康利軍

（內(nèi)蒙古鄂爾多斯市薛家灣鎮(zhèn)，內(nèi)蒙 鄂爾多斯 010300）

在電力系統(tǒng)中，保證電壓質(zhì)量的方法有無(wú)功補(bǔ)償、調(diào)節(jié)變壓器分接頭等，但無(wú)功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)中確保電壓質(zhì)量的基本條件，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行合理的分配和控制，能夠有效的提高電壓質(zhì)量，同時(shí)提高設(shè)備安全性和可靠性[1]，降低系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗，從而提高電網(wǎng)輸送電能的能力，發(fā)揮電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。越靠近電源點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性越好，但是在輕負(fù)荷時(shí)這些點(diǎn)的電壓和功率因數(shù)偏高，重負(fù)荷時(shí)這些點(diǎn)的電壓和功率因數(shù)又偏低，遠(yuǎn)離電源點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性就更差，無(wú)法達(dá)到電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。本文結(jié)合準(zhǔn)格爾旗地區(qū)電網(wǎng)的無(wú)功電壓存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出一些解決電壓質(zhì)量的措施。

1 地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓運(yùn)行情況

1.1 地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

目前，在準(zhǔn)格爾旗地區(qū)共有1座500kV變電站、6座220kV變電站，該地區(qū)所需電力主要由內(nèi)蒙古電網(wǎng)主網(wǎng)架供應(yīng)，通過(guò)500kV寧格爾變、220kV楊四海變、薛家灣變、大路變、長(zhǎng)勝變構(gòu)成該地區(qū)的主網(wǎng)架構(gòu)，從內(nèi)蒙古電網(wǎng)寧格爾變受進(jìn)電力、大飯鋪電廠、萬(wàn)家寨水電廠、伊東自備電廠和準(zhǔn)能電廠向楊四海變電站、薛家灣變電站和寧格爾變電站送電。地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2012年準(zhǔn)格爾旗地區(qū)電網(wǎng)最高負(fù)荷為1280MW，最低負(fù)荷1023MW，預(yù)計(jì)2013年最高負(fù)荷達(dá)到1370MW。

1.2 地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功現(xiàn)狀分析

2012年準(zhǔn)格爾旗地區(qū)電網(wǎng)安裝無(wú)功補(bǔ)償電容器總?cè)萘繛?94.9Mvar（包括該地區(qū)故障的電容器），其中網(wǎng)內(nèi)安裝電容器總?cè)萘繛?85.9Mvar，用戶(hù)安裝電容器總?cè)萘繛?09Mvar。

當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷達(dá)到最高峰時(shí)，系統(tǒng)無(wú)功缺額為26.47Mvar（其中楊榆地區(qū)無(wú)功缺額約為8.6Mvar，大路地區(qū)無(wú)功缺額約10Mvar，薛家灣鎮(zhèn)供電區(qū)域無(wú)功缺額4.47Mvar，川掌地區(qū)無(wú)功缺額約為3.4Mvar）。地區(qū)電網(wǎng)所轄220kV變電站總無(wú)功設(shè)備容量為268.8Mvar（其中包括損壞和無(wú)法投入的容量123Mvar，可投容量只有145.8Mvar）。除220kV薛家灣變、長(zhǎng)勝變、川掌變無(wú)功補(bǔ)償裝置能正常投切外，楊四海變電站有4臺(tái)電容無(wú)法投運(yùn)，大路站有6臺(tái)電容器無(wú)法投運(yùn)。

圖1 地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

2 電網(wǎng)運(yùn)行存在無(wú)功電壓的問(wèn)題

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷不均衡，引起電壓波動(dòng)

準(zhǔn)格爾旗地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)在是內(nèi)蒙古電網(wǎng)外送的通道之一，越接近于電源點(diǎn)，電壓偏離于上線(xiàn)運(yùn)行，給電壓的穩(wěn)定性帶來(lái)一定的影響。220kV川掌變、楊四海變、薛家灣變，在電網(wǎng)達(dá)到高峰負(fù)荷時(shí)，最高電壓可達(dá)241.7kV，楊四海變、薛家灣變所供的部分110kV變電站母線(xiàn)電壓常出現(xiàn)超負(fù)荷，而部分變電站負(fù)荷特別輕，這對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

2.2 無(wú)功補(bǔ)償裝置管理不到位

部分變電站電容器損壞，造成地區(qū)電網(wǎng)功率因數(shù)低下。從2011年地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)分析看，楊四海和大路220kV變電站電容器損壞，這兩個(gè)站是該地區(qū)電網(wǎng)的重負(fù)荷變電站，使得地區(qū)電網(wǎng)的功率因數(shù)下降。

