春節期間電網無功電壓與功率因數的控制分析與研究論文

2021-07-03 論文

　　1.引言

　　電壓、頻率、波形是電能質量的三要素，而電壓又與電力系統中的無功功率密切相關。

　　某地區是國家AAAAA級風景旅游區，同時該地區電網是典型的受端網絡，80%的負荷由周邊7座500kV變電站受入。城區電纜覆蓋率高達83%，低谷負荷期間，電纜產生大量容性無功，致使地區整體電壓偏高，功率因數難以控制在合格范圍。

　　2.現狀調查

　　某地區正常網供負荷大約為800萬千瓦，隨著工廠企業逐步停工，地區網供負荷逐步下降。2014年1月29日，地區網供負荷已下降至390萬千瓦，春節期間負荷將進一步下降，2月1日（大年初二），地區網供負荷將達到全年最低點220萬千瓦左右，約為正常負荷的30%。

　　負荷的大幅下降，導致地區電網220kV母線電壓超233kV，按照地區功率因數考核規定，當220kV母線電壓在233kV～236kV之間，功率因數應控制在0.94～0.97。 2014年春節期間省公司將繼續采用負荷功率因數考核管理辦法，主要內容包括：

　　（1）功率因數考核關口為單座220kV變電站主變高壓側總加值。

　　（2）關口無功不得向上級系統倒送。

　　（3）關口功率因數需全天控制在0.97以下。

　　3.采取措施

　　3.1 220kV無載調壓變壓器分接頭調整

　　春節期間是全網電壓最高時段，受可靠性指標影響，地區將不安排220kV無載調壓變壓器分接頭調整檔位，各無載調壓變壓器下送的110kV和35kV變電所低壓側母線電壓依靠其主變有載開關調整。同時需要加強對無功電源的管理和輸變電設備的監視，來保證部分電壓偏高的無載主變電壓質量。

　　3.2 電抗器和電容器投切

　　3.2.1電抗器：

　　地區各220kV、110kV變電站電抗器春節前集中投運一批電抗器（目前地區電抗器總容量已達81萬千乏，接近全省的一半）并完成集中消缺工作，確保春節期間電抗器能正常使用，按要求投入運行。同時要求客戶中心安排用戶電抗器投入運行。

　　3.2.2電容器：

　　原則上，所有地區配網的電容器裝置在春節期間全部停用。春節期間用戶的容性無功補償裝置原則也應全部停用，如確需在春節期間組織生產，應根據電壓情況及時正確投切，停產用戶的無功補償裝置要一律退出，要求地區及各縣（市）供電公司及時通知用戶在節前做好電容器停用工作，春節后根據負荷、功率因數實際情況（要求功率因數低負荷時不高于0.95）逐步投入運行。

　　3.3 停役輕載主變和充電功率較大的110kV電纜

　　地區調度應根據負荷情況，做好輕載主變停用，春節前共完成17座110kV輕載主變停役。

　　市區電纜覆蓋率高，在低負荷期間將向系統倒送無功，致使系統電壓偏高。春節期間共停役110kV輕載電纜16條次，約減少無功50MW。

　　3.4 地方電廠出力控制

　　3.4.1市區及各縣（市）供電公司須嚴格控制小火電出力。春節期間，燃油機組及不供熱的燃煤機組一律調停；供熱機組嚴格按以熱定電方式運行，并嚴格控制無功，要求功率因數不低于0.98。對不按規定調停的機組，調度要求機組解列，直至拉停并網線路。

　　3.4.2對于地區電網水電站：

　　春節期間根據來水情況，機組進相運行。進相運行工況根據各機組進相曲線運行，原則上進相運行深度功率因數小于-0.97以下（吸收的無功為有功出力四分之一以上占比）。若發電機組不能進相運行，則機組不能發電。

　　3.4.3地區及各縣（市）供電公司熱電機組仍需以熱定電方式發電，有進相運行條件的機組在春節期間需進相運行，原則上進相運行深度功率因數小于-0.97以下。

　　3.5 無功電壓控制系統（AVC）

　　3.5.1春節期間，省調AVC系統將關閉省地互聯，地調AVC系統將獨自運行。

　　3.5.2春節期間地調AVC系統將投入春節小負荷運行模式，接入地調AVC系統的各個變電站（包括市區及各縣（市）供電公司已接入地調AVC的220kV變電站、市區已接入地調AVC系統的110kV、35kV變電站）內未閉鎖的電容器、電抗器將自動投切，主變有載檔位將自動調節，屆時電容器將自動全切除，電抗器將自動全投入，有關運行人員仍需加強電壓監視，同時需加強AVC系統投切及調檔情況監視，若接入地調AVC系統的變電站電容器、電抗器投切及主變調檔出現異常請及時消缺。當220kV變壓器在AVC系統調節主變有載分接頭次數滿的情況下需根據電壓情況及時調整220kV有載分接頭。

　　3.5.3地區及各縣（市）供電公司AVC系統根據電容器全切除、電抗器全投入的春節無功電壓策略投入運行，各個變電站仍需加強電壓監視。

　　3.5.4地區及各縣（市）供電公司及市區未接入AVC系統的變電站、AVC系統已閉鎖投切的變電站或站內新投運未接入AVC系統的無功補償設備由人工實施電容器全切除、正常電抗器全投入的策略，值班人員應加強電壓監視，及時調整有載變壓器的分接頭。各縣（市）調對調度管轄范圍內需調整分接頭的無載主變請及時安排。

　　3.5.5 地區及各縣（市）供電公司需按供電關口將關口功率因數控制在0.96以下。

　　4.控制成效及后續整改措施

　　4.1控制成效

　　考核時間為2014年1月22日～2月6日，對于春節期間同業對標指標電壓全時段控制在233kV以下評判標準。考核期間地區功率因數總合格率為61.307%，電壓標準的總合格率為99.907%，但仍有3座220kV變電站出現長時間無功倒送，且無功倒送量均較大，最大值達到了-10Mvar，2座220kV變電站存在短時無功倒送。

　　從電壓標準統計情況來看，春節期間地區電網220kV母線電壓均控制在233kV以內，較出色的'完成了春節母線電壓控制的任務。

　　從傳統功率因數統計標準可以看出，春節功率因數控制水平較去年基本持平，但是無功倒送點較為集中和突出，單個220kV變電站的倒送量超去年水平。

　　4.2后續整改措施

　　為了在將來的春節能夠更好的控制功率因數，提高合格率，建議采取以下措施：

　　1、對110kV新出電纜線路及線路“上改下”需同步校核無功平衡，及時增裝電抗器。尤其是新出110kV用戶電纜線路，在變電站側需配套增加無功補償裝置。

　　2、從春節及日常功率因數控制角度出發，首先在可能出現無功倒送的部分220kV變電站增裝電抗器。

　　3、春節期間仍需加強對用戶及配網的電容器管理，這是決定春節期間無功情況的關鍵。

　　結束語

　　無功電壓控制既要保證對用戶供電的電壓質量，降低線損，又要保證電網的安全、經濟運行。因此，地區及各縣（市）公司按照無功功率分層分區和就地平衡的原則，合理建設無功電源，強化運行管理，優化無功潮流，使整個地區的無功潮流基本平衡，提高了地區電網的電能質量和經濟運行水平。