綜述電網(wǎng)運行方式綜合管理

四川電力阿壩公司調(diào)度中心 李志蘭

1.引言

電網(wǎng)電壓偏高的現(xiàn)象一直在四川茂縣牧區(qū)存在，電壓合格率落后于其他地方。該地區(qū)電網(wǎng)(其中牧區(qū)電網(wǎng))受結(jié)構(gòu)比較薄弱，單線單變串聯(lián)供電多，而且長線路、輕負(fù)荷等的影響，電壓偏高的現(xiàn)象非常明顯，尤其是在紅房子電站機(jī)組停運后，牧區(qū)各地方單獨一個電網(wǎng)運行時。下面我們來分析電壓偏高的原因和解決方法。

2.電網(wǎng)存在的無功功率

2.1 無功功率在變壓器上的損耗

我們可以畫出變壓器的等效電路圖如圖1-1所示：

在它的無功功率損耗中（勵磁支路損耗和繞組漏抗中的損耗），即：

空載電流乘以0I的百分值基本生等于勵磁支路損耗的百分值，約為百分之一到百分之二；如果當(dāng)變壓器滿載時，短路電壓KU的百分值基本上等于繞組漏抗中損耗的百分值，大約為百分之十[1]。那么在哪種情況下可以忽略不計呢？對一臺變壓器或一級變壓的網(wǎng)絡(luò)而言，滿載時變壓器的無功功率損耗約為它額定容量的百分之幾；若對多級電壓網(wǎng)來說，變壓器的無功損耗就非?？捎^了（如果以一個五級的變壓網(wǎng)絡(luò)為例的話，設(shè)電廠中升的電壓，網(wǎng)絡(luò)中的降壓給客戶，計算結(jié)果如表1-1所示。由此可見，系統(tǒng)中變壓器的無功功率損耗的比例占地相當(dāng)大，與有功功率損耗進(jìn)行比較的話，它要大得多。

2.2 輸電線路中的無功功率損耗

輸電線路∏型的等效電路圖如圖1-2，電抗中（串聯(lián)線路）的無功功率損耗LQΔ與所通過的電流平方成正比

如式1-2：

線路電容的充電功率與此電容的電壓的平方成正比如式1-3：

無功功率在線路中的總損耗為：

一般電壓小于等于35KV的架空線路的充電功率很小，基本上都是消耗無功功率的。線路的電壓大于等于110KV時，此時傳輸功率比較大，電抗中無功功率地消耗將大于電納中生成的無功功率，此時該線路為無功負(fù)載，當(dāng)線路傳輸?shù)墓β时容^小時，電納中生成的無功功率除了與電抗中的損耗抵消一部分后仍有多余，這時的線路就成為了無功電源。

3.四川牧區(qū)電網(wǎng)概況

表1-1 五級變壓網(wǎng)中變壓器的損耗計算結(jié)果

四川茂縣牧區(qū)的電網(wǎng)主要由馬塘、三家寨、龍日壩、安曲、阿壩變電所，紅葉、米亞羅水力發(fā)電電站，若干個小型水力發(fā)電站組成。主要向阿壩等地供電，由于是牧區(qū)，工業(yè)用電幾乎沒有。主要是牧民的平常生活所需的電能使用，用電的負(fù)荷并不高。牧區(qū)的特點是地廣人稀，造成了輸電線路較長，電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接線和網(wǎng)內(nèi)線路長路詳見圖2-1。電抗器也沒有在電網(wǎng)內(nèi)普遍安裝。

牧區(qū)電網(wǎng)的供電主要是來源于紅房子電站，由于紅房子電站裝機(jī)容量比較大(3×30MW)，且機(jī)組的進(jìn)相能力非常好，所以牧區(qū)電網(wǎng)內(nèi)電壓偏高，使電網(wǎng)中存在安全隱患的幾率比較大。

