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技術(shù)文章

加強(qiáng)電壓管理提高電壓質(zhì)量
摘要：近年來(lái)，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，供電負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，地區(qū)無(wú)功補(bǔ)償容量嚴(yán)重不足，加上部分地區(qū)無(wú)功補(bǔ)償容量分布不合理，主網(wǎng)調(diào)壓手段有限，導(dǎo)致電網(wǎng)供電電壓質(zhì)量差。由于地區(qū)負(fù)荷受季節(jié)性影響很大，電網(wǎng)集中補(bǔ)償又受到限制。個(gè)別變電站，在負(fù)荷高峰時(shí)，全部無(wú)功補(bǔ)償投入，仍滿足不了無(wú)功負(fù)荷的需求，而在負(fù)荷低谷時(shí)，大容量的補(bǔ)償電容器又不能投入。因此合理確定無(wú)功補(bǔ)償分布及補(bǔ)償容量，以及加強(qiáng)無(wú)功電壓管理顯得尤為重要。根據(jù)對(duì)地區(qū)無(wú)功現(xiàn)狀的分析，并對(duì)電網(wǎng)無(wú)功分布及補(bǔ)償容量進(jìn)行了理論計(jì)算，提出適合地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：電壓管理；電壓質(zhì)量；無(wú)功補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào):1003-0867(2006)09-0050-03

1 電網(wǎng)負(fù)荷情況

巴彥淖爾市屬于一個(gè)農(nóng)業(yè)地區(qū)，工業(yè)相對(duì)不發(fā)達(dá)，因此負(fù)荷結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)灌溉和民用為主，工業(yè)負(fù)荷比重相對(duì)較小，這三類負(fù)荷基本各占三分之一，因此，本地區(qū)負(fù)荷主要具有以下一些基本特點(diǎn)。

1.1 季節(jié)性負(fù)荷波動(dòng)大

每年春季和秋季是灌溉負(fù)荷高峰期，也是全網(wǎng)負(fù)荷的高峰期。2002年7月，全網(wǎng)*大負(fù)荷為260MW，為歷史*高記錄，大部分變電站均雙主變運(yùn)行，且接近于滿載，如前旗變、大佘太變、五原變等。這一時(shí)期，負(fù)荷峰谷差較大，負(fù)荷率較低，功率因數(shù)相對(duì)較低，系統(tǒng)內(nèi)的電力電容器這一時(shí)期基本全部投入運(yùn)行，電抗器則退出運(yùn)行。日負(fù)荷峰谷差大，負(fù)荷率為84.6%，平均功率因數(shù)僅為0.87。

在負(fù)荷低谷季節(jié)，每個(gè)變電站均單主變運(yùn)行，個(gè)別站甚至出現(xiàn)了“大馬拉小車”現(xiàn)象，如大佘太變電站在農(nóng)灌高峰時(shí)期負(fù)荷約30MW，而在低谷季節(jié)，平均負(fù)荷只有2 MW，地區(qū)負(fù)荷率在這一時(shí)期只有70%左右。

1.2 日負(fù)荷波動(dòng)較大，負(fù)荷率較低

由于民用負(fù)荷所占比重較大，本地區(qū)負(fù)荷每天有兩個(gè)高峰段，即午峰和晚峰，而后夜負(fù)荷相對(duì)較小，日負(fù)荷率達(dá)70%，*小負(fù)荷為*大負(fù)荷的二分之一，日平均負(fù)荷只有180MW，負(fù)荷波動(dòng)范圍較大給電壓調(diào)整帶來(lái)一定的困難。

