綜述電網運行方式綜合管理

四川電力阿壩公司調度中心 李志蘭

1.引言

電網電壓偏高的現象一直在四川茂縣牧區存在，電壓合格率落后于其他地方。該地區電網(其中牧區電網)受結構比較薄弱，單線單變串聯供電多，而且長線路、輕負荷等的影響，電壓偏高的現象非常明顯，尤其是在紅房子電站機組停運后，牧區各地方單獨一個電網運行時。下面我們來分析電壓偏高的原因和解決方法。

2.電網存在的無功功率

2.1 無功功率在變壓器上的損耗

我們可以畫出變壓器的等效電路圖如圖1-1所示：

在它的無功功率損耗中（勵磁支路損耗和繞組漏抗中的損耗），即：

空載電流乘以0I的百分值基本生等于勵磁支路損耗的百分值，約為百分之一到百分之二；如果當變壓器滿載時，短路電壓KU的百分值基本上等于繞組漏抗中損耗的百分值，大約為百分之十[1]。那么在哪種情況下可以忽略不計呢？對一臺變壓器或一級變壓的網絡而言，滿載時變壓器的無功功率損耗約為它額定容量的百分之幾；若對多級電壓網來說，變壓器的無功損耗就非常可觀了（如果以一個五級的變壓網絡為例的話，設電廠中升的電壓，網絡中的降壓給客戶，計算結果如表1-1所示。由此可見，系統中變壓器的無功功率損耗的比例占地相當大，與有功功率損耗進行比較的話，它要大得多。

2.2 輸電線路中的無功功率損耗

輸電線路∏型的等效電路圖如圖1-2，電抗中（串聯線路）的無功功率損耗LQΔ與所通過的電流平方成正比

如式1-2：

線路電容的充電功率與此電容的電壓的平方成正比如式1-3：

無功功率在線路中的總損耗為：

一般電壓小于等于35KV的架空線路的充電功率很小，基本上都是消耗無功功率的。線路的電壓大于等于110KV時，此時傳輸功率比較大，電抗中無功功率地消耗將大于電納中生成的無功功率，此時該線路為無功負載，當線路傳輸的功率比較小時，電納中生成的無功功率除了與電抗中的損耗抵消一部分后仍有多余，這時的線路就成為了無功電源。

3.四川牧區電網概況

表1-1 五級變壓網中變壓器的損耗計算結果

四川茂縣牧區的電網主要由馬塘、三家寨、龍日壩、安曲、阿壩變電所，紅葉、米亞羅水力發電電站，若干個小型水力發電站組成。主要向阿壩等地供電，由于是牧區，工業用電幾乎沒有。主要是牧民的平常生活所需的電能使用，用電的負荷并不高。牧區的特點是地廣人稀，造成了輸電線路較長，電網網絡接線和網內線路長路詳見圖2-1。電抗器也沒有在電網內普遍安裝。

牧區電網的供電主要是來源于紅房子電站，由于紅房子電站裝機容量比較大(3×30MW)，且機組的進相能力非常好，所以牧區電網內電壓偏高，使電網中存在安全隱患的幾率比較大。

4.對牧區電網電壓偏高的分析

(1)前面我們已經介紹了電網中的無功功率并給出了計算式和等效電路圖。輸電線路的電納B可以表示為：

由式3-1知電納隨著輸電線路長度變長而變大。

電納越大（線路越長），線路的輸送功率小于線路的自然功率，線路就會把無功到送給電源，引起電壓大于正常的范圍[2]。在電網中，網架結構薄弱是造成電壓偏高的基本原因。

(2)三家寨下面的小水電站跟電網一起運行期間，由于地方的小水電機組沒有進相的能力，所以對無功的調節很不利。只能依靠有進相的大水電機組來調節，調節手段不夠多，效果不明顯而且沒有連續性。

(3)四川牧區電網負荷帶有冷負荷的性質，夏季和冬季的負荷差很大。夏季，受四川的氣候影響，取暖負荷基本上為零，雨水充足導致小水電站發電量增加，一般電網末端負荷在2000～4000kW左右，深夜的時候還向發電系統倒送電；冬季天氣變冷，取暖負荷明顯上升，河水都結冰了，小水電站不能發電，全靠大電站來支撐，負荷在20～35MW左右。負荷比夏天大的多。

(4)由于農村電網的改造資金很少，電網建成運行后沒有資金去改善(加裝電抗器)[3]；牧區的用電量增長的幅度不大，所以建設電網的步伐很緩慢，在運行方式上無法做到靈活多變。

