淺析桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓管理

●張慧文

淺析桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓管理

●張慧文

桂林是著名的旅游城市，市區(qū)用電負(fù)荷的主要特點(diǎn)是工業(yè)負(fù)荷相對(duì)較少，居民用電負(fù)荷比較高，最重要的是景區(qū)照明負(fù)荷。桂林電網(wǎng)負(fù)荷受時(shí)段、季節(jié)、天氣等外界因素影響很大，其負(fù)荷峰谷差很大，主要表現(xiàn)在天氣炎熱和寒冷時(shí)負(fù)荷達(dá)到最高，峰谷差加大、負(fù)荷率降低，電能質(zhì)量也最難以控制。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，為了滿足用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求，為了桂林電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需更加合理地對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。桂林電網(wǎng)所轄范圍包括桂林市及十二個(gè)縣，截止2015年底網(wǎng)內(nèi)共有110kV及以上變電站86座，廣西電網(wǎng)直管縣（臨桂、靈川、永福、興安、陽(yáng)朔、郊供）變電站無(wú)功補(bǔ)償容量為89.561Mvar，桂林電網(wǎng)110kV及以上變電站無(wú)功補(bǔ)償容量共1093.528Mvar。

一、桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓的特點(diǎn)

桂林電網(wǎng)220kV母線電壓長(zhǎng)期處于較高水平運(yùn)行，由于220kV長(zhǎng)線路較多，產(chǎn)生大量的充電無(wú)功功率；水利資源豐富，小水電數(shù)量多，普遍存在容量小、無(wú)調(diào)節(jié)能力的特點(diǎn)，裝機(jī)容量多達(dá)1200MW，基本無(wú)進(jìn)相調(diào)節(jié)能力。

桂林網(wǎng)區(qū)由于500kV桂林站作為西電東送的支點(diǎn)，需要抬高500kV電壓，相應(yīng)較難考慮220kV電壓對(duì)桂林網(wǎng)區(qū)的影響。故而，豐水期將造成桂林網(wǎng)區(qū)220kV系統(tǒng)電壓長(zhǎng)期偏高越限。桂林電網(wǎng)的無(wú)功電壓有如下特點(diǎn)：豐水期時(shí)電壓越上限和倒送無(wú)功，網(wǎng)區(qū)小水電資源充足，小水電的發(fā)電機(jī)組進(jìn)相能力不足，造成大量的小水電在送出有功時(shí)也送出相應(yīng)量的無(wú)功，無(wú)法本地消耗而倒送至220kV系統(tǒng)。同時(shí)，由于220kV長(zhǎng)線路的充電功率也多，因此，造成網(wǎng)內(nèi)220kV電壓普遍偏高，以致110kV電壓、35kV電壓長(zhǎng)時(shí)間越上限運(yùn)行，電壓合格率偏低。尤其是處于桂北地區(qū)的凱歌站、和平站的母線電壓常年超過(guò)238kV。桂林網(wǎng)區(qū)電容器全部退出，220kV電壓仍維持在235～239kV之間運(yùn)行，由此造成110kV電壓長(zhǎng)時(shí)間越上限運(yùn)行，監(jiān)測(cè)點(diǎn)最高電壓達(dá)到122kV，部分農(nóng)網(wǎng)站電壓則更高，電壓合格率偏低。

枯水期時(shí)小水電出力大幅下降，依靠大網(wǎng)的供電，且由于處于電網(wǎng)的末端，需要從大網(wǎng)吸收大量的無(wú)功，造成大量220kV線路充電無(wú)功的存在，加上來(lái)自永福電廠、沙塘站、桂林站的220kV電源電壓均較高，導(dǎo)致桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓偏高。

二、桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓的管理現(xiàn)狀

電壓和功率因數(shù)是電網(wǎng)運(yùn)行的兩個(gè)重要參數(shù)，保證用戶電壓合格率是電網(wǎng)運(yùn)行的基本要求之一。根據(jù)桂林電網(wǎng)實(shí)際情況，盡量做到無(wú)功功率的分層分區(qū)平衡，結(jié)合電網(wǎng)的送電要求及穩(wěn)定性要求對(duì)運(yùn)行電壓進(jìn)行調(diào)整。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的目的是采取各種手段，使電壓偏移保持在規(guī)定范圍內(nèi)。為保證桂林電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，桂林電網(wǎng)在無(wú)功電壓管理、提升電壓合格率方面目前已采取了以下措施：