電容器的投切不及時(shí)，在負(fù)荷高時(shí)，不能及時(shí)的投入電容器，補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功缺額；在符合較低時(shí)，不能及時(shí)地退出電容器，導(dǎo)致母線(xiàn)電壓不穩(wěn)定，給系統(tǒng)的調(diào)壓帶來(lái)一定的影響。

用戶(hù)電容器管理不到位，不能及時(shí)投入，出現(xiàn)系統(tǒng)倒送無(wú)功的情況，給系統(tǒng)造成的電壓質(zhì)量影響較大。

2.3 無(wú)功補(bǔ)償裝置損壞和修復(fù)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響

電網(wǎng)電容器損壞的修復(fù)周期長(zhǎng)，而且附屬設(shè)備極容易出現(xiàn)故障，不能及時(shí)地補(bǔ)償系統(tǒng)的無(wú)功缺額，單靠調(diào)節(jié)變壓器分接頭是無(wú)法解決電壓質(zhì)量的問(wèn)題，給地區(qū)電網(wǎng)的電壓質(zhì)量造成一定影響。

用戶(hù)對(duì)電容器管理不到位，損壞率高，修復(fù)不及時(shí)，無(wú)法及時(shí)的投入，補(bǔ)充缺額不及時(shí)，影響系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。

2.4 地區(qū)電網(wǎng)電壓無(wú)功的控制和調(diào)節(jié)能力不足

目前，地區(qū)電網(wǎng)對(duì)電壓無(wú)功的控制和調(diào)節(jié)能力存在一定困難，特別是35～110kV變電站中個(gè)別有載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)運(yùn)行電壓調(diào)節(jié)的需求。

系統(tǒng)中部分變電站電容器配置不合理，集合式電容器容量大，無(wú)法分組投入，在遇到電壓質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，投電容器會(huì)引起系統(tǒng)的無(wú)功過(guò)剩，電壓偏高，不投電容器系統(tǒng)有存在無(wú)功缺額，電壓偏低，這給系統(tǒng)無(wú)功調(diào)節(jié)和電壓控制帶來(lái)一定困難。

用戶(hù)電容器占系統(tǒng)電容器總?cè)萘康?1.45%左右，對(duì)用戶(hù)電容器的及時(shí)投切，補(bǔ)充系統(tǒng)無(wú)功缺額困難大。目前，存在這樣問(wèn)題的主要原因：①系統(tǒng)對(duì)于用戶(hù)的電容器投運(yùn)情況沒(méi)有足夠的了解；②系統(tǒng)電網(wǎng)對(duì)電壓無(wú)功的考核標(biāo)準(zhǔn)和用戶(hù)存在矛盾[5-6]；③在電網(wǎng)系統(tǒng)中，存在的大量用戶(hù)主要是電石廠、硅鐵廠、煤制油、甲醇制造工廠、PVC工廠，這些用戶(hù)的電動(dòng)機(jī)較多，諧波污染嚴(yán)重，給電容器的運(yùn)行帶來(lái)不利影響，損壞率高，尤其是35kV電石廠、硅鐵廠，廠內(nèi)無(wú)功需求量大，造成系統(tǒng)中這些35kV專(zhuān)線(xiàn)供電的工廠母線(xiàn)電壓很低，不滿(mǎn)足合格率要求，從而影響其他用戶(hù)的電壓。

2.5 對(duì)電廠的無(wú)功電壓出力缺乏考核標(biāo)準(zhǔn)

從發(fā)電廠自身的利益出發(fā)，在用電高峰期，發(fā)電廠少發(fā)無(wú)功，多發(fā)有功，但是，在此刻正是系統(tǒng)中無(wú)功缺額最大的時(shí)候；在負(fù)荷低谷時(shí)期，發(fā)電廠無(wú)功按照要求發(fā)，使得系統(tǒng)無(wú)功出現(xiàn)過(guò)剩的情況，無(wú)法平衡系統(tǒng)的無(wú)功。

3 對(duì)存在的問(wèn)題所采取的措施

根據(jù)該地區(qū)電網(wǎng)電壓無(wú)功不平衡，電壓穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)無(wú)功電壓管理建議采用以下改進(jìn)措施：

