電網(wǎng)調(diào)度運行中無功功率和電壓問題的探討

李 諄（國網(wǎng)湖南省電力公司衡陽供電分公司，湖南衡陽421001）

電網(wǎng)調(diào)度運行中無功功率和電壓問題的探討

李 諄（國網(wǎng)湖南省電力公司衡陽供電分公司，湖南衡陽421001）

在電網(wǎng)運行過程中，需具備一定的無功功率儲備，以確保事故后的系統(tǒng)電壓大于規(guī)定的最低限制值，這對預(yù)防電壓崩潰事故具有重要作用?；诖耍疚闹饕獙﹄娋W(wǎng)調(diào)度運行中無功功率和電壓相關(guān)問題進(jìn)行探討，以確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

電網(wǎng)調(diào)度運行；無功功率；電壓

1 引言

電網(wǎng)調(diào)度中應(yīng)具有充足的無功功率電源來滿足用戶與網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)要求，電網(wǎng)調(diào)度運行中，無功功率平衡主要是指在一定結(jié)點電壓下的平衡，若無功功率電源不足的話，將會導(dǎo)致節(jié)點電壓不斷下降。加強(qiáng)對其無功功率及電壓的有效控制，對保障電網(wǎng)的正常運行具有重要意義。

2 電網(wǎng)調(diào)度中無功補(bǔ)償設(shè)備的配置

在電網(wǎng)調(diào)度運行中，有必要安裝一些無功補(bǔ)償設(shè)備，以實現(xiàn)對電網(wǎng)中電壓的有效控制。在選擇無功補(bǔ)償設(shè)備的過程中，應(yīng)對設(shè)備的安裝地點、運行性能、容量等進(jìn)行合理選擇，并對其可能出現(xiàn)的運行方式進(jìn)行分析，使其能更好的滿足電網(wǎng)電壓的控制需求。在電網(wǎng)調(diào)度實際運行過程中，對于系統(tǒng)中的某一點來說，若其具有高水平的短路容量，即在該點上投入負(fù)荷電壓的波動較??；若應(yīng)用容量大小相同的補(bǔ)償設(shè)備對其實施補(bǔ)償，則該點的短路電流水平值在不斷降低，即說明其補(bǔ)償效果良好，這種情況下，該點應(yīng)實施無功補(bǔ)償。

電壓調(diào)節(jié)是電網(wǎng)調(diào)度運行中的重點內(nèi)容，當(dāng)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用在電網(wǎng)運行中時，會導(dǎo)致補(bǔ)償裝置安裝地點的電壓值發(fā)生變化，這種情況下，電源間的負(fù)荷及電勢角也會隨之變化，因此，為了確保所得數(shù)值的準(zhǔn)確性，應(yīng)在相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)則中，對其進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計與分析。無功電流配置及電壓調(diào)節(jié)設(shè)備需注意以下方面的問題：①確保每個符合區(qū)域各自具備較強(qiáng)的無功補(bǔ)償及調(diào)節(jié)能力，以更好的適應(yīng)地區(qū)負(fù)荷所出現(xiàn)的變化，另外，在實際應(yīng)用中，不允許利用傳輸阻抗來完成高壓網(wǎng)的無功輸送；②相關(guān)設(shè)備需具備充足的補(bǔ)償容量及較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，以確保系統(tǒng)在各個運行條件均能安全穩(wěn)定的運行；③相關(guān)設(shè)備需具備充足的無功備用量，以便在事故發(fā)生后，各個點系統(tǒng)的電壓能滿足相關(guān)要求。

3 無功功率平衡

電網(wǎng)運行中，系統(tǒng)電壓水平與平衡水平是呈正比的，平衡水平高低的判斷標(biāo)準(zhǔn)是以穩(wěn)態(tài)電壓水平來體現(xiàn)的，每個電網(wǎng)都有自身正常和事故后的電壓標(biāo)準(zhǔn)。比如，某電網(wǎng)中系統(tǒng)最高允許長期運行電壓受設(shè)備絕緣水平（CVT）和變壓器飽和程度的限制，500kV電壓為525kV，系統(tǒng)最低運行電壓決定于系統(tǒng)穩(wěn)定的需要、有載調(diào)壓變分頭范圍的要求及廠用電的制約。

為了在可能出現(xiàn)的方式下（包括規(guī)定事故后），保持運行中所有輸電線路都有一定的穩(wěn)定裕度，要求各樞紐變電站高于最低電壓水平或具有備用無功容量。對無功備用問題，可與有功備用進(jìn)行比較：某電網(wǎng)有專門的機(jī)構(gòu)對每日的有功進(jìn)行分析，并將調(diào)頻、調(diào)峰和備用容量考慮在內(nèi)，同時還在網(wǎng)內(nèi)裝有當(dāng)大功率缺額時的低周減載裝置，前者保證電網(wǎng)頻率質(zhì)量，后者防止頻率崩潰。從電網(wǎng)特性這一角度來說，頻率和電壓最大的不同在于：頻率是全網(wǎng)一致的，網(wǎng)中任一點有功出力和有功負(fù)荷的變化均會對電網(wǎng)頻率產(chǎn)生影響，而電壓則是區(qū)域性的，各點無功出力和無功負(fù)荷的變化對電壓變化的影響主要是就地的，因此，需實行分層、分區(qū)安排和調(diào)節(jié)，使無功出力和無功負(fù)荷就地平衡。而某電網(wǎng)的實際情況是電力供不應(yīng)求，不利于電網(wǎng)無功電壓的調(diào)整。