（一）合理調(diào)整主變分接頭和投退電容器

桂林電網(wǎng)通過(guò)加強(qiáng)無(wú)功電壓管理，加大無(wú)功補(bǔ)償力度，局屬變電站的主變分接頭和電容器基本實(shí)現(xiàn)了AVC自動(dòng)控制，利用自動(dòng)控制裝置合理安排電容器的投退和主變檔位的調(diào)整，改善主網(wǎng)無(wú)功潮流分布，實(shí)時(shí)控制母線電壓，使母線電壓保持合理的范圍，避免大量無(wú)功遠(yuǎn)距離傳輸，提升了電網(wǎng)自動(dòng)化管理水平，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于少數(shù)有人值守變電站，加強(qiáng)了變電運(yùn)行人員的監(jiān)督和考核力度，使運(yùn)行值班員重視無(wú)功電壓，充分發(fā)揮無(wú)功補(bǔ)償裝置和主變分接頭的調(diào)壓作用。

（二）對(duì)小水電機(jī)組的無(wú)功管理

由于桂林網(wǎng)區(qū)小水電站的發(fā)電機(jī)組基本沒(méi)有進(jìn)相能力，桂林地調(diào)要求直調(diào)及縣調(diào)有蓄水能力的水電站減負(fù)荷運(yùn)行，盡量蓄水，提高水資源的利用；無(wú)蓄水能力的電站在網(wǎng)區(qū)負(fù)荷輕時(shí)盡量少發(fā)無(wú)功。

（三）對(duì)縣調(diào)和大用戶的無(wú)功運(yùn)行管理

要求縣調(diào)和各大用戶在低谷時(shí)退出無(wú)功補(bǔ)償裝置，盡量從大網(wǎng)吸收無(wú)功；各電力用戶應(yīng)遵守?zé)o功補(bǔ)償配置安裝、投切、調(diào)整的有關(guān)規(guī)定，保證負(fù)荷的功率因數(shù)滿足規(guī)定要求，不得向電網(wǎng)倒送無(wú)功功率。

（四）配合中調(diào)合理調(diào)整運(yùn)行方式

春節(jié)等節(jié)假日電網(wǎng)負(fù)荷輕時(shí)，桂林電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)大量充電無(wú)功過(guò)剩，電網(wǎng)電壓偏高。和平站、南塘站、湘山站等變電站220kV母線電壓可能出現(xiàn)電壓超上限（正常235.4kV）運(yùn)行的情況，最高可達(dá)237～243kV。由于電網(wǎng)負(fù)荷大幅下降，桂林電網(wǎng)多為小水電機(jī)組，無(wú)功進(jìn)相調(diào)節(jié)能力較小。在采取完所有調(diào)壓手段后，桂林地調(diào)根據(jù)方案先將桂林網(wǎng)內(nèi)部分備用110kV線路轉(zhuǎn)為熱備用，再根據(jù)中調(diào)要求將部分220V線路轉(zhuǎn)熱備用，以減少線路充電無(wú)功功率。

三、改善桂林電網(wǎng)無(wú)功電壓的建議

桂林網(wǎng)區(qū)由于容性無(wú)功過(guò)剩導(dǎo)致電壓偏高，又缺乏有效的調(diào)節(jié)手段，需考慮系統(tǒng)電網(wǎng)無(wú)功總量的平衡和無(wú)功功率的分層分區(qū)平衡。因此，桂林電網(wǎng)需進(jìn)行合理的無(wú)功電壓規(guī)劃、采取相應(yīng)的管理措施，并配置適當(dāng)感性無(wú)功。

（一）進(jìn)一步完善電網(wǎng)規(guī)劃

完善地區(qū)無(wú)功補(bǔ)償規(guī)劃，確保分層分區(qū)無(wú)功平衡，特別是在小水電集中上網(wǎng)和電纜出線率高的地區(qū)，應(yīng)合理配置容性、感性無(wú)功比例，提高電網(wǎng)調(diào)壓能力。完善中壓配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)供電區(qū)域內(nèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)和負(fù)荷密度劃分供電分區(qū)，逐年修編配網(wǎng)規(guī)劃，合理增加變電站布點(diǎn)。在負(fù)荷密度較低的地區(qū)，應(yīng)綜合評(píng)估建設(shè)35kV變電站的可行性。

