7MW光伏電站。

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)警等異常現(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： 5、試驗(yàn)結(jié)果分析：光伏電站發(fā)電狀態(tài)由滿發(fā)至不發(fā)電四種發(fā)電狀態(tài)下，普明110kV變電站10kV母線電壓基本沒變化（10.74kV-10.73kV），而光伏電站高壓側(cè)出口電壓由12.12kV降低至10.73kV。電流也由70.07A降至0A。電流大小直接影響線路損耗，即電流越大，線路損耗越大，線路壓降越大；電流越小，線路損耗越小，線路壓降越小。根據(jù)電力潮流原理，普明110kV光伏電站10kV母線電壓不變，輸送電流越大，線路電阻越大，線路壓降越大，導(dǎo)致畢家坡光伏電站送出電壓越大；輸送電流越小，線路電阻越小，線路壓降越小，導(dǎo)致畢家坡光伏電站送出電壓越小。

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?，F(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： 得知：

=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