1.3 受氣候影響大

特別是在灌溉期，一場(chǎng)雨，能使地區(qū)失去三分之一的負(fù)荷，而持續(xù)干旱，可能使負(fù)荷有較大幅度的上升。

由于地區(qū)負(fù)荷有以上特點(diǎn)，使本地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)有一定的難度，給電網(wǎng)運(yùn)行方式安排和計(jì)量準(zhǔn)確性也帶來(lái)了一定的困難，而帶來(lái)的*大問(wèn)題，還是電壓調(diào)整問(wèn)題。巴彥淖爾電網(wǎng)處于東西供電走廊的中間，境內(nèi)除烏拉山發(fā)電廠外，在東西狹長(zhǎng)的供電范圍內(nèi)，再?zèng)]有可支撐供電網(wǎng)絡(luò)的電源點(diǎn)。隨著線路傳輸無(wú)功的增大，電壓損耗也相應(yīng)增加。因此巴彥淖爾地區(qū)的供電網(wǎng)絡(luò)，在很大程度上受220kV主系統(tǒng)電壓的影響，而自我調(diào)整能力極為有限。

2 巴彥淖爾主網(wǎng)電壓狀況

2.1 電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置及電壓指標(biāo)統(tǒng)計(jì)情況

根據(jù)蒙西電網(wǎng)關(guān)于設(shè)立電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的文件要求，結(jié)合巴彥淖爾地區(qū)電**點(diǎn)，巴盟局確定了17個(gè)母線電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中10 kV 15個(gè)點(diǎn)，35kV 1個(gè)點(diǎn)，110 kV1個(gè)點(diǎn)，分別設(shè)在臨河?xùn)|郊變電站、臨河西郊變電站、杭后變電站、磴口變電站、海流圖變電站、東升廟變電站、五原變電站、前旗變電站、狼山變電站、大佘太變電站、新華變電站、西羊場(chǎng)變電站、蘇獨(dú)侖變電站、巴音花變電站、納林變電站，電壓合格率范圍分別為：10kV是10～10.7 kV，即0%～+7%；35 kV是-3%～+7%；，即34～37.5 kV；110kV是-3%～+7%，即106.7～117.7 kV。電壓合格率考核指標(biāo)為10 kV是97.5%，110 kV、35kV是98%。2002年電壓合格率情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1　2002年電壓合格率情況統(tǒng)計(jì)表

2.2 電壓特點(diǎn)

根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行電壓統(tǒng)計(jì)分析，220 kV電壓偏低， *低運(yùn)行電壓曾達(dá)到198 kV，年平均運(yùn)行電壓為202kV，是影響地區(qū)電壓的主要因素。

受季節(jié)性負(fù)荷的影響，本地區(qū)10 kV與110 kV電壓為高低并存，主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

?負(fù)荷低谷時(shí)電壓普遍偏高，10 kV*高運(yùn)行電壓為11.3 kV。負(fù)荷高峰時(shí)，電壓偏低，監(jiān)測(cè)到的*低運(yùn)行電壓為9.6 kV。

?末端站電壓普遍偏低，如納林套海變電站，年運(yùn)行電壓平均10.0 kV。

3 電壓運(yùn)行管理中存在的主要問(wèn)題及困難

3.1 地區(qū)電壓受220 kV主系統(tǒng)影響偏低

近年來(lái)，巴彥淖爾電網(wǎng)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，由過(guò)去烏拉山電廠供電的單電源串聯(lián)電網(wǎng)逐漸發(fā)展成為現(xiàn)在的由臨河?xùn)|郊變及隆興昌變?yōu)殡娫袋c(diǎn)供電網(wǎng)絡(luò)，特別是隆興昌220kV變電站的投運(yùn)極大的改善了巴彥淖爾電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使運(yùn)行方式更為靈活。隆興昌變投運(yùn)后，西羊場(chǎng)變，海流圖變、五原變、蘇獨(dú)侖變接至隆興昌變運(yùn)行，縮短了供電半徑，潮流分布更加合理且電壓質(zhì)量也有所改善。隨著220kV主系統(tǒng)向?yàn)鹾］斔凸β实脑黾?，使巴彥淖爾地區(qū)220 kV電壓嚴(yán)重偏低。220 kV輸送功率每增加40～60 MW，220kV電壓降低3～6 kV。220 kV電壓*低點(diǎn)出現(xiàn)196 kV，110 kV電壓*低出現(xiàn)102 kV，末端站出現(xiàn)99kV。特別受220 kV系統(tǒng)輸送功率穩(wěn)定極限的限制，巴彥淖爾地區(qū)出現(xiàn)了不同程度的限電情況。

