王 強(qiáng)，羅魯東，王 萍

（青島供電公司，山東 青島 260001）

0 引言

伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、電網(wǎng)規(guī)模的日趨擴(kuò)大，電能質(zhì)量問題凸顯，新建開發(fā)區(qū)及其新增工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)負(fù)荷大，但因建設(shè)和投產(chǎn)計(jì)劃遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)容量，造成為其建造的大型變電站長時(shí)間低負(fù)載率運(yùn)行，而500 kV、220 kV等高壓線路和電纜線路等充電效應(yīng)強(qiáng)的線路比例逐年增大，由此導(dǎo)致青島電網(wǎng)在負(fù)荷低谷期間經(jīng)常出現(xiàn)電壓水平與功率因數(shù)偏高，進(jìn)而使電能質(zhì)量下降，電網(wǎng)穩(wěn)定水平降低。

山東電力集團(tuán)公司文件《山東電網(wǎng)220 kV主變高壓側(cè)功率因數(shù)管理辦法》明確規(guī)定：1）考核點(diǎn)功率因數(shù)在高峰時(shí)段應(yīng)不小于0.92，在低谷時(shí)段應(yīng)不大于0.98，否則判定該考核點(diǎn)功率因數(shù)不合格；2）220 kV變電站220 kV母線電壓在高峰時(shí)段超過232 kV，該變電站考核點(diǎn)功率因數(shù)應(yīng)不高于0.98，否則不合格；在低谷時(shí)段低于216 kV，該變電站考核點(diǎn)功率因數(shù)應(yīng)不低于0.92，否則不合格。3）地區(qū)月度功率因數(shù)合格率考核標(biāo)準(zhǔn)為95%，每低于考核標(biāo)準(zhǔn)10個(gè)百分點(diǎn)，扣該供電公司1分。為提高青島電網(wǎng)主網(wǎng)電壓質(zhì)量及安全穩(wěn)定水平，改善電能質(zhì)量，完成集團(tuán)公司下達(dá)的任務(wù)，青島地調(diào)在實(shí)踐中探索總結(jié)，采取了一系列措施，通過完善無功裝置管理流程、改進(jìn)無功自動控制系統(tǒng)、調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，提高了青島電網(wǎng)功率因數(shù)合格率。

1 功率因數(shù)合格率現(xiàn)狀分析

根據(jù)集團(tuán)公司文件規(guī)定，考核點(diǎn)的采樣周期為15min，即每天考核96點(diǎn)。按照不合格類型（高峰時(shí)段功率因數(shù)小于0.92、低谷時(shí)段功率因數(shù)大于0.98、高峰時(shí)段220 kV母線電壓超過232 kV時(shí)功率因數(shù)高于0.98、低谷時(shí)段220 kV母線電壓低于216 kV時(shí)功率因數(shù)低于0.92），對青島電網(wǎng)2010年2月份的功率因數(shù)不合格點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示，低谷時(shí)段大于0.98占功率因數(shù)不合格點(diǎn)的絕大部分，此種不合格類型的解決對提高全網(wǎng)功率因數(shù)合格率意義重大。

2 不合格原因分析

2.1 功率因數(shù)調(diào)整裝置

表1 功率因數(shù)不合格調(diào)查表

功率因數(shù)調(diào)整裝置包括10 kV電容器、35 kV電容器及主變調(diào)壓分頭。對隸屬于市區(qū)主要220 kV變電站南京路站系統(tǒng)的無功裝置故障情況進(jìn)行調(diào)查，如圖1所示，可見功率因數(shù)的合格率與無功裝置故障時(shí)間緊密相關(guān)，無功裝置故障時(shí)間長的月份功率因數(shù)合格率也低。

圖1 無功裝置故障時(shí)間與功率因數(shù)合格率變化圖

2.2 技術(shù)手段

青島電網(wǎng)功率因數(shù)的調(diào)整由監(jiān)控人員監(jiān)控，地調(diào)調(diào)度員負(fù)責(zé)調(diào)整，不合格點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與調(diào)整均需人工完成，效率低下。

功率因數(shù)與電壓同屬無功調(diào)整范疇，而青島電網(wǎng)電壓合格率排名常年位居全省前列。其成功經(jīng)驗(yàn)中重要一環(huán)即自動控制系統(tǒng)TOP3000的應(yīng)用，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備合理投切和無功分層就地平衡與穩(wěn)定電壓，實(shí)現(xiàn)主變分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少和電壓合格率最高，網(wǎng)損率最小，但其邏輯中，缺少對功率因數(shù)的控制。依據(jù)電壓管理的經(jīng)驗(yàn)，自動控制系統(tǒng)對合格率的控制很好，如改進(jìn)TOP3000程序邏輯，加入對全網(wǎng)功率因數(shù)的控制，將對合格率的提高大有裨益。

2.3 用電負(fù)荷

新建變電站由于用電負(fù)荷小，功率因數(shù)合格率明顯偏低，且合格率與主變負(fù)載率緊密相關(guān)，以新建220 kV變電站董家站為例，由圖2可見，主變負(fù)載率低的月份功率因數(shù)合格率也低。

