淺析電網(wǎng)調(diào)度工作中無功電壓調(diào)整的應(yīng)用研究

【摘要】電壓是衡量電能質(zhì)量的基本指標(biāo)之一，進(jìn)行電壓調(diào)整，確保電壓質(zhì)量是調(diào)度員的主要任務(wù)之一。本文詳細(xì)闡述了電壓調(diào)整的方式、方法及在電網(wǎng)調(diào)度工作中實(shí)際應(yīng)用及注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】電壓調(diào)整；調(diào)度運(yùn)行；無功分布；控制措施；調(diào)整方法

1.電力系統(tǒng)調(diào)壓方式

1.1逆調(diào)壓方式。負(fù)荷高峰時(shí)，提高系統(tǒng)電壓中樞點(diǎn)電壓以補(bǔ)償線路上增加的電壓損失，負(fù)荷低谷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓至額定電壓以防止受端電壓過高。供電線路較長、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)宜采用這種調(diào)壓方式。

1.2順調(diào)壓方式。所謂順調(diào)壓方式，就是高峰負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓略低，低谷負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓略高。與逆調(diào)壓相對，對供電線路不長、負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)可以采用順調(diào)壓方式。

1.3常調(diào)壓方式。介于逆調(diào)壓與順調(diào)壓兩種情況之間的中樞點(diǎn)，可采取常調(diào)壓方式，即不必隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)電壓即可保證負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量。

2.電壓調(diào)整的措施及方法

2.1增減無功功率進(jìn)行調(diào)壓。電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無功功率的平衡。系統(tǒng)中無功出力應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功率的需求，否則電壓就會偏離額定值。

2.1.1發(fā)電機(jī)調(diào)壓。發(fā)電機(jī)調(diào)壓是通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流改變無功功率出力來實(shí)現(xiàn)的，同步發(fā)電機(jī)可在額定電壓的95%～105%范圍內(nèi)保持以額定功率運(yùn)行，也就是發(fā)電機(jī)保持同樣出力的情況下，可以在10%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓。在發(fā)電機(jī)不經(jīng)變壓器升壓就向用戶供電的簡單系統(tǒng)中，如果線路不是很長、線路上電壓損耗不是很大的情況下，只通過改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，改變其母線電壓就可以將電壓調(diào)整到合格的范圍。但是在發(fā)電機(jī)經(jīng)過多級變壓器變換電壓向遠(yuǎn)方供電的情況下，末端電壓隨著負(fù)荷的改變可能產(chǎn)生20%的電壓變化，僅依靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓顯然不能保證這部分用戶的電能質(zhì)量。在各種調(diào)壓措施中，最直接最經(jīng)濟(jì)的手段是利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，因?yàn)椴捎眠@種調(diào)壓手段不需要增加額外投資，所以應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用。

2.1.2同步調(diào)相機(jī)調(diào)壓。同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù)荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。它能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。┑臒o功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，因而調(diào)節(jié)性能較好。但因其是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，有功功率損耗大，投資費(fèi)用也大。宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)。

2.1.3并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器調(diào)壓。并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器電容器可以根據(jù)需要連接成組，可以分組集中使用，又可以分散安裝，就地平衡無功，從而減少功率損耗和電壓損耗，且投資費(fèi)用小，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小，維護(hù)也方便。缺點(diǎn)是采用此方法調(diào)節(jié)電壓，通常電壓曲線不平滑，需要掌握好投退的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

2.1.4靜止補(bǔ)償器調(diào)壓。靜止補(bǔ)償器是一種可控的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，其特點(diǎn)是將可控的電抗器與電容器并聯(lián)使用，電容器發(fā)出無功，電抗器吸收無功功率，根據(jù)無功負(fù)荷的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保持母線電壓的穩(wěn)定。

2.2改變有功和無功的分布進(jìn)行調(diào)壓。改變變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)壓，正常情況下，變壓器的分接開關(guān)均在高壓側(cè)，當(dāng)改變變壓器分接頭的位置時(shí)可以改變不同電壓等級電網(wǎng)間的無功流動(dòng)方向和發(fā)電機(jī)無功輸出大小，從而達(dá)到調(diào)整電壓的目的。此種方法比較簡單方便，既不需要增加設(shè)備又不需要增加費(fèi)用。但是只有當(dāng)無功充足時(shí)，用改變變壓器變比調(diào)壓才會有效，當(dāng)系統(tǒng)無功不足時(shí)，必須先增設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備。若在無功不足時(shí)調(diào)節(jié)變壓器分接頭升壓，可能引起整個(gè)系統(tǒng)電壓的“崩潰”。

2.3改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行調(diào)壓。例如增大導(dǎo)線截面積減小電阻、改變網(wǎng)絡(luò)接線方式（投入或切除部分變壓器或輸電線路）、減小線路電抗（裝設(shè)串聯(lián)電容器、采用分裂導(dǎo)線）等。