4.對牧區(qū)電網(wǎng)電壓偏高的分析

(1)前面我們已經(jīng)介紹了電網(wǎng)中的無功功率并給出了計算式和等效電路圖。輸電線路的電納B可以表示為：

由式3-1知電納隨著輸電線路長度變長而變大。

電納越大（線路越長），線路的輸送功率小于線路的自然功率，線路就會把無功到送給電源，引起電壓大于正常的范圍[2]。在電網(wǎng)中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱是造成電壓偏高的基本原因。

(2)三家寨下面的小水電站跟電網(wǎng)一起運行期間，由于地方的小水電機(jī)組沒有進(jìn)相的能力，所以對無功的調(diào)節(jié)很不利。只能依靠有進(jìn)相的大水電機(jī)組來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)手段不夠多，效果不明顯而且沒有連續(xù)性。

(3)四川牧區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷帶有冷負(fù)荷的性質(zhì)，夏季和冬季的負(fù)荷差很大。夏季，受四川的氣候影響，取暖負(fù)荷基本上為零，雨水充足導(dǎo)致小水電站發(fā)電量增加，一般電網(wǎng)末端負(fù)荷在2000～4000kW左右，深夜的時候還向發(fā)電系統(tǒng)倒送電；冬季天氣變冷，取暖負(fù)荷明顯上升，河水都結(jié)冰了，小水電站不能發(fā)電，全靠大電站來支撐，負(fù)荷在20～35MW左右。負(fù)荷比夏天大的多。

(4)由于農(nóng)村電網(wǎng)的改造資金很少，電網(wǎng)建成運行后沒有資金去改善(加裝電抗器)[3]；牧區(qū)的用電量增長的幅度不大，所以建設(shè)電網(wǎng)的步伐很緩慢，在運行方式上無法做到靈活多變。

5.四川牧區(qū)電網(wǎng)電壓偏高解決辦法

(1)近期采取的措施是加裝電抗器。長距離輸電線路需要有無功補償，常用的補償設(shè)備是電抗器，電抗器是補償輸電線路對地電容的充電功率，從而來抑制工頻過電壓。電抗器的容量要根據(jù)實際的線路長度和過電壓限制的水平來選擇，它的補償度(電抗器容量除以線路充電功率)一般不低于60為好。

(2)遠(yuǎn)期采取的措施是盡量加快電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從本質(zhì)上改善牧區(qū)電網(wǎng)單線串聯(lián)供電的情況。改善電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)，從而使電網(wǎng)運行方式變的靈活。在電網(wǎng)發(fā)展中消除高電壓現(xiàn)象以降低不安全的威脅。

(3)利用地理優(yōu)勢大力發(fā)展四川牧區(qū)的旅游產(chǎn)業(yè)，招商引資發(fā)展工業(yè)，來增大用電量。

6.電網(wǎng)運行方式管理

電網(wǎng)運行管理包括運行方式的編制與管理、負(fù)荷管理、設(shè)備檢修管理、無功電壓管理、低頻減載裝置管理、繼電保護(hù)及自動裝置管理等。本文根據(jù)四川茂縣牧區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)存的主要問題，對無功電壓和負(fù)荷管理方面制定了規(guī)定。

6.1 無功電壓管理

(1)地方電網(wǎng)調(diào)度主要負(fù)責(zé)本地區(qū)電網(wǎng)的電壓、無功管理，以保證電壓的質(zhì)量。

(2)凡裝有電壓監(jiān)測器的變電站，應(yīng)認(rèn)真對該儀表進(jìn)行維護(hù)，并確保其正常運行，未經(jīng)當(dāng)值調(diào)度員的許可，不得將電壓監(jiān)測器退出運行。

(3)對設(shè)有電壓監(jiān)視點的變電站的值班人員，要求他們認(rèn)真監(jiān)視變電站電壓的變化，若發(fā)現(xiàn)電壓偏差值超出規(guī)定的數(shù)值時，應(yīng)立即向地調(diào)值班調(diào)度員報告情況，根據(jù)調(diào)度員的命令切實做好無功補償裝置和有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)的調(diào)整，使電壓恢復(fù)至允許范圍之內(nèi)[4]。

(4)接有長距離輸電線路的變電站，如發(fā)現(xiàn)母線電壓異常升高，應(yīng)盡快查明原因，報告地調(diào)值班調(diào)度員并根據(jù)調(diào)度指令進(jìn)行處理。