3.2 負(fù)荷波動(dòng)大，是造成電壓合格率低的主要原因

巴彥淖爾地區(qū)總負(fù)荷在農(nóng)灌高峰季節(jié)時(shí)，*大負(fù)荷超過(guò)260 MW， 而在負(fù)荷低谷時(shí)，只有140 MW，相差約120MW，如此大的負(fù)荷波動(dòng)，造成主網(wǎng)各站電壓均有較大幅度的波動(dòng)，特別是電網(wǎng)末端站，電壓波動(dòng)尤為明顯。以大佘太110kV變電站為例，該站在春節(jié)前后是年負(fù)荷低谷，只有約2 MW照明負(fù)荷，三側(cè)出現(xiàn)的*高電壓分別為124 kV，40.1 kV，11.9kV；而在春節(jié)過(guò)后進(jìn)入農(nóng)灌期后，短短的一個(gè)多月時(shí)間，農(nóng)灌負(fù)荷突增到30MW，且均為感性負(fù)荷，功率因數(shù)平均只有0.83，線路及主變壓降高，均比較明顯，監(jiān)測(cè)到的三側(cè)*低電壓分別為103 kV、33.7kV、9.6 kV，如此大的無(wú)功缺額和電壓壓差，單靠調(diào)節(jié)主變分接頭是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。

3.3 無(wú)功補(bǔ)償達(dá)不到要求

雖然主網(wǎng)220 kV系統(tǒng)網(wǎng)架得到改善，但在35 kV及10kV系統(tǒng)卻由于無(wú)功嚴(yán)重不足而使功率因數(shù)偏低，這一方面是由于用戶分散補(bǔ)償無(wú)功達(dá)不到要求，但*主要的還是變電站集中補(bǔ)償無(wú)功容量不足，全系統(tǒng)110kV變電站現(xiàn)有51.9 MVar的無(wú)功補(bǔ)償容量,只占主變?nèi)萘康?.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到無(wú)功導(dǎo)則要求的占主變?nèi)萘?0%的下限。

3.4 主變規(guī)格不統(tǒng)一，使各站電壓不協(xié)調(diào)

以五原變和前旗變的主變?yōu)槔?，兩站均為烏拉山電廠供電，但其額定電壓分別為115/38.5/10.5 kV和115/38.5/11kV，由于主變10 kV側(cè)額定電壓不同，兩站雙主變并列運(yùn)行時(shí)，使10 kV電壓同時(shí)保持在合格范圍就比較困難了。

3.5 主變有載調(diào)壓分接頭調(diào)節(jié)頻繁影響設(shè)備**運(yùn)行

幾年來(lái)，巴盟局致力于主變有載調(diào)壓改造工作，并于1998年全部改造完畢，現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)110kV主變均為有載調(diào)壓。采用有載調(diào)壓主變后，網(wǎng)內(nèi)電壓合格率有了很大提高，但是處于線路的末端站，如東升廟變電站、納林套海變電站由于負(fù)荷輕，線路充電功率大而使電壓偏高，主變分接頭常年處于I的位置，電壓合格率偏低。其它各站電壓在負(fù)荷高峰時(shí)，電壓普遍偏低，不得不利用調(diào)節(jié)主變分接頭來(lái)改善電壓，主變調(diào)壓過(guò)于頻繁是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。臨河?xùn)|郊變電站220kV主變，2002年累計(jì)調(diào)壓5771次，其余各變電站的運(yùn)行主變也大都超過(guò)了5000次，調(diào)壓*多時(shí)，一臺(tái)主變**調(diào)壓二十幾次，給**生產(chǎn)帶來(lái)了極大的隱患。臨河?xùn)|郊變電站主變由于調(diào)壓頻繁，主變壓器影響B(tài)相調(diào)壓器觸頭故障不動(dòng)，長(zhǎng)期不能調(diào)壓。五原變電站1＃主變壓器在調(diào)壓時(shí)，主變壓器噴油損壞，返廠大修，造成五原地區(qū)大面積限電。杭后變電站主變壓器調(diào)壓時(shí)，主變壓器重瓦斯跳閘。分析原因，都是因?yàn)橹髯儔浩髡{(diào)壓頻繁，引起分接開(kāi)關(guān)觸頭大燃弧；另外，我們的檢修隊(duì)伍力量不足，不能及時(shí)對(duì)主變壓器進(jìn)行定期分析、化驗(yàn)，達(dá)到了5000次沒(méi)有立即組織檢修也有關(guān)系。

