關(guān)口計量反向無功分析與改進(jìn)探討

摘要：隨著我國電力體制的改革，對電能計量工作提出了更高要求，特別是從傳統(tǒng)的計劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變，電能測量技術(shù)更重要，電能計量裝置（表計）是公平秤，需要重視它的完整性和準(zhǔn)確性。文章通過對龍背灣電站在發(fā)電工況下從220kV系統(tǒng)吸收無功功率、導(dǎo)致反向無功數(shù)據(jù)過大、功率因數(shù)偏低現(xiàn)象進(jìn)行分析，并有針對性地提出技術(shù)改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：關(guān)口計量；反向無功；電能計量；電能測量技術(shù)；電能計量裝置 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）19-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.016

1 電站概述

龍背灣水電站是水利部小浪底水利樞紐管理中心所屬黃河小浪底水資源投資有限公司控股投資開發(fā)的第一個水電站，工程位于湖北省竹山縣堵河流域南支官渡河下游，為堵河流域梯級開發(fā)的“龍頭”電站，以發(fā)電為主要目標(biāo)，兼顧航運(yùn)和旅游業(yè)，在電網(wǎng)中主要承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用任務(wù)。

該站主體工程于2010年12月28日開工，2011年11月21日工程截流，2014年10月12日下閘蓄水，電站安裝2臺9萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量18萬千瓦，多年平均發(fā)電量4.19億千瓦時，兩臺機(jī)組相繼于2015年5月份和8月份并網(wǎng)發(fā)電。龍背灣水電站發(fā)電機(jī)、變壓器采用單元接線，220kV電氣主接線采用單母線接線，僅1回220kV出線。

2 現(xiàn)象描述

從2015年5月份投產(chǎn)發(fā)電至次年1月份的月度發(fā)電量歷史數(shù)據(jù)反映見表1～表3，在發(fā)電工況下龍背灣電站從220kV系統(tǒng)吸收無功功率，導(dǎo)致反向無功數(shù)據(jù)過大，功率因數(shù)偏低現(xiàn)象。

3 原因分析與檢查

3.1 存在的原因

分析可能存在的原因如下：（1）220kV關(guān)口電能計量表計存在二次接線錯誤；（2）220kV關(guān)口電能計量表計參數(shù)設(shè)置出錯或者表計質(zhì)量出現(xiàn)問題；（3）電能計量小主站及其終端參數(shù)設(shè)置出錯或者通訊點(diǎn)表出現(xiàn)不對應(yīng)問題；（4）機(jī)組存在進(jìn)相運(yùn)行的可能。

3.2 現(xiàn)場檢查

（1）通過查閱龍背灣電站監(jiān)控系統(tǒng)及電能計量小主站與220kV線路對側(cè)潘口電站相關(guān)歷史數(shù)據(jù)綜合對比分析后，確定220kV關(guān)口電能表性能、質(zhì)量均工作正常，其二次接線正確；（2）通過檢查，電能計量小主站及其終端參數(shù)設(shè)置及通訊點(diǎn)表均工作正確可靠；（3）通過查閱龍背灣電站監(jiān)控系統(tǒng)及電能計量小主站相關(guān)歷史數(shù)據(jù)綜合對比分析后，確認(rèn)龍背灣機(jī)組在發(fā)電工況下不存在進(jìn)相運(yùn)行。

3.3 查詢歷史記錄

（1）查詢監(jiān)控系統(tǒng)及電量采集終端較多的數(shù)據(jù)分析，情況類似，此處僅以2015年10月3日數(shù)據(jù)為例分析；（2）兩臺機(jī)組運(yùn)行工況為：2號機(jī)組當(dāng)日停備；1號機(jī)組07∶02開機(jī)，21∶38停備；（3）從07∶02～21∶38期間，1號機(jī)組處于發(fā)電運(yùn)行工況，機(jī)端電壓為13.65kV，定子電流為3350A，P=85MW，Q=8.9Mvar；正向無功由2504172.0kWh增長到2555652.0kWh，增長量為51480.0kWh；反向無功由3234501.6.0kWh增長到3238382.4kWh。

從07∶02～18∶05期間，220kV線路關(guān)口無功數(shù)值未出現(xiàn)增長現(xiàn)象；從18∶05～21∶38期間，220kV線路關(guān)口無功數(shù)值一直在增長，增長量為3880.8kWh。

由此得知：1號機(jī)組在發(fā)電運(yùn)行期間，即向系統(tǒng)發(fā)出了有功功率和無功功率，發(fā)動機(jī)沒有進(jìn)相運(yùn)行，確實(shí)又從系統(tǒng)吸收了無功，接下來就要查清這些無功功率到哪兒去了、被誰消耗了。

3.4 龍背灣電站感性負(fù)載分析

龍背灣電站長期運(yùn)行的感性負(fù)載如下：兩臺主變壓器、六臺廠用變及兩臺機(jī)組輔助設(shè)備的異步電機(jī)等都屬于感性負(fù)載，為維持它們正常運(yùn)行都需要吸收大量的無功功率。