(5)地調(diào)應(yīng)定期分析電網(wǎng)潮流和電壓的變化，據(jù)此調(diào)整主變壓器分接開關(guān)及運行方式，從而改善電壓質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)運行水平。

(6)按期繪制地區(qū)電網(wǎng)代表日潮流圖，代表日為每月15日，潮流圖中應(yīng)標(biāo)明主變壓器分頭位置，主變各側(cè)有無功負(fù)荷、主要聯(lián)絡(luò)線潮流和各級母線電壓值，以及當(dāng)日電網(wǎng)的實際結(jié)線方式。應(yīng)于每月25日前把潮流圖上報到調(diào)通中心。

(7)對因系統(tǒng)原因長期不需要運行的無功裝置，在能保證電壓合格的情況下，每季度投入一定的時間，運行設(shè)備，對其進(jìn)行試驗。

6.2 負(fù)荷管理

(1)編制運行方式就是負(fù)荷管理工作要做的，若要確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行就要做好負(fù)荷管理。

(2)負(fù)荷管理人員應(yīng)于每日11時前將本地區(qū)次日的預(yù)計負(fù)荷曲線，日供電量報調(diào)通中心，逢節(jié)日應(yīng)在節(jié)前三日提出節(jié)日至節(jié)后一日的預(yù)計負(fù)荷曲線。

(3)負(fù)荷管理人員應(yīng)按時收集以下資料：

1)地區(qū)及大用戶的代表日24小時負(fù)荷及電量。

2)地區(qū)及大用戶的節(jié)日24小時負(fù)荷及電量。

3)地區(qū)每日的負(fù)荷率、每月的平均負(fù)荷率。

4)地區(qū)及大用戶具有代表的特殊小時及日功率的因數(shù)，月平均功率的因數(shù)。

5)用戶無功補償所需的容量，用戶對用電的性質(zhì)以及對需要用電的要求。

6)大負(fù)荷用戶的月度、季度、年度生產(chǎn)計劃以及其對設(shè)備的檢修計劃[5]。

(4)加強(qiáng)負(fù)荷分析是搞好負(fù)荷管理的中心環(huán)節(jié)，負(fù)荷分析應(yīng)進(jìn)行下列工作：

1)從總負(fù)荷中分析出用戶用電、網(wǎng)損率的比例和地區(qū)功率因數(shù)的變化規(guī)律。

2)從用電負(fù)荷中分析出各大廠礦生產(chǎn)用電和生活用電的比例。

3)從生產(chǎn)用電中分析出各行業(yè)的用電特性及規(guī)律。

4)分析對負(fù)荷造成影響的氣候和季節(jié)因數(shù)[6]。

圖1-1 變壓器等效電路圖

圖1-2 輸電線路等效電路圖

圖2-1 電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接線和網(wǎng)內(nèi)線路長

5)調(diào)查并深入了解事故發(fā)生后對用戶造成的影響。

7.結(jié)語

隨著國家電網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的地方都在對電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，使各個環(huán)節(jié)電壓都滿足國家規(guī)定，減少發(fā)生嚴(yán)重事故的幾率。減少電能在傳輸過程中的損失。這就需要對整個電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運行方式進(jìn)行科學(xué)的合理的安排，研究不同地區(qū)不同的運行方式對于電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運行具有重要意義。

[1]何仰贊,溫增銀.電力系統(tǒng)分析第三版[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2007.

[2]孟祥萍,高蟋.電力系統(tǒng)分析[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]姜寧,王春寧,董其國.無功電壓與優(yōu)化技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社,2006.

[4]王守相,王成山.現(xiàn)代配電系統(tǒng)分析[M].北京:高等教育出版社,2007.

[5]盛萬興.農(nóng)網(wǎng)全網(wǎng)無功優(yōu)化與補償模式[J].農(nóng)村電氣化,2011(8):16-18.

[6]高孟平.切實做好電網(wǎng)運行方式的安排和管理[J].云南電業(yè),2010(12):34-39.