3.保山電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)及無功電壓分布情況

保山電網(wǎng)地處主網(wǎng)末端，僅通過兩回220kV線路與省網(wǎng)主網(wǎng)連接，通過9條110kV聯(lián)絡(luò)線與地方電網(wǎng)相連，網(wǎng)內(nèi)電源主要以水電為主，部分企業(yè)有自備電廠，網(wǎng)內(nèi)小水電多為徑流電站，出力受河流來水、季節(jié)、天氣等因素影響較大，調(diào)節(jié)能力差。在枯期地區(qū)用電負(fù)荷不足部分需從省網(wǎng)下網(wǎng)補(bǔ)充，在汛期水電大發(fā)期間，富裕小水電出力不能就地消納，盈余部分需通過主網(wǎng)通道外送，電網(wǎng)由受端變?yōu)殡娋W(wǎng)送端。保山電網(wǎng)工業(yè)用電負(fù)荷占全社會用電負(fù)荷80%左右，而工業(yè)負(fù)荷又以硅冶煉行業(yè)為主導(dǎo)，啟停爐時(shí)負(fù)荷波動(dòng)大，無功功率波動(dòng)比較明顯。

由于保山電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及負(fù)荷特點(diǎn)，加之保山地方電網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備配置不合理，給地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度員電壓調(diào)整帶來一定難度，主要表現(xiàn)在兩方面：一方面為汛期夜間線路輕載運(yùn)行時(shí)電壓偏高問題突出，汛期地方電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)小水電出力大幅度增加，聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷較輕，硅爐出爐時(shí)，無功功率大量盈余導(dǎo)致電壓短時(shí)升高，經(jīng)常出現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備全部退出運(yùn)行，網(wǎng)內(nèi)機(jī)組全部進(jìn)相運(yùn)行電壓偶有越上限情況。另一方面枯期高峰時(shí)段電壓偏低現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，枯期時(shí)地方電網(wǎng)小水電無功出力嚴(yán)重不足，網(wǎng)內(nèi)無功補(bǔ)償設(shè)備配置不均衡，經(jīng)常出現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備全部投入運(yùn)行，負(fù)荷側(cè)電壓仍不能滿足用戶需求。

4.保山電網(wǎng)電壓調(diào)整措施方法及注意事項(xiàng)

針對電網(wǎng)無功功率目前仍不能實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)就地平衡，電壓越限情況時(shí)有發(fā)生的現(xiàn)狀，在無功電壓管理方面采取以下措施：（1）加強(qiáng)對電能質(zhì)量的宣傳工作，加大對無功電壓管理人員的培訓(xùn)力度，配合做好無功電壓管理工作；（2）結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際，合理配置無功補(bǔ)償裝置，并加強(qiáng)維護(hù)，以保證裝置的可用率，以提高電壓調(diào)整能力；（3）持續(xù)開展機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)工作，督促水電機(jī)組完成進(jìn)相實(shí)驗(yàn)，確保小水電進(jìn)相運(yùn)行參與調(diào)壓；（4）隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，負(fù)荷需求持續(xù)增加，可在變電站裝設(shè)VQC裝置進(jìn)行輔助調(diào)壓。

在實(shí)際調(diào)度運(yùn)行工作中盡力做到無功合理分布，減少無功長距離穿越，采用以下方法進(jìn)行電壓調(diào)整：（1）嚴(yán)格控制110kV聯(lián)絡(luò)線向主網(wǎng)倒送無功；（2）在兼顧無功就地平衡的情況下，有效利用發(fā)電機(jī)輔助調(diào)壓；（3）優(yōu)先投退站內(nèi)并聯(lián)電容器或并聯(lián)電抗器進(jìn)行調(diào)壓；（4）調(diào)整主變分接頭檔位，改善主變高、低壓側(cè)電壓匹配；（5）跟蹤大用戶負(fù)荷啟停，同步投切電容器，避免電壓大幅波動(dòng)；（6）由于系統(tǒng)原因?qū)е?10kV系統(tǒng)母線電壓難以控制時(shí)，匯報(bào)省調(diào)進(jìn)行調(diào)整；（7）分合空載線路斷路器，利用空載線路充電功率進(jìn)行調(diào)壓。

調(diào)度員在日常工作中進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)應(yīng)注意以下問題：（1）生產(chǎn)、生活、天氣變化等因素對負(fù)荷及電壓水平的影響（如節(jié)假日，用電負(fù)荷相對較輕，系統(tǒng)電壓水平相應(yīng)抬高）；（2）系統(tǒng)運(yùn)行方式變化對電壓的影響（如500/220kV主網(wǎng)斷環(huán)點(diǎn)設(shè)在大理電網(wǎng)時(shí)，保山電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓在224～228kV之間，而斷環(huán)點(diǎn)設(shè)在德宏電網(wǎng)時(shí)，220kV系統(tǒng)電壓在228～232kV之間，兩種運(yùn)行方式下電壓相差4kV）；（3）網(wǎng)內(nèi)水電機(jī)組的開停機(jī)對電壓的影響（如夜間低谷時(shí)段電壓偏高，機(jī)組按大方式運(yùn)行，有利于將電壓控制在合格范圍）。

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