淺談永安地區(qū)電網(wǎng)無功電壓管理

劉麗霞

【摘 要】永安地區(qū)電網(wǎng)電壓合格率是永安電網(wǎng)電能質(zhì)量的保證，無功功率平衡是提高永安地區(qū)電網(wǎng)安全可靠運行的保證，所以永安地區(qū)電網(wǎng)電壓合格率和無功功率的平衡性直接影響著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民群眾的正常生活，為面向永安電力市場及提高永安人民生活水平打好基礎，同時，永安地區(qū)電網(wǎng)電壓合格率直接影響著永安電網(wǎng)設備及用電設備的安全經(jīng)濟運行。

【關鍵詞】無功電壓管理；無功功率平衡；電壓偏差；電壓異常；AVC系統(tǒng)

1.無功電壓管理：電壓偏差

電壓偏差是指電網(wǎng)運行狀態(tài)的緩慢變化使電壓發(fā)生偏移，其電壓變化率小于每秒1%時的實際電壓值與系統(tǒng)額定電壓之差。我國規(guī)定電壓允許偏差值如下：

（1）發(fā)電廠和500kV變電站的220kV母線，正常運行方式時，電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0～10%；事故運行方式時為系統(tǒng)額定電壓-5%～+10%。

（2）發(fā)電廠和220kV變電站的110～35kV母線正常方式時為相應系統(tǒng)額定電壓的-3%～+7%，事故后為系統(tǒng)額定電壓的±10%。

（3）用戶受電端的電壓允許偏差值如下：（1）35kV及以上用戶的電壓波動幅度應不大于系統(tǒng)額定電壓的10%；（2）10kV用戶為系統(tǒng)額定電壓的±7%；（3）0.38kV用戶為系統(tǒng)額定電壓的±7%；（4）0.22kV用戶為系統(tǒng)額定電壓的+5%～-10%。

（4）發(fā)電廠和變電站的10（6）kV母線應使用戶電壓符合用戶受電端的電壓允許偏差的規(guī)定值。（帶地區(qū)供電負荷的變電站和發(fā)電廠（直屬）的10（6）kV母線正常運行方式下的電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0%—+7%。）。

2.無功電壓管理：影響電壓的因素及調(diào)整措施

（1）系統(tǒng)電壓是由系統(tǒng)潮流分布和系統(tǒng)設備參數(shù)決定的，影響系統(tǒng)電壓的主要因素是：a）由于生產(chǎn)、生活、氣象等因素引起的負荷變化；b）無功補償容量的變化；c）系統(tǒng)運行方式的改變引起的功率分布和網(wǎng)絡阻抗變化d）系統(tǒng)設備參數(shù)發(fā)生變化。

3.無功電壓管理：無功控制與有功控制的差別

在交流輸電系統(tǒng)中，有功功率和無功功率各有其特點，因此在控制上差別也較大：

（1）有功功率的發(fā)出與消耗比較集中，基本限于網(wǎng)絡中各個發(fā)電廠和負荷點，網(wǎng)絡上的損耗相對較?。欢鵁o功功率則不同，由于網(wǎng)絡各個元件的電抗遠大于電阻，因此各個元件上消耗的無功相對較大，另外由于存在線路的對地電容以及大量補償用的并聯(lián)電容器，所以無功功率的發(fā)出與吸收遍及網(wǎng)絡的各個部分，具有極大的分散性。

（2）有功功率的平衡直接反映在電網(wǎng)的頻率變化上，而電網(wǎng)各部分無功功率能否平衡將直接影響到各個部分的系統(tǒng)電壓。

（3）在供電網(wǎng)中，因線路電抗占有主導地位，根據(jù)理論推導，可以近似認為網(wǎng)絡中無功功率的流動取決于兩點間電壓相量的相位角差值；而有功功率的流動取決于兩點間電壓相量的幅值差。

4.無功電壓管理：電網(wǎng)無功平衡的原則

電網(wǎng)無功平衡的原則是分層平衡和地區(qū)供電網(wǎng)絡無功電力分區(qū)就地平衡。

5.無功管理：電壓異常處理

5.1當電網(wǎng)電壓異常降低時，值班調(diào)度員應采取以下措施進行調(diào)整

a）迅速增加發(fā)電機無功出力；b）投無功補償電容器；c）設法改變系統(tǒng)無功潮流分布；d）條件允許降低發(fā)電機有功出力，增加無功出力；e）必要時啟動備用機組調(diào)壓；f）切除并聯(lián)電抗器；g）確無調(diào)壓能力時拉閘限電。

