變電站電壓調(diào)節(jié)調(diào)整方法研究

姜文輝

摘要：我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和能源供應(yīng)的日益緊張，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率提出了更高的要求。電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率取決于其運(yùn)行功率的合理與否，其控制中心為變電站，控制方法主要是通過(guò)調(diào)節(jié)電壓來(lái)改變電力系統(tǒng)的負(fù)荷，使其達(dá)到運(yùn)行最優(yōu)化，這也就是說(shuō)，科學(xué)地對(duì)變電站電壓調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，是提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要措施。為此，對(duì)變電站電壓調(diào)節(jié)的基本原理和基本原則進(jìn)行分析，并研究了幾種調(diào)整變電站電壓的方法。

關(guān)鍵詞：變電站；電壓調(diào)節(jié)；基本原理；基本原則；調(diào)整方法

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.123

電力系統(tǒng)的運(yùn)行并不是一成不變的，其終端用電的時(shí)間、數(shù)量和功率都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整體負(fù)荷造成影響，在出現(xiàn)負(fù)荷變化時(shí)，如果不能及時(shí)做好電壓調(diào)整工作，就會(huì)給電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生故障或者出現(xiàn)大量的能源浪費(fèi)，嚴(yán)重降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率。因此，加強(qiáng)對(duì)變電站電壓調(diào)節(jié)調(diào)整方法的研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1變電站電壓調(diào)節(jié)的基本原理

電壓作為衡量電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定的重要指標(biāo)，其質(zhì)量高低會(huì)受到許多因素的影響，其中，無(wú)功就是較為突出的因素。無(wú)功功率的平衡是保證電壓質(zhì)量的必要條件，也就是說(shuō)，要確保電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中任何時(shí)間和負(fù)荷狀態(tài)下，其所產(chǎn)生的總無(wú)功與無(wú)功負(fù)荷和損耗之間是平衡的，故而，在變電站電壓調(diào)節(jié)中，也需要遵循這一點(diǎn)。

變電站電壓調(diào)節(jié)可簡(jiǎn)化為圖1所示，其中b點(diǎn)電壓為需調(diào)整電壓，K1和K2表示的分別是升壓和降壓器的變比值，R為變壓器和線路的總電阻，X是變壓器和線路的總電抗，其關(guān)系為：Vb=（VGK1-ΔV）*K2≈（VG-（PR+QK）/V）*K2，由此可知，為改變b點(diǎn)電壓，可以通過(guò)改變K2、去除負(fù)荷和變化無(wú)功值的方法。

2變電站電壓調(diào)節(jié)的基本原則

為保證變電站電壓調(diào)節(jié)的及時(shí)、科學(xué)和有效，必須掌握相應(yīng)的基本原則，以避免在電壓調(diào)節(jié)操作時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，引起電網(wǎng)電壓崩潰或者其他安全事故等問(wèn)題，有效提高變電站電壓調(diào)節(jié)的安全。其原則主要有以下兩方面：

首先，詳細(xì)了解變電站的具體情況，對(duì)變電站電壓的上限值和下限值做到熟練掌握，以保證能及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站電壓超出規(guī)定的變化，做出合理的應(yīng)對(duì)。通常而言，在變電站電壓等級(jí)為220kV時(shí)，母線電壓的不同其誤差的范圍也有著區(qū)別，比如110kV母線，其偏差值在-3.3到+7.7kV之間，而對(duì)于10kV的母線，其所出現(xiàn)的偏差不能超出0-0.7kV的范圍。

其次，按照投退管理的原則來(lái)使用補(bǔ)償電容器的方式，在保證母線電壓值沒(méi)有超出規(guī)定偏差范圍的前提下，通過(guò)加減電容器來(lái)平衡無(wú)功功率，在此過(guò)程中，最大可能的提高電壓，但不能使其超出規(guī)定電壓值。按照電網(wǎng)用電的規(guī)律，通常而言，用電的高峰期集中在7：00—23：00之間，此時(shí)應(yīng)向電力系統(tǒng)中加入電容器組，而用電低谷期的（23：00—次日7：00），需要及時(shí)將電容器組退出。

3變電站電壓調(diào)整的方法

根據(jù)變電站電壓調(diào)節(jié)的原理可知，其調(diào)整方法主要有以下四種途徑。

3.1使用變壓器分接頭來(lái)調(diào)整電壓

此方法主要借助有載調(diào)壓變壓器，適用于電力系統(tǒng)無(wú)功功率充足的情形下，其優(yōu)點(diǎn)在于方法較為靈活，且能夠大范圍的增加或降低電壓。在使用此法調(diào)整變電站電壓時(shí)，有載變壓器發(fā)揮的作用在電壓不同的兩側(cè)各有不同，高低兩側(cè)分別可視為并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器，而在調(diào)整分接頭位置的過(guò)程中，會(huì)使變壓器的變比發(fā)生改變，進(jìn)而引起電路中的并聯(lián)阻抗變化，從而達(dá)到調(diào)整變壓器兩側(cè)電力系統(tǒng)電壓的目的。