由于遠(yuǎn)距離傳輸無功會產(chǎn)生較大的無功損耗和有功損耗，因此電網(wǎng)無功補(bǔ)償宜實行分層分區(qū)就地平衡原則。所謂分層主要是指各電壓層間的無功平衡，盡可能減小層間的無功串動，以減少通過主變傳輸無功時的大量消耗。所謂分區(qū)主要是指110kV以下的供電，實現(xiàn)無功分地區(qū)就地平衡；對于220kV以上主網(wǎng)，特別是500kV網(wǎng)，因其通過全網(wǎng)大部分電力，所以搞好它的平衡對獲取巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

4 有載調(diào)壓變分頭調(diào)整

變壓是消耗無功的主要設(shè)備，除了空載無功損耗以外，在進(jìn)行功率傳輸?shù)倪^程中，可通過串聯(lián)阻抗產(chǎn)生一定損耗，因此，在電網(wǎng)調(diào)度運行過程中，應(yīng)盡量避免通過變壓器進(jìn)行大量無功的傳送，特別是在變壓器短路阻抗值較大的情況下，因此，應(yīng)對變壓器受電功率因數(shù)進(jìn)行有效控制。

對有載調(diào)壓變壓器，改變分頭是調(diào)壓的一種手段，但其只有在系統(tǒng)具備足夠的無功前提下，才能在通過變壓器傳輸不同功率時，對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，但仍不能改變系統(tǒng)無功需求的平衡狀態(tài)，若系統(tǒng)無功缺額較大的話，由于要保持低壓側(cè)的電壓水平而調(diào)分頭，這種情況下，則會將無功缺額全部轉(zhuǎn)嫁到高壓網(wǎng)上，使主網(wǎng)電壓嚴(yán)重下降。因此，對有載調(diào)壓變調(diào)分頭應(yīng)有一定的限制規(guī)定：①高壓側(cè)（220kV）電源電壓大于95%的額定電壓時，可按變壓器受電功率因數(shù)對其進(jìn)行掌握，高峰時受電功率因數(shù)應(yīng)大于0.95，低谷時受電功率因數(shù)可小于0.98，先對受電功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在合格后再調(diào)變壓器分頭；②當(dāng)高壓側(cè)電源電壓小于95%的額定電壓時，應(yīng)投入電容器，同時停止分頭的調(diào)整。

5 電網(wǎng)調(diào)度運行系統(tǒng)的電壓控制

在電網(wǎng)調(diào)度運行過程中，應(yīng)對電壓實施統(tǒng)一的調(diào)度分級管理，變電站、發(fā)電廠等在運行過程中，應(yīng)依據(jù)相關(guān)調(diào)度部門所給定的電壓曲線來進(jìn)行有效的監(jiān)測與調(diào)整，保證變壓器受電功率因素、發(fā)電功率因素、母線電壓等處于合理范圍，相關(guān)調(diào)度部門應(yīng)依據(jù)高壓母線電壓曲線帶形式下達(dá)相關(guān)的電壓控制曲線，以便于對電網(wǎng)中的控制點及中樞點進(jìn)行有效控制。在實際應(yīng)用中，應(yīng)注意以下幾點：①根據(jù)逆調(diào)壓原則，在電壓允許偏差范圍內(nèi)，確保高峰時電壓值高于低谷時；②將電網(wǎng)的下一級網(wǎng)絡(luò)電壓控制在額定電壓所允許的偏差范圍內(nèi)；③在確保電力網(wǎng)絡(luò)安全可靠運行的同時，還應(yīng)加大對其的資金投入力度；④將現(xiàn)有補(bǔ)償設(shè)備、調(diào)壓設(shè)備等設(shè)備所具備的調(diào)壓功能充分發(fā)揮出來。

調(diào)度部門除對所屬發(fā)電廠、變電站進(jìn)行電壓的調(diào)整、監(jiān)督和指揮外，調(diào)度部門之間（主網(wǎng)調(diào)度與地區(qū)網(wǎng)調(diào)度）在電網(wǎng)電壓管理方面也應(yīng)建立明確的分工關(guān)系。這種分工關(guān)系主要是指電網(wǎng)主網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)間的無功電力交換和保證母線電壓水平的分工關(guān)系，表示主網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)調(diào)度電網(wǎng)間無功功率交換的指標(biāo)是變壓器受電功率因數(shù)，在對其進(jìn)行實時監(jiān)視的同時，還應(yīng)按規(guī)定的交換基本原則將其控制在合理范圍內(nèi)：高峰負(fù)荷時，主網(wǎng)變電站二次側(cè)受電功率因數(shù)大于0.95；低谷負(fù)荷時，主網(wǎng)變電站二次側(cè)受電功率因數(shù)小于0.98。

6 結(jié)語

綜上所述，電網(wǎng)調(diào)度運行過程中會受到各種因素的影響，極易導(dǎo)致各種故障的出現(xiàn)，對電網(wǎng)的正常運行差生影響，做好電網(wǎng)調(diào)度運行過程中的無功功率補(bǔ)償及電壓控制是十分重要及必要的，這對保障電網(wǎng)調(diào)度的穩(wěn)定安全運行具有積極作用。

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TM73

A

2095-2066（2016）33-0037-02

2016-11-12

李 諄（1984-），男，工程師，本科，主要從事電網(wǎng)調(diào)度控制運行工作。