3.6 無(wú)功、電壓運(yùn)行管理工作基礎(chǔ)薄弱

由于無(wú)功、電壓工作一直不被特別重視，因此在無(wú)功電壓運(yùn)行管理的自動(dòng)化設(shè)施、投入人力、領(lǐng)導(dǎo)重視等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如有功功率那樣，無(wú)功功率分散，點(diǎn)多可控性較差，不像有功功率都在各級(jí)調(diào)度管轄之中，因此無(wú)功電壓的運(yùn)行管理工作要比有功管理難度大。目前巴盟局無(wú)功、電壓運(yùn)行管理工作基礎(chǔ)薄弱主要表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)。

電網(wǎng)無(wú)功計(jì)量不準(zhǔn)不全，電壓表誤差較大，給電壓的記錄、分析工作帶來(lái)了困難。在實(shí)際工作中，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)變電站電壓盤表讀數(shù)與自動(dòng)化遙測(cè)數(shù)據(jù)不一致，而且有時(shí)候相差甚遠(yuǎn)，這就使得電壓調(diào)整無(wú)所適從，也使電壓的準(zhǔn)確考核失去了意義。

各站35 kV和10kV線路只有電流表和有功表，即使個(gè)別有無(wú)功表，也都是單向的，饋線向系統(tǒng)倒送無(wú)功無(wú)法監(jiān)視，只能折算。設(shè)計(jì)和建設(shè)中把無(wú)功計(jì)量砍得殘缺不全，給無(wú)功運(yùn)行管理帶來(lái)了極大的困難。

無(wú)功、電壓運(yùn)行統(tǒng)計(jì)工作自動(dòng)化程度低，主要依靠人工統(tǒng)計(jì)，數(shù)字量大，統(tǒng)計(jì)不及時(shí)、不**。目前，巴盟局各類電壓統(tǒng)計(jì)報(bào)表，如電壓合格率報(bào)表，靠人工統(tǒng)計(jì)匯總，工作量大，報(bào)送時(shí)間晚。

無(wú)功補(bǔ)償容量及投運(yùn)容量統(tǒng)計(jì)比較困難，尤其是用戶電容器投運(yùn)容量難以準(zhǔn)確掌握，做系統(tǒng)無(wú)功平衡分析難以提供確切的數(shù)據(jù)。

對(duì)無(wú)功管理人員培訓(xùn)不夠。電壓是電能的主要質(zhì)量指標(biāo)之一，電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備**運(yùn)行、線路損失、工農(nóng)業(yè)**生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和人民生活用電都有直接影響，而無(wú)功電力又是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素。長(zhǎng)期以來(lái)，電力系統(tǒng)存在著重有功，輕無(wú)功的思想，無(wú)功管理工作流于形式，無(wú)功管理人員缺乏，培訓(xùn)力度不夠，造成無(wú)功管理不到位。

