地區(qū)電網(wǎng)的無(wú)功平衡和電壓控制

武亞非

摘 要：通過(guò)對(duì)某地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓設(shè)備和運(yùn)行情況的分析，指出了電網(wǎng)運(yùn)行中無(wú)功電壓調(diào)整和管理方面存在的問(wèn)題，提出了電壓調(diào)整的措施和電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行管理的看法。

關(guān)鍵詞：無(wú)功平衡；電網(wǎng)運(yùn)行；無(wú)功補(bǔ)償；電壓

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展和電力體制改革的逐步深化，適應(yīng)建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”供電公司的要求，人們對(duì)電壓?jiǎn)栴}的重視程度逐漸增加。本文從分析地區(qū)電網(wǎng)電壓情況和無(wú)功設(shè)備狀況入手，找出無(wú)功電壓調(diào)整中存在的問(wèn)題，有針對(duì)性的提出解決措施和方法，對(duì)提高電網(wǎng)電壓管理和用戶高質(zhì)量的供電有著十分重要的意義。

1 某地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓現(xiàn)狀

1.1 無(wú)功設(shè)備的基本情況

目前，地區(qū)電網(wǎng)共有220 kV主變19臺(tái)，容量3120 MVA，均為有載調(diào)壓變壓器；110 kV主變62臺(tái)，容量2717.5 MVA，也均為有載調(diào)壓變壓器。

該地區(qū)電網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備主要是一臺(tái)并入220kV電網(wǎng)的60萬(wàn)火電機(jī)組和各變電站的電容器組。地區(qū)電網(wǎng)110kV及以上變電站無(wú)功補(bǔ)償電容器總?cè)萘?36.334MVAR，其中220 kV變電站408.504 MVAR，110 kV變電站327.83 MVAR。

1.2 配置原則和調(diào)整手段

在無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置上，主要是考慮分層分區(qū)就地平衡的原則，根據(jù)主變?nèi)萘亢拓?fù)荷情況安裝足夠容量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。對(duì)于220kV電網(wǎng)，應(yīng)避免遠(yuǎn)距離、大容量的無(wú)功功率傳輸，力求保持各變電站的無(wú)功功率平衡，盡可能使220kV線路的無(wú)功功率流動(dòng)小；對(duì)于110kV及以下的供電網(wǎng)，推行低壓配變就地補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的分區(qū)和就地平衡，防止電壓大幅波動(dòng)。

無(wú)功電壓的調(diào)整主要是通過(guò)調(diào)整主變分接頭位置、投切電容器和電抗器、改變系統(tǒng)運(yùn)行方式、調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等方法。

1.3 電壓控制情況

2013年、2014年兩年，地區(qū)電網(wǎng)綜合電壓合格率分別為99.967%和99.993%，2015年，將會(huì)繼續(xù)提高。尤其是 2015年投運(yùn)的220kV渦河變，不僅加強(qiáng)了電網(wǎng)可靠性，也對(duì)提升地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)縣級(jí)電網(wǎng)的電壓水平起到了關(guān)鍵作用。

2 存在的問(wèn)題

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、城市新區(qū)等工程建設(shè)，使地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，供電負(fù)荷不斷攀升。尤其是哈鄭直流的落地，使地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性發(fā)生重大變化，地區(qū)電網(wǎng)的無(wú)功電壓運(yùn)行管理變得更加復(fù)雜，如不采取有效的針對(duì)性措施，可能影響供電質(zhì)量，甚至危及電網(wǎng)安全。

2.1 哈鄭直流引起的220kV層面無(wú)功傳輸問(wèn)題

哈鄭直流換流站靠近地區(qū)兩座500kV變電站，致使500kV母線電壓偏高，為調(diào)整電壓，500kV變電站采取投入電抗器的措施。在降低500kV母線電壓的同時(shí)，也使220kV母線電壓降低，造成220kV線路無(wú)功潮流傳輸偏大，還會(huì)出現(xiàn)市際間無(wú)功的大量傳輸。

2.2 高峰時(shí)段電壓調(diào)整能力不足

地區(qū)電網(wǎng)的大負(fù)荷季節(jié)一般在春季的灌溉時(shí)期、度冬度夏期間，此時(shí)間段電壓調(diào)整困難。雖然提前采取了電壓調(diào)整措施，對(duì)穩(wěn)定主網(wǎng)電壓起到了積極的作用，但在高峰時(shí)段，由于某些線路供電半徑大、設(shè)備缺陷等原因，仍有電網(wǎng)電壓偏低現(xiàn)象。

2.3 對(duì)縣區(qū)供電電網(wǎng)缺少無(wú)功管理

地區(qū)縣區(qū)電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)壓設(shè)備沒(méi)有建立統(tǒng)一的臺(tái)賬，同時(shí)縣區(qū)35kV變電站大多為無(wú)人值班，但又不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作，故無(wú)功調(diào)整比較滯后，不能根據(jù)負(fù)荷和電壓情況及時(shí)調(diào)整。