此方法的弊端遇到大幅度的電壓波動(dòng)時(shí)，其會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面作用。究其原因，是由于當(dāng)電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，尤其是在用戶總電壓超出電路規(guī)定負(fù)荷值時(shí)，有載變壓器分接頭的自動(dòng)調(diào)整會(huì)逐漸將用戶側(cè)的高電壓恢復(fù)至正常，但會(huì)使電路電流和電壓降同時(shí)增大，增加了電網(wǎng)的無(wú)功功率消耗。若是此時(shí)無(wú)足夠的無(wú)功功率補(bǔ)充，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)電壓持續(xù)降低問(wèn)題，如此一來(lái)，就使得有載變壓器兩側(cè)電壓始終維持在非正常狀態(tài)，分接頭也就處在不斷運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，這種惡性循環(huán)下，增大了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的難度，處置不當(dāng)就容易導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的電壓發(fā)生崩潰。

3.2并聯(lián)變電站的電容器組調(diào)整電壓

電容器和電抗器是電力系統(tǒng)中能夠?qū)o(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償或吸收的重要設(shè)備，通過(guò)兩者間的配合使用，能夠達(dá)到調(diào)整電網(wǎng)電壓的功能。以降壓變電站的并聯(lián)電容器方式為例，其具體操作和原理如圖2所示，其中，U1和U2分別為高壓和低壓母線的電壓，k代表變壓器的變比值，P+jX、P+jQ分別為電路和變壓器的等值阻抗、電路的負(fù)荷功率，Qc代表著補(bǔ)償電容的容量。

在初始狀態(tài)下，U1和U2之間的關(guān)系如下，其中是變電站低壓母線電壓中屬于高壓側(cè)的部分，U1=U2+（PR+QX）/U2；在加入補(bǔ)償電容ΔQc后，其也會(huì)增加電壓ΔU，兩者間關(guān)系為U1=U2+ΔU+（PR+QX-ΔQcX）/ΔU+U2，根據(jù)上述兩個(gè)公式可知，ΔU=U2*ΔQc/Sk（1），其中Sk是短路容量。根據(jù)公式（1）中三者之間的關(guān)系可知以下結(jié)論，在變壓器電壓調(diào)整中，通過(guò)加入電容的方法，來(lái)補(bǔ)償用電戶負(fù)荷側(cè)的無(wú)功消耗，來(lái)增高電網(wǎng)的電壓值，從而降低高壓側(cè)的需要的無(wú)功功率；而減少電容，則會(huì)降低整個(gè)電網(wǎng)的電壓值，進(jìn)而增大了高壓側(cè)需要的無(wú)功功率。在實(shí)際操作過(guò)程中，使用此種方法進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)時(shí)，通常最先考慮電壓質(zhì)量，然后再綜合考慮滿足電壓和無(wú)功的需求。

3.3通過(guò)低壓減載裝置進(jìn)行電壓調(diào)整

低壓減載裝置也是一種常用的變電站電壓調(diào)整設(shè)備，通常適用于負(fù)荷較重的電網(wǎng)中。低壓減載裝置最主要的功能是避免電網(wǎng)在負(fù)荷增加過(guò)程中，受其它因素影響出現(xiàn)電壓大幅度降低而造成電網(wǎng)電壓崩潰的問(wèn)題，其作用原理是通過(guò)根據(jù)采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并將其與設(shè)定的值進(jìn)行比較，以判斷電網(wǎng)電壓狀態(tài)，進(jìn)而做出相應(yīng)的反應(yīng)，比如在出現(xiàn)低壓時(shí)，將電網(wǎng)中的部分線路切除，從而達(dá)到恢復(fù)電網(wǎng)電壓的目的。

3.4多種變電器調(diào)壓方式聯(lián)合運(yùn)用

由上述可知，三種調(diào)節(jié)方法都在使用范圍、功能上和延時(shí)性上存在著一定缺陷，單純的使用一種方法難以完全滿足變壓器電壓調(diào)整的需求，所以可以通過(guò)三種調(diào)壓方式配合運(yùn)用的方法來(lái)對(duì)變壓器電壓進(jìn)行調(diào)整。有載調(diào)壓變壓器只限于無(wú)功功率平衡條件下，且多應(yīng)用于110kV和以上的變壓器中；并聯(lián)電容器的方法能夠通過(guò)發(fā)生感性無(wú)功功率的方式來(lái)達(dá)到提升電網(wǎng)電壓的目的，但無(wú)法利用此方式對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行降壓，多運(yùn)行于大負(fù)荷狀態(tài)的電網(wǎng)。當(dāng)這兩種方法都無(wú)法完成變壓器調(diào)壓任務(wù)時(shí)，再利用減載裝置來(lái)對(duì)變電站進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。

4結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和對(duì)電力需求的不斷增加，促使我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)朝著復(fù)雜化和電壓等級(jí)提高的方向發(fā)展，給其變電站電壓調(diào)節(jié)調(diào)整造成了極大的困難，因此，必須對(duì)變電站電壓調(diào)節(jié)調(diào)整方法進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電壓的科學(xué)有效調(diào)整，從而保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和高效，為社會(huì)生活的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供良好支持。

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