5.2當電網(wǎng)無功功率過剩、電壓偏高時，值班調(diào)度員應采取以下措施進行調(diào)整

a）發(fā)電機高功率因數(shù)運行，盡量少發(fā)無功；b）部分發(fā)電機組進相運行，吸收系統(tǒng)無功；c）切除并聯(lián)電容器；d）投入并聯(lián)電抗器；e）控制低壓電網(wǎng)無功電源上網(wǎng)；f）必要且條件允許時改變運行方式；h）調(diào)相機組改進相運行。

6.無功電壓管理：無功補償

（1）輸電系統(tǒng)的無功補償主要是為了控制電壓，提高輸電網(wǎng)絡的最大功率傳輸能力和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；配電系統(tǒng)的無功補償大多屬于負荷的補償，主要是控制無功，改善負荷的功率因數(shù)，改善電能質(zhì)量。（2）電網(wǎng)中的無功電源有同步發(fā)電機、同步調(diào)相機、同步電動機、靜電電容器、靜止無功補償器、新型無功發(fā)生器、高壓架空線路和電纜線路的對地電容。（3）并聯(lián)電容器是一種常用的無功補償裝置，在電力系統(tǒng)中得到了十分廣泛的應用。永安電網(wǎng)自2007年以來，自坑邊變、尼葛變10kV母線上新安裝并聯(lián)電容器以來，已有17座變電站相繼安裝并聯(lián)電容器，改善了永安地區(qū)電網(wǎng)的無功電壓管理水平新局面。（4）在確定并聯(lián)無功補償容量時應該注意以下問題：1）在不同功率因數(shù)的條件下，相同補償容量的補償效益是不相同的。通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95左右為好，體現(xiàn)合理補償，取得最佳技術經(jīng)濟效益的原則。2）在輕負荷時不允許過補償，否則由于無功補償容量過大，會使功率因數(shù)超前，向電網(wǎng)倒送無功，是不經(jīng)濟的。

7.無功電壓管理：電容器的故障處理

（a）事故情況下，全所失壓后，必須將電容器的斷路器斷開：全所無電后，一般情況下應將所有饋線開關斷開，因來電后，母線負荷為零，電壓較高，電容器如不事先斷開，在較高的電壓下突然充電，有可能造成電容器嚴重噴油或鼓肚。（b）電容器組斷路器跳閘后不準強送。（c）電容器熔斷器熔斷后，在未查明原因前，不得更換熔體送電。d）當電容器組發(fā)生下列情況之一者，應立即退出運行：

（1）電容器爆炸；（2）電容器噴油或起火； （3）瓷套管發(fā)生嚴重放電閃絡；（4）接點嚴重過熱或熔化；（5）電容器內(nèi)部或放電設備有嚴重異常響聲；（6）電容器外殼有變形膨脹。

8.無功電壓管理：AVC系統(tǒng)

所謂AVC系統(tǒng)是自動電壓控制系統(tǒng)的簡稱，英文為Automatic Voltage Control，是發(fā)電廠和變電站通過集中的電壓無功調(diào)整裝置自動調(diào)整無功功率和變壓器分接頭，使注入電網(wǎng)的無功值為電網(wǎng)要求的優(yōu)化值，從而使全網(wǎng)的無功潮流和電壓都達到要求。

目前永安地區(qū)AVC系統(tǒng)已涵蓋了城區(qū)及各個35kV～110kV變電站，對各個變電站的所有有載調(diào)壓主變及電容器進行自動控制，實現(xiàn)以下功能：

（1）通過AVC方案的實施，在優(yōu)先滿足110kV變電站110kV母線電壓合格的前提下，進一步提高永安市區(qū)電網(wǎng)各變電站的35kV、10kV母線電壓合格率，提高供電質(zhì)量。

（2）充分利用現(xiàn)有的各種無功補償設備，在保證全地區(qū)110kV變電站功率因數(shù)合格的前提下，降低電網(wǎng)的線損率。

（3）通過AVC系統(tǒng)對電網(wǎng)內(nèi)的主變有載分接頭及電容器進行自動調(diào)節(jié)和自動投切操作，減輕值班調(diào)度員和現(xiàn)場變電值班人員的工作量。

（4）通過AVC系統(tǒng)潮流計算，對如何調(diào)控地區(qū)各電廠的無功出力提出建議，供值班調(diào)度員參考調(diào)控。

9.總結(jié)

通過永安電網(wǎng)設備的合理配置，人員的監(jiān)控意識不斷提高，新設備、新技術的更新應用，使永安電網(wǎng)無功電壓管理水平得到很大的提高。

【參考文獻】

[1]丁書文.電力系統(tǒng)微機型自動裝置.中國電力出版社，2006，1.

[2]張永健.電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動化.中國電力出版社，2009，5.

[3]何仰贊，溫增銀.電力系統(tǒng)分析.華中科技大學出版社，2002，3.