（二）加強(qiáng)對(duì)小水電、大用戶的無(wú)功電壓管理和考核

為規(guī)范小水電、大用戶的無(wú)功電壓管理，從電網(wǎng)安全和電壓質(zhì)量等維度加強(qiáng)小水電、大用戶功率因數(shù)等考核的規(guī)范化管理。各電力用戶應(yīng)遵守?zé)o功補(bǔ)償配置安裝、投切、調(diào)整的有關(guān)規(guī)定，保證負(fù)荷的功率因數(shù)滿足規(guī)定要求，不得向電網(wǎng)倒送無(wú)功功率。對(duì)用戶建議其增加無(wú)功補(bǔ)償裝置，以降低其從系統(tǒng)吸收的無(wú)功功率，并不得向電網(wǎng)倒送無(wú)功，應(yīng)按照供用電規(guī)則執(zhí)行力率獎(jiǎng)罰制度，使其達(dá)到規(guī)定要求。

（三）積極推進(jìn)縣級(jí)供電企業(yè)裝設(shè)AVC裝置和有載調(diào)壓主變

目前縣級(jí)供電企業(yè)管轄變電站未裝設(shè)動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，需要監(jiān)控員投切無(wú)功補(bǔ)償裝置；并且大多數(shù)是無(wú)載調(diào)壓變壓器，不能及時(shí)調(diào)整電壓?？蓢L試加裝AVC自動(dòng)投切裝置和更換有載調(diào)壓主變，根據(jù)負(fù)荷情況無(wú)極、自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償和調(diào)壓，提高變電站電壓合格率。

（四）與中調(diào)加強(qiáng)桂林網(wǎng)區(qū)無(wú)功電壓調(diào)節(jié)的聯(lián)系

根據(jù)無(wú)功分層分區(qū)就地平衡的原則，大網(wǎng)應(yīng)采取有效措施，確保500kV系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)功平衡，避免過(guò)剩的無(wú)功功率灌入220kV，造成220kV及以下系統(tǒng)的電容器不能投入；同時(shí)也會(huì)危及220kV系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行?？上蛑姓{(diào)建議在實(shí)現(xiàn)500kV系統(tǒng)無(wú)功平衡的情況下，盡量避免無(wú)功功率灌入220kV系統(tǒng)。

（五）增設(shè)母線并聯(lián)電抗器項(xiàng)目

針對(duì)桂林電網(wǎng)容性無(wú)功過(guò)剩的情況，按照“分層分區(qū)、就地平衡”的無(wú)功補(bǔ)償原則，采用并聯(lián)電抗器可避免無(wú)功功率的長(zhǎng)距離輸送，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的優(yōu)化配置和無(wú)功功率的分區(qū)平衡。目前桂林電網(wǎng)只有旺田站35kV母線裝設(shè)了一組并聯(lián)電抗器，旺田站位于資源縣，主要作為小水電及金紫山風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)用，在無(wú)功補(bǔ)償方面取得了良好的效果。建議桂林網(wǎng)區(qū)在220kV母線增設(shè)并聯(lián)電抗器，從根本上解決220kV電壓偏高、越上限的問(wèn)題；針對(duì)部分小水電站數(shù)量多的變電站可在35kV或110V母線裝設(shè)并聯(lián)電抗器，保證相應(yīng)母線電壓合格率，以提高電壓及功率因素合格率，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。

桂林網(wǎng)區(qū)的容性無(wú)功過(guò)剩主要是500kV桂林變電站大網(wǎng)下網(wǎng)容性無(wú)功、220kV線路充電功率和小水電倒送無(wú)功引起，造成桂林網(wǎng)區(qū)220kV母線普遍存在電壓偏高。在一定程度上已成為桂林電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患,桂林電網(wǎng)應(yīng)通過(guò)推廣電壓無(wú)功管理知識(shí)，進(jìn)一步在管理、規(guī)劃等方面下功夫改善電壓無(wú)功，提升電壓合格率，以期進(jìn)一步提高桂林電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平，保證桂林電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

（作者單位：廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院）