3.5 發(fā)電工況下現(xiàn)場實(shí)測

（1）2016年3月13日14時26分，1號機(jī)組發(fā)電工況下，機(jī)端電壓為13.7kV，定子電流為3470A，

P=81.3MW，Q=15.9Mvar；220kV母線電壓為224.3kV，線路電流為208.4A，P=80.8MW，Q=6.6Mvar；（2）根據(jù)查詢的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)和詢問現(xiàn)場值班人員，從2015年5月份至本次發(fā)電前，機(jī)組在發(fā)電工況下，一直維持機(jī)端電壓在13.6kV、Q=9Mkvar左右運(yùn)行；（3）綜上所述分析判斷認(rèn)為：機(jī)組在發(fā)電工況下，一直維持在機(jī)端電壓偏低（額定13.8kV），發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率較少的工況下運(yùn)行，此時發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率不能滿足龍背灣電站較多的感性負(fù)載需求，經(jīng)過單臺發(fā)電機(jī)組實(shí)際發(fā)電運(yùn)行觀察測算，該工況下需要消耗的無功功率大概為8～9Mvar，它隨機(jī)組所帶有功功率的變化而變化，為維持它們正常運(yùn)行必然要從220kV系統(tǒng)吸收大量的無功功率。這就是從2015年5月份至次年1月份月度發(fā)電時，從系統(tǒng)吸收無功功率的原因。

4 解決措施

機(jī)組在發(fā)電工況下，監(jiān)視220kV母線電壓在調(diào)度要求的時間段內(nèi)不超標(biāo)的情況下，運(yùn)行人員應(yīng)做到如下兩點(diǎn)：（1）要認(rèn)真監(jiān)盤、仔細(xì)跟蹤觀察220kV母線電壓與發(fā)電機(jī)組無功功率的變化，在調(diào)度要求的時間段內(nèi)220kV母線電壓不超標(biāo)的情況下，及時調(diào)整發(fā)電機(jī)的無功功率；（2）調(diào)整發(fā)電機(jī)的無功功率的原則：在調(diào)度要求的時間段內(nèi)220kV母線電壓不超標(biāo)的情況下，盡量讓返回屏和上位機(jī)監(jiān)控屏220kV線路無功功率大于零，不能顯示為負(fù)值。

5 實(shí)際驗(yàn)證

機(jī)組在發(fā)電工況下，通過現(xiàn)場調(diào)整發(fā)電機(jī)組的無功功率實(shí)際驗(yàn)證。

第一，2016年3月26日08時26分，1號機(jī)組發(fā)電工況下，無功功率調(diào)整前采集監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)數(shù)據(jù)記錄如下：機(jī)端電壓為13.66kV，定子電流為2129A，P=50.0MW，Q=9Mvar；220kV母線電壓為225.0kV，線路電流為125.9A，P=50.0MW，Q=4.0Mvar。

第二，1號機(jī)組發(fā)電工況下，無功功率調(diào)整前采集電量采集小主站終端220kV線路關(guān)口計量主表數(shù)據(jù)記錄如下：P+=1040.3045；P-=2.0908；Q+=18.4575；Q-=14.3079。

第三，2016年3月26日08時30分，1號機(jī)組發(fā)電工況下，其無功功率往減小趨勢調(diào)整后，采集監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)數(shù)據(jù)記錄如下：機(jī)端電壓為13.43kV，定子電流為2136A，P=50.0MW，Q=3Mvar；220kV母線電壓為223.7kV，線路電流為126.8A，P=49.0MW，Q=-1.0Mvar。

第四，1號機(jī)組發(fā)電工況下，其無功功率往減小趨勢調(diào)整后，采集電量采集小主站終端220kV線路關(guān)口計量主表數(shù)據(jù)記錄如下：P+=1040.3201；P-=2.0908；Q+=18.4576；Q-=14.3082。

6 改進(jìn)效果

通過上述改進(jìn)措施后觀察和實(shí)際驗(yàn)證，自2016年3月13日至今，1、2號機(jī)組在發(fā)電工況下，沒有出現(xiàn)反向無功數(shù)據(jù)增加，功率因數(shù)偏低現(xiàn)象。

7 結(jié)語

通過對龍背灣電站在發(fā)電工況下從220kV系統(tǒng)吸收無功功率，導(dǎo)致反向無功數(shù)據(jù)偏多過大，功率因數(shù)偏低現(xiàn)象進(jìn)行查找分析原因，并有針對性地提出技術(shù)改進(jìn)方案，使該電站發(fā)電機(jī)組更加安全、可靠地并入220kV系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

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作者簡介：彭昌清（1973-），男，湖北十堰人，國網(wǎng)湖北省黃龍灘水力發(fā)電廠高級技師，高級工程師，研究方向：電力系統(tǒng)自動化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）