4 加強(qiáng)電壓管理，改善電壓質(zhì)量的措施

4.1 加大農(nóng)網(wǎng)改造無(wú)功補(bǔ)償?shù)牧Χ?br>
隨著農(nóng)網(wǎng)改造工程的不斷投入，農(nóng)網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償成為農(nóng)網(wǎng)改造相應(yīng)考慮的問(wèn)題。2001年根據(jù)巴彥淖爾電網(wǎng)無(wú)功分布及補(bǔ)償存在的主要問(wèn)題，做出了2010年無(wú)功遠(yuǎn)景規(guī)劃，其依據(jù)是巴彥淖爾電網(wǎng)2010遠(yuǎn)景規(guī)劃，主要目的根據(jù)巴彥淖爾電網(wǎng)的發(fā)展及電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，以及無(wú)功就地平衡的原則確定無(wú)功補(bǔ)償分布，合理進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償以降低網(wǎng)損，提高電壓，使電網(wǎng)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)、更可靠、更穩(wěn)定，滿足全盟工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)生活用電的需求。

4.2 增加變電站無(wú)功集中補(bǔ)償容量

隨著巴彥淖爾電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷完善，變電站無(wú)功補(bǔ)償容量卻增加緩慢，因此我們應(yīng)該在負(fù)荷集中的變電站，主要是農(nóng)灌負(fù)荷比重較大的變電站，增加無(wú)功補(bǔ)償容量或新裝電容器，特別是在35kV側(cè)應(yīng)增加無(wú)功補(bǔ)償。運(yùn)行實(shí)踐證明，現(xiàn)在加裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的變電站，無(wú)功補(bǔ)償容量在高峰負(fù)荷時(shí)均已達(dá)不到功率因數(shù)和電壓的要求,應(yīng)該通過(guò)計(jì)算進(jìn)行增容。

4.3 削峰填谷，提高負(fù)荷率

地區(qū)負(fù)荷波動(dòng)大是造成供電電壓合格率低的主要因素。我們可以通過(guò)減小負(fù)荷波動(dòng)來(lái)降低電壓的波動(dòng)，從而達(dá)到提高電壓合格率的目的。目前，電力市場(chǎng)正逐漸由賣方市場(chǎng)變?yōu)橘I方市場(chǎng)，在一定程度上使負(fù)荷峰谷差有所加大，但是，為了用戶用電質(zhì)量的提高，也為了減小電網(wǎng)占用容量和降低電網(wǎng)損耗，我們還是應(yīng)該提倡大用戶避峰用電，特別是農(nóng)灌負(fù)荷，更應(yīng)如此。

4.4 進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化計(jì)算，提高電壓管理的科學(xué)性

巴彥淖爾電網(wǎng)電源點(diǎn)主要來(lái)自臨河?xùn)|郊變電站和烏拉山電廠4111烏西線供電系統(tǒng)。其中，烏拉山電廠4111所帶各變電站受烏拉山電廠開(kāi)機(jī)方式影響，在農(nóng)灌高峰負(fù)荷期，電壓普遍偏低，巴彥淖爾地區(qū)農(nóng)灌高峰期感性負(fù)載大，無(wú)功補(bǔ)償嚴(yán)重不足，并且部分變電站功率因數(shù)偏低，造成線損增大。

現(xiàn)在巴彥淖爾電網(wǎng)主網(wǎng)主變壓器容量為843 MVA，無(wú)功補(bǔ)償容量為51.9Mvar，占主變壓器容量的6.2%，未達(dá)到部頒“技術(shù)導(dǎo)則”中要求的10%下限。部分地區(qū)經(jīng)調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式后電壓仍較低，因?yàn)榈貐^(qū)電網(wǎng)的現(xiàn)有電容器容量不能滿足無(wú)功負(fù)荷補(bǔ)償?shù)囊?，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)分區(qū)分壓無(wú)功平衡的原則。為此有必要對(duì)巴彥淖爾地區(qū)進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化計(jì)算,并對(duì)巴彥淖爾電網(wǎng)進(jìn)行合理無(wú)功補(bǔ)償配置。

經(jīng)過(guò)理論分析，針對(duì)巴彥淖爾電網(wǎng)供電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算出巴彥淖爾電網(wǎng)無(wú)功合理分布和無(wú)功補(bǔ)償容量，經(jīng)電容器補(bǔ)償后，各變電站功率因數(shù)有明顯提高，且潮流分布合理。
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