5.四川牧區電網電壓偏高解決辦法

(1)近期采取的措施是加裝電抗器。長距離輸電線路需要有無功補償，常用的補償設備是電抗器，電抗器是補償輸電線路對地電容的充電功率，從而來抑制工頻過電壓。電抗器的容量要根據實際的線路長度和過電壓限制的水平來選擇，它的補償度(電抗器容量除以線路充電功率)一般不低于60為好。

(2)遠期采取的措施是盡量加快電網網絡建設，從本質上改善牧區電網單線串聯供電的情況。改善電網基本結構，從而使電網運行方式變的靈活。在電網發展中消除高電壓現象以降低不安全的威脅。

(3)利用地理優勢大力發展四川牧區的旅游產業，招商引資發展工業，來增大用電量。

6.電網運行方式管理

電網運行管理包括運行方式的編制與管理、負荷管理、設備檢修管理、無功電壓管理、低頻減載裝置管理、繼電保護及自動裝置管理等。本文根據四川茂縣牧區電網現存的主要問題，對無功電壓和負荷管理方面制定了規定。

6.1 無功電壓管理

(1)地方電網調度主要負責本地區電網的電壓、無功管理，以保證電壓的質量。

(2)凡裝有電壓監測器的變電站，應認真對該儀表進行維護，并確保其正常運行，未經當值調度員的許可，不得將電壓監測器退出運行。

(3)對設有電壓監視點的變電站的值班人員，要求他們認真監視變電站電壓的變化，若發現電壓偏差值超出規定的數值時，應立即向地調值班調度員報告情況，根據調度員的命令切實做好無功補償裝置和有載調壓變壓器分接開關的調整，使電壓恢復至允許范圍之內[4]。

(4)接有長距離輸電線路的變電站，如發現母線電壓異常升高，應盡快查明原因，報告地調值班調度員并根據調度指令進行處理。

(5)地調應定期分析電網潮流和電壓的變化，據此調整主變壓器分接開關及運行方式，從而改善電壓質量，提高經濟運行水平。

(6)按期繪制地區電網代表日潮流圖，代表日為每月15日，潮流圖中應標明主變壓器分頭位置，主變各側有無功負荷、主要聯絡線潮流和各級母線電壓值，以及當日電網的實際結線方式。應于每月25日前把潮流圖上報到調通中心。

(7)對因系統原因長期不需要運行的無功裝置，在能保證電壓合格的情況下，每季度投入一定的時間，運行設備，對其進行試驗。

6.2 負荷管理

(1)編制運行方式就是負荷管理工作要做的，若要確保電力系統安全經濟運行就要做好負荷管理。

(2)負荷管理人員應于每日11時前將本地區次日的預計負荷曲線，日供電量報調通中心，逢節日應在節前三日提出節日至節后一日的預計負荷曲線。

(3)負荷管理人員應按時收集以下資料：

1)地區及大用戶的代表日24小時負荷及電量。

2)地區及大用戶的節日24小時負荷及電量。

3)地區每日的負荷率、每月的平均負荷率。

4)地區及大用戶具有代表的特殊小時及日功率的因數，月平均功率的因數。

5)用戶無功補償所需的容量，用戶對用電的性質以及對需要用電的要求。

6)大負荷用戶的月度、季度、年度生產計劃以及其對設備的檢修計劃[5]。

(4)加強負荷分析是搞好負荷管理的中心環節，負荷分析應進行下列工作：

1)從總負荷中分析出用戶用電、網損率的比例和地區功率因數的變化規律。

2)從用電負荷中分析出各大廠礦生產用電和生活用電的比例。

3)從生產用電中分析出各行業的用電特性及規律。

4)分析對負荷造成影響的氣候和季節因數[6]。

圖1-1 變壓器等效電路圖

圖1-2 輸電線路等效電路圖

圖2-1 電網網絡接線和網內線路長

5)調查并深入了解事故發生后對用戶造成的影響。

7.結語

隨著國家電網的發展，越來越多的地方都在對電網進行優化，使各個環節電壓都滿足國家規定，減少發生嚴重事故的幾率。減少電能在傳輸過程中的損失。這就需要對整個電網的結構和運行方式進行科學的合理的安排，研究不同地區不同的運行方式對于電力系統安全、經濟、優質運行具有重要意義。

[1]何仰贊,溫增銀.電力系統分析第三版[M].武漢:華中科技大學出版社,2007.

[2]孟祥萍,高蟋.電力系統分析[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]姜寧,王春寧,董其國.無功電壓與優化技術問答[M].北京:中國電力出版社,2006.

[4]王守相,王成山.現代配電系統分析[M].北京:高等教育出版社,2007.

[5]盛萬興.農網全網無功優化與補償模式[J].農村電氣化,2011(8):16-18.

[6]高孟平.切實做好電網運行方式的安排和管理[J].云南電業,2010(12):34-39.