圖2 主變負(fù)載率與功率因數(shù)合格率變化圖

3 改進(jìn)措施

3.1 制定無功裝置維護(hù)閉環(huán)管理制度

1）修改無功裝置維護(hù)流程。

無功裝置故障分為軟件（TOP3000）故障和硬件（無功裝置本身）故障。其中軟件故障原因是由于通訊通道等原因造成TOP3000系統(tǒng)下達(dá)命令后，現(xiàn)場設(shè)備未按時(shí)自行，此時(shí)TOP3000自動對設(shè)備進(jìn)行封鎖；硬件故障是電容器本身設(shè)備故障。原維護(hù)流程為：監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)視無功裝置運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)故障后，如軟件故障，將TOP3000中封鎖設(shè)備進(jìn)行解鎖，正常后投入運(yùn)行，如解鎖后系統(tǒng)再次將其封鎖，可判為硬件故障，此時(shí)將故障設(shè)備退出運(yùn)行并通知修驗(yàn)工區(qū)處理，修驗(yàn)工區(qū)處理好后通知監(jiān)控中心恢復(fù)運(yùn)行，全過程均無嚴(yán)格的時(shí)間約束且無專責(zé)人監(jiān)督、缺少考核制度。

對原有流程進(jìn)行修改，增加無功管理專工監(jiān)督環(huán)節(jié)，修驗(yàn)工區(qū)每月匯集整理工作記錄，向無功管理專工匯報(bào)無功裝置維護(hù)情況，監(jiān)控中心每月向無功管理專工匯報(bào)無功裝置運(yùn)行情況，由無功管理專工對監(jiān)控和維護(hù)兩方進(jìn)行考核，責(zé)任到人，建立閉環(huán)管理流程。管理流程如圖3所示。

圖3 無功裝置維護(hù)流程圖

2）制定無功裝置監(jiān)控與維護(hù)規(guī)范及考核辦法。

監(jiān)控中心職責(zé)：監(jiān)視無功裝置日常運(yùn)行情況，記錄裝置異常情況；保證TOP3000系統(tǒng)正常運(yùn)行，及時(shí)對封鎖設(shè)備進(jìn)行解鎖；根據(jù)方式變化，及時(shí)調(diào)整TOP3000中變電站上下級關(guān)系；對故障設(shè)備，及時(shí)通知修驗(yàn)工區(qū)進(jìn)行處理；每月將運(yùn)行記錄匯總報(bào)送無功管理專工。

修驗(yàn)工區(qū)職責(zé)：負(fù)責(zé)公司所轄變電站無功補(bǔ)償和調(diào)壓設(shè)備的日常維護(hù)工作；對無功裝置出現(xiàn)的各種故障及時(shí)處理；每月將維護(hù)和故障處理記錄匯總報(bào)送無功管理專工。

考核標(biāo)準(zhǔn)：無功裝置本身無故障時(shí)，異常封鎖時(shí)間＜15min；運(yùn)行方式變化后，變電站上下級關(guān)系修正時(shí)間＜1 h；無功裝置故障至修復(fù)時(shí)間＜3個(gè)工作日；因缺少備品無法修復(fù)時(shí)的修復(fù)時(shí)間＜10個(gè)工作日。

考核辦法：因監(jiān)控中心未及時(shí)解鎖導(dǎo)致異常封鎖時(shí)間大于15min情況，記責(zé)任事故1次，調(diào)度室績效考核分扣相應(yīng)責(zé)任人1分；因方式變化，變電站上下級關(guān)系修正時(shí)間＞1 h，記責(zé)任事故1次，調(diào)度室績效考核分扣相應(yīng)責(zé)任人1分。

3.2 改進(jìn)無功優(yōu)化系統(tǒng)流程

加入功率因數(shù)合格這一約束條件，形成功率因數(shù)合格和電壓合格兩種約束條件，做到電壓/功率因數(shù)聯(lián)合調(diào)整。在實(shí)踐中，經(jīng)跟蹤觀察，電壓未越限但功率因數(shù)越限情況下，TOP3000繼續(xù)調(diào)整無功裝置運(yùn)行方式，以達(dá)到電壓/功率因數(shù)皆合格。流程如圖4所示。

3.3 調(diào)整運(yùn)行方式

停用負(fù)載率低的變壓器。主變負(fù)載率低、主供市郊且無重要負(fù)荷的變電站，其可靠性需求不高，如220 kV董家站，可停運(yùn)一臺變壓器，以降低空載損耗和充電功率。

負(fù)荷調(diào)接。青島電網(wǎng)110 kV和35 kV網(wǎng)絡(luò)為環(huán)網(wǎng)接線、開環(huán)運(yùn)行，存在部分空充電線路。通過聯(lián)絡(luò)關(guān)系，將負(fù)載率較高的變電站供電線路調(diào)負(fù)載率低的變電站供電，以使主變負(fù)載率分布更為合理。另外，針對空充電線路，采取定期充電的方式，降低低谷負(fù)荷期間的充電功率，同時(shí)保證線路的安全性。

圖4 無功優(yōu)化系統(tǒng)流程圖

4 結(jié)語

通過以上措施的實(shí)施，功率因數(shù)合格率有明顯提高，2010年 7月達(dá)到 95.71%，8月更是達(dá)到95.84%，均超過95%的標(biāo)準(zhǔn)線，且自夏季高峰以來，青島電網(wǎng)功率因數(shù)合格率已連續(xù)4個(gè)月位居全省首位。