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岚县毕家坡2.7MW光伏扶贫电站外送电压偏高分析

北极星太阳能光伏网  来源:电工技术  作者:段晓杰、侯志鹏  2021/3/24 15:08:03  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:2016年10月17日,能源局、国务院扶贫办下发《关于下达第一批光伏扶贫项目的通知》(国能新能2016[280]号)文件,分配4MW光伏扶贫指标至山西省岚县。其中,岚县毕家坡建设2.7MW光伏电站

岚县毕家坡光伏电站采用270W光伏组件,逆变器功率为50kW,采用组串式逆变器;两台1250kVa变压器及高低压成套设备。电站所用逆变器、汇流箱、箱式变电站均为国内主流厂家生产。光伏发电系统总效率约为81%,采用分块发电、集中并网方案。

该工程于3月15日正式进场施工,经过2个半月的紧张施工,于5月31日正式并网发电。在试运行阶段,发现箱变高压侧电压偏高,导致逆变器超压报警停机、箱变超压报警等异常现象。针对以上现象,我们采取现场试验法及理论数据计算法进行分析。

一、现场试验法:

1、试验指导思想:按照潮流分析原理,发电侧电压高于受电侧电压,方能进行电能量输送。发电侧电压为毕家坡电站高压出口电压,受电侧电压为普明110kV变电站。即:普明110kV变电站母线电压+线路压降=毕家坡电站高压出口电压。

2、测试条件:

1)天气晴朗,不影响光伏组件发电;

2)人员配备充足,光伏电站与普明110kV变电站同时安排人员记录数据;

3、试验流程:1)毕家坡电站满负荷发电时,同时记录毕家坡电站高压出口电压及普明110kV变电站10kV母线电压;

2)毕家坡电站一半负荷发电时,同时记录毕家坡电站高压出口电压及普明110kV变电站10kV母线电压;

3)毕家坡电站四分之一负荷发电时,同时记录毕家坡电站高压出口电压及普明110kV变电站10kV母线电压;

4)毕家坡电站停发电时,同时记录毕家坡电站高压出口电压及普明110kV变电站10kV母线电压;

4、本次测试日期选择在2017年8月25日,天气多云转晴。本次测试天气情况较好,太阳光线充足,满足测试条件。

12点20分时,光伏电站满发状态下,记录普明变电站10kV母线电压为10.74kV,毕家坡高压出口三相平均电压为12.12kV;12点40分时,光伏电站一半发电状态下,记录普明变电站10kV母线电压为10.74kV,毕家坡高压出口三相平均电压为11.79kV;13点00分时,光伏电站四分之一发电状态下,记录普明变电站10kV母线电压为10.74kV,毕家坡高压出口三相平均电压为11.31kV;13点20分时,光伏电站不发电状态下,记录普明变电站10kV母线电压为10.73kV,毕家坡高压出口三相平均电压为10.73kV。如下表所示:

表1:测试记录表

14.png

图1:电压测试记录

1.png

5、试验结果分析:光伏电站发电状态由满发至不发电四种发电状态下,普明110kV变电站10kV母线电压基本没变化(10.74kV-10.73kV),而光伏电站高压侧出口电压由12.12kV降低至10.73kV。电流也由70.07A降至0A。电流大小直接影响线路损耗,即电流越大,线路损耗越大,线路压降越大;电流越小,线路损耗越小,线路压降越小。根据电力潮流原理,普明110kV光伏电站10kV母线电压不变,输送电流越大,线路电阻越大,线路压降越大,导致毕家坡光伏电站送出电压越大;输送电流越小,线路电阻越小,线路压降越小,导致毕家坡光伏电站送出电压越小。

6、试验结果:光伏电站满发状态下,输出电流较大,输电线路压降增大,导致毕家坡高压侧电压较大。

二、理论计算分析法:

根据欧姆定律:U=IRP=U*I,即电压等于电流与电阻乘积。现实情况下,电能输送一定会有损失,即P=I2R,即导线电阻一定,电流(主要取决于发电功率)越大,线路损失功率越大。主要表现在电压降,即Δ。即电压损失主要由输送电流确定,电流(主要取决于发电功率)越大,压降越大。

根据《电力工程高压送电线路设计手册》(2003版),

1.png

ΔU:电压降百分比;

P:有功功率(MW);

r:导线每公里直流电阻(Ω/km)

α:功率因素角;

X:每公里电抗(Ω/km)

Un2:该线路的电压等级(kV)

L:该段线路长度为13km

根据电站总容量2.7MW,发电效率为0.81,算出有功功率为2.187MW;

导线选型为JKLGTJ-10-95,查手册得知,该导线每公里直流电阻为0.3058Ω/km

根据线路几何关系,查询手册,得知该导线每公里电抗为0.353Ω/km;

根据功率因数,一般取COSα=0.9,计算得知tgα=0.4843;

该段线路电压等级为10kV线路。

将以上数据带入公式:1.png得知:

1.png

=13.52%

即输送线路有15.6%压降。

根据已知条件,普明变电站10kV母线电压为10.73kV,由电压降百分比推算出毕家坡光伏电站高压侧电压为U==12.18kV。即推算得知,毕家坡电站高压侧出口电压为12.18kV。经理论计算,毕家坡电站高压侧出口为12.18kV,与实测值12.12kV相差0.06kV,占比0.5%。因现场测试受天气条件(光照、气温、风速、粉尘)影响,理论计算与实际测量值有一定偏差。

通过以上两种方法(现场试验法、理论计算分析法)得知,基本可以判定,毕家坡电站电压抬高是因为线路压降大所致。普明110kV母线电压一定,线路越长,线路电抗,线路直流电阻越大,光伏电站功率越大,电压降越大。倒逼普明光伏电站出口电压抬高,致使低压侧光伏逆变器出口电压抬高。

三、结论:

因13.52%电压降已远远超出高压输电线路压降指标,电能损失较大。已向业主单位汇报该结果,建议重新制定可行的接入方案,或者优化现有光伏电站接入方案,优化接入线路参数。满足相关电力接入规定。

本文原载于《电工技术》杂志2017年第12期

作者:

晋能集团信息服务有限公司 段晓杰

晋能清洁能源光伏工程公司 侯志鹏


投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
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