2.4 有載變壓器調(diào)壓范圍選擇問(wèn)題

根據(jù)省調(diào)規(guī)程要求，220kV主變檔位應(yīng)在中間檔位及上下三檔范圍運(yùn)行，主變檔位可調(diào)范圍窄。同時(shí)有些主變因設(shè)備缺陷無(wú)法調(diào)檔，造成調(diào)壓困難。有些主變因負(fù)荷增長(zhǎng)過(guò)快，還未進(jìn)行主變調(diào)檔就被閉鎖。

2.5 電容器運(yùn)行問(wèn)題

地區(qū)電網(wǎng)主要的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備是電容器。但電容器運(yùn)行時(shí)發(fā)熱等因素造成電容器相關(guān)設(shè)備如連接鋁排、電容器本體等設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，而由于檢修力量不足或設(shè)備備件購(gòu)買(mǎi)周期長(zhǎng)等原因，造成故障電容器檢修工期長(zhǎng)，電容器整體投入率不高，影響無(wú)功電壓的調(diào)整。

2.6 負(fù)荷不穩(wěn)定問(wèn)題

地區(qū)有部分鋼鐵加工企業(yè)，造成電壓調(diào)節(jié)無(wú)法跟上負(fù)荷變化的速度。

2.7 AVC調(diào)壓策略問(wèn)題

在自動(dòng)化系統(tǒng)AVC功能中，只能設(shè)置各站自身的調(diào)壓策略，不能將220kV變電站和其所帶的110kV變電站的調(diào)壓策略進(jìn)行統(tǒng)一考慮，影響AVC的閉環(huán)控制。

3 調(diào)壓措施

3.1 綜合考慮各種因素的影響

由于無(wú)功電壓調(diào)整的分散性和分層性，使得其控制比有功功率和頻率的控制要困難得多。做好電壓監(jiān)視，控制好無(wú)功潮流和電壓中樞點(diǎn)電壓，合理使用調(diào)壓手段，才能保證電壓的可控、能控、在控。

3.2 提前做好電壓調(diào)整

在電網(wǎng)運(yùn)行中，做好負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作，當(dāng)高峰負(fù)荷到來(lái)之前，就將電容器投入，使電網(wǎng)電壓提高至上限運(yùn)行，這樣可防止高峰負(fù)荷時(shí)電壓的過(guò)分下降。同時(shí)做好預(yù)判，如果判斷負(fù)荷增長(zhǎng)較多會(huì)引起主變調(diào)壓閉鎖，在無(wú)功充足的情況下，先調(diào)整主變檔位將電壓提高至上限運(yùn)行，待負(fù)荷升高后再投入電容器。

220kV主變檔位調(diào)整應(yīng)提前申請(qǐng)省調(diào)同意，并將地區(qū)負(fù)荷和電壓變化情況及時(shí)向省調(diào)匯報(bào)，征得省調(diào)同意后擴(kuò)大主變檔位調(diào)整范圍。

3.3 加強(qiáng)縣區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓管理

建立縣區(qū)電網(wǎng)無(wú)功設(shè)備臺(tái)賬，并制定縣區(qū)無(wú)功電壓管理規(guī)定和考核辦法，確?？h調(diào)無(wú)功電壓調(diào)整的及時(shí)性。

3.4 提出電網(wǎng)改造建設(shè)建議

針對(duì)供電半徑長(zhǎng)、供電負(fù)荷重的線路和變電站，調(diào)度應(yīng)及時(shí)向規(guī)劃部門(mén)提出電網(wǎng)改造建設(shè)建議，解決線路末端電壓低的問(wèn)題。

3.5 及時(shí)消除電容器缺陷

運(yùn)維部應(yīng)加強(qiáng)電容器的運(yùn)行維護(hù)，提高電容器檢修處理速度，確保無(wú)功設(shè)備的投入率保持在較高的水平。尤其是針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題的電容器，及早進(jìn)行技改大修。

3.6 合理優(yōu)化AVC控制策略

將AVC控制進(jìn)行優(yōu)化，在系統(tǒng)自身無(wú)法兼顧220kV和110kV變電站的基礎(chǔ)上，人為制定控制策略將220kV和110kV進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，將AVC對(duì)變電站的“單獨(dú)控制”轉(zhuǎn)為“集中控制”，電網(wǎng)無(wú)功由“就地補(bǔ)償，就地平衡”轉(zhuǎn)為“優(yōu)化補(bǔ)償，分層平衡，上下兼顧”，為有效提升電壓精益化管理和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)起到積極的推動(dòng)作用。