宿州電網(wǎng)無功優(yōu)化現(xiàn)狀分析

朱曉露 曹飛翔

【摘要】闡述了電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的意義，介紹了目前宿州電網(wǎng)無功優(yōu)化的原則和主要措施，并提出了今后需要注意的問題和研究方向。

【關鍵詞】無功優(yōu)化；原則；措施；研究方向

Abstract：The paper expound the Significance for reactive power optimization，introduced the principles and measures of Suzhou Reactive Power Optimization， and put forward some problems that need attention in the future research directions.

Key words： Reactive power optimization； principles； measures； research directions

1、電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的意義

隨著國民經濟的迅速發(fā)展，用電量的增加，電網(wǎng)的經濟運行日益受到重視。節(jié)能降損，提高電力系統(tǒng)經濟運行是電力系統(tǒng)面臨的重大課題，更是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一[1]。電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補償是保證電力系統(tǒng)安全、經濟運行的一項有效手段，是提高電壓質量的重要措施，也是指導調度人員安排運行方式和生技部門進行電網(wǎng)無功規(guī)劃、研究節(jié)能降損不可缺少的工具。

2、無功優(yōu)化與控制的基本原則

目前宿州電網(wǎng)無功優(yōu)化的基本原則主要是依據(jù)《安徽電網(wǎng)無功配置原則》來進行分析：

（1）無功就地平衡、分散補償原則。無功功率不適宜遠距離輸送，系統(tǒng)中應盡量無功流動。對無功功率的分配，應該先按照就地平衡分散補償?shù)脑瓌t進行；（2）電力系統(tǒng)配置的無功補償裝置應能保證在系統(tǒng)高峰和低谷運行方式下，分層和分區(qū)的無功平衡；（3）保持各節(jié)點電壓合格，并有適當?shù)氖鹿蕚溆萌萘?。特別是能夠快速補償?shù)臒o功余量，從而有利于系統(tǒng)快速跟蹤負荷的變化，應對突發(fā)事件，進一步提高電壓質量，保證電壓的合格性。

3、無功優(yōu)化與節(jié)能降損的主要措施

3.1通過無功補償來實現(xiàn)節(jié)能降損

合理地配置無功補償裝置，可以降低線路與變壓器的有功功率損耗，提高負荷的功率因數(shù)，改善電壓質量，提高線路和變壓器的輸送能力。

3.1.1提高功率因數(shù)降損

按照無功就地平衡的原則來配置補償裝置，可提高負荷的功率因數(shù)，減少無功遠距離輸送。將功率因數(shù)由cos1提高到cos2時，線路中的降損率為[2]：

從表中可以看出，在原有功率因素cos1不變的情況下，提高后的功率因素cos2越大，損失降低率就越大。

宿州電網(wǎng)地處皖北地區(qū)，屬安徽省調管轄，負荷相對較小，而發(fā)電機較多，所以系統(tǒng)整體電壓偏高。正常方式下，各個變電站的電壓合格或個別點偏高，只有在非正常方式下系統(tǒng)電壓才出現(xiàn)局部時間段偏低。根據(jù)宿州電網(wǎng)自身的特點，設宿州全區(qū)功率因數(shù)的上、下限值分別為cos上、cos下，原則如下：

（1）當任一220kV母線電壓越上限（236kV）時，設定cos上為0.93（宿州供電公司低谷功率因數(shù)基準值），cos下設定為低于0.90；

（2）當任一220kV母線電壓越下限（214kV）時，設定cos上為0.99，設定cos下為0.95（宿州供電公司高峰功率因數(shù)基準值）；

（3）當全區(qū)220kV母線電壓都正常時（214—236kV），cos按第（2）項原則設定，以保證電壓在合格的范圍內。

3.1.2降低線路運行時的電壓損耗

3.2無功補償?shù)呐渲?/p>

3.2.1配置原則

宿州地區(qū)現(xiàn)有10座220kV變電站，29座110kV變電站和1座35kV變電站，根據(jù)《安徽電網(wǎng)無功配置原則》中“統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡”的原則，現(xiàn)在最常用的無功補償裝置有以下三種：