1）現(xiàn)在正在進(jìn)行對(duì)電網(wǎng)設(shè)備升級(jí)改造和電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)，對(duì)于新建變電站時(shí)，要進(jìn)行相關(guān)的無(wú)功規(guī)劃，對(duì)于變壓器和無(wú)功裝置的選型，要充分考慮目前電網(wǎng)中無(wú)功電壓存在的問(wèn)題，結(jié)合這些問(wèn)題進(jìn)行變電站內(nèi)無(wú)功設(shè)備的選擇，特別是目前存在集合式電容器對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)節(jié)不利；目前電網(wǎng)設(shè)備正在進(jìn)行大規(guī)模的升級(jí)改造，特別是變壓的升級(jí)改造，要考慮變壓器分接頭的選擇，解決網(wǎng)內(nèi)有載調(diào)壓變壓器分接頭無(wú)法滿(mǎn)足電壓調(diào)節(jié)的問(wèn)題。目前，該地區(qū)220kV變電站內(nèi)有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位為220/121/38.5，在這些變壓器中，常出現(xiàn)中壓側(cè)和低壓側(cè)電壓質(zhì)量不能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，導(dǎo)致電容器投切困難[7]。建議在對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造時(shí)，按照目前存在的問(wèn)題，選擇適合該地區(qū)電網(wǎng)存在問(wèn)題的變壓器變比，建議升級(jí)改造的220kV變電站三側(cè)的額定變比選取原則為：①對(duì)于一般情況，三側(cè)的額定變比比選擇為1/1.05/1.05；②對(duì)于長(zhǎng)距離，重負(fù)荷供電的變壓器，三側(cè)額定變比選擇為1/1.05/1.1；③當(dāng)220kV變電站變壓器低壓側(cè)沒(méi)有負(fù)荷或者只帶站內(nèi)負(fù)荷時(shí)，建議采用額定變比為1/1.05/1的比變壓器。

2）加大力度對(duì)發(fā)電廠的電壓無(wú)功管理，制定相關(guān)的考核細(xì)則，并且和電網(wǎng)的考核細(xì)則相結(jié)合，使得不相互矛盾。而且對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行調(diào)研，分析存在的問(wèn)題，激勵(lì)發(fā)電廠配合電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性和功率因數(shù)。

3）加強(qiáng)對(duì)電容的管理，建立完善的電容臺(tái)帳和考核機(jī)制，變電站內(nèi)指定專(zhuān)人對(duì)電容器進(jìn)行日常巡視，修試所指定專(zhuān)人定期對(duì)電容器做試驗(yàn)并進(jìn)行缺陷處理工作，確保站內(nèi)電容器健康地運(yùn)行，提高電容設(shè)備的可用率。

4）加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)端電壓無(wú)功和諧波管理，建立健全完善的用戶(hù)端無(wú)功補(bǔ)償資料和消諧裝置臺(tái)帳。加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)控制系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)電容器的投入情況；在給用戶(hù)供電的母線(xiàn)上裝設(shè)電壓監(jiān)測(cè)儀，并且保證設(shè)置率100%；組織專(zhuān)門(mén)人員開(kāi)展對(duì)用戶(hù)端功率因數(shù)的電費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)檢查，擴(kuò)大輿論宣傳，同時(shí)督促用戶(hù)對(duì)電壓無(wú)功的管理，幫助用戶(hù)解決在電容器運(yùn)行管理方面存在的問(wèn)題，提高用戶(hù)電容器的投入率，減少由于功率因數(shù)和電壓質(zhì)量不合格而引起的電費(fèi)支出，降低電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，并將完善用戶(hù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)目己俗鳛橐粋€(gè)專(zhuān)門(mén)課題進(jìn)行研究。

5）在變電站內(nèi)每個(gè)班組做好每個(gè)月典型日實(shí)時(shí)功率因素統(tǒng)計(jì)工作，并且結(jié)合無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)中所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，找出地區(qū)電網(wǎng)中無(wú)功配置的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)的在電網(wǎng)設(shè)備改造中，編制電容器的新增和改造計(jì)劃。對(duì)于系統(tǒng)功率因數(shù)長(zhǎng)期低于0.9的線(xiàn)路和變電站，在這些地方安裝可以自動(dòng)投切的電容器，實(shí)施補(bǔ)償無(wú)功缺額。

6）新裝設(shè)的電容器，在選型方面，要選擇組別多、小容量的電容器，解決集合式電容器投切式存在的問(wèn)題，最大可能的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投，實(shí)現(xiàn)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功的優(yōu)化配置。

4 結(jié)論

對(duì)地區(qū)電網(wǎng)存在的電壓無(wú)功問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，找出無(wú)功補(bǔ)償裝置配置、維修及其對(duì)用戶(hù)和電廠管理中存在的問(wèn)題，并給出應(yīng)對(duì)措施。通過(guò)這些應(yīng)對(duì)在電網(wǎng)中實(shí)際應(yīng)用措施，可以大大地提高電網(wǎng)對(duì)無(wú)功的控制能力，滿(mǎn)足地區(qū)電網(wǎng)對(duì)電壓合格率的考核水平，提高用戶(hù)供電的電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)損，保證地區(qū)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

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