（1）調節(jié)發(fā)電機的機端電壓

在各種調節(jié)方法中，調節(jié)發(fā)電機機端電壓應放在首位，因為調節(jié)發(fā)電機機端電壓不需要任何經濟手段并且是最直接有效的調壓方法，合理的調節(jié)發(fā)電機機端電壓可減輕其他調壓措施的負擔。

（2）調節(jié)變壓器的變比

使用變壓器的變比調壓，只允許電力系統(tǒng)無功功率水平比較高，局部電壓較低時進行，故調節(jié)變壓器變比有調節(jié)次數(shù)的限制，不宜調節(jié)過頻繁。

（3）投切無功補償裝置

對于無功功率不足的系統(tǒng)，首先要增加無功功率的電源，如采用并聯(lián)電容器、調相機或靜止無功補償器等。因投入無功補償裝置可使母線電壓升高，故無功補償裝置也有切投次數(shù)的限制，不宜投切過頻繁。

考慮到調節(jié)變壓器變比和投切無功補償裝置對變電站高壓母線電壓的影響，為使宿州電網(wǎng)保持良好的穩(wěn)定性和較高的電能質量，現(xiàn)制定“九區(qū)圖”進行優(yōu)化并控制，如下：

其中U上為電壓合格范圍內的上限，U下為電壓合格范圍內的下限，cos上為功率因數(shù)的上限值，cos下為功率因數(shù)的下限值。

根據(jù)電壓U和功率因數(shù)cos的值對應在“九區(qū)圖”中的區(qū)，就能通過無功補償裝置很好的進行電壓調節(jié)及無功優(yōu)化，“九區(qū)圖”對宿州地區(qū)電網(wǎng)合理的利用無功裝置來優(yōu)化無功及節(jié)能降損起到了很好的指導作用。

4、結論

電力系統(tǒng)無功優(yōu)化是在有功負荷、有功電源及有功潮流分布已給定的情況下，通過調節(jié)發(fā)電機的機端電壓、調節(jié)變壓器的變比及切投無功補償裝置等方法來滿足電力系統(tǒng)無功負荷的需求，通過無功優(yōu)化，可以給電網(wǎng)的運行帶來以下好處：（1）使電網(wǎng)各點電壓在允許的范圍內，從而保證電網(wǎng)供電的電能質量；（2）減少電網(wǎng)的運行損耗，節(jié)約電能，提高電網(wǎng)運行的經濟性；（3）使電網(wǎng)的無功潮流減少并合理分布，減輕線路、變壓器及用電設備的負荷；（4）改善電網(wǎng)的安全性，減少事故發(fā)生率。

但在實際操作中，發(fā)現(xiàn)在進行無功補償?shù)耐瑫r，如補償過度，則會引起變壓器二次側電壓升高，導致電力線路及電容器自身的損耗增加，甚至引起無功倒送，增加變壓器損耗和電容器的有功損耗，

所以，從地區(qū)電網(wǎng)全網(wǎng)的層面出發(fā)研究電壓無功優(yōu)化控制的重要性日益凸顯。如何使系統(tǒng)運行的安全性和經濟性完美的結合在一起，是電力工作者需要面對的嚴峻課題。

參考文獻

[1]孫紅梅，吳婷婷.淺談電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補償[J].科技博覽，2010（27）：75

[2]時丕軍.淺談電網(wǎng)無功優(yōu)化與節(jié)能降損[J].中國產業(yè)，2010（6）：65-66

作者簡介

朱曉露（1986-），女，湖北宜昌人，宿州供電公司調控中心二次專責，主要從事電力系統(tǒng)保護整定、無功優(yōu)化和潮流分析工作。

曹飛翔（1984-），男，安徽宿州人，本科，宿州供電公司電力工程師，主要從事變電設備電氣試驗、化驗技術工作。