陽煤集團電力系統無功平衡分析

王智麗

(陽泉煤業(集團)股份有限公司發供電分公司，山西 陽泉 045000)

陽煤集團電力系統無功平衡分析

王智麗

(陽泉煤業(集團)股份有限公司發供電分公司，山西 陽泉 045000)

對陽煤電力系統中的無功電源、設備和無功補償裝置的平衡進行了分析，指出無功平衡存在的一些問題，并提出改進措施。

電力系統；無功；平衡；問題；措施

0 引言

無功是電力系統中不可缺少的因素，因此對系統中無功的分析對電力系統的穩定有著積極作用。電力系統無功功率平衡的基本要求是：電力系統中的無功電源可以發出的無功功率應大于或等于負荷所需的無功功率和網絡中的無功損耗。按照電力系統平衡的基本要求，現對陽煤本部無功分布狀況進行分析。

1 無功分布需求

(1) 電源。本部系統的無功電源有3個：一為自備電廠發電機，自備機組發出無功為70 000 kvar左右；二是無功補償裝置，目前各礦的無功補償裝置主要為靜止無功補償(SVCR、SVG、FC)和電容器，補償點是6 kV母線側，補償總容量為63 700 kvar；三是由國網陽泉供電分公司海落灣站電源點提供的無功電源，購入的無功容量為10 000 kvar。3個電源點提供的無功容量為14.37萬kvar。

(2) 無功用電設備。本部系統的無功用電設備為異步電動機、變壓器和線路，其中，異步電動機所需無功電量占到總無功的70%，其次變壓器也是主要的無功消耗者。據統計，陽煤電網無功設備容量約為12萬kvar。

2 本部區域的無功分布狀況

2.1 一礦區域

2.1.1 無功容量統計狀況

一礦地區實際消耗無功19 187.1 kvar，地區功率因數為0.82。

2.1.2 無功電源和功率因數狀況

一礦區域無功電源來自礦站、二電廠站以及相關站室內部無功補償裝置：從系統吸收無功功率1 807 kvar，二電廠提供無功功率7 587 kvar，目前無功各站室無功補償容量已達到了21 000 kvar。從統計來看，無功補償總容量滿足所需無功。

一礦35 kV站分區域分析：張華溝站有3組1 500 kvar SVCR無功補償裝置，功率因數為1；吳家掌站現有1 800 kvar固定無功補償裝置，另有3 000 kvar SVG備用，無功裝置滿足電壓標準要求，功率因數為0.99；陽坡堰站有2 700 kvar無功補償裝置，功率因數為0.97；紅簡溝站無功裝置容量為6 000 kvar，目前無功補償為過補償，向北頭嘴站倒送無功；北頭嘴無功補償裝置容量較低，目前正在投入一組300 kvar的無功補償裝置，經測算，投入后將大大改善北頭嘴站的無功狀況。

2.1.3 分析小結

一礦地區的無功補償基本達到就地平衡，目前來看，只有北頭嘴站補償水平較低，正在完善；同時存在一些地區過補償，如紅簡溝站，分析主要原因為此地區的無功裝置是固定的無功裝置，這樣會出現裝置投切不及時，不能根據用電負荷的變化及時投切的問題，而靜態無功裝置能夠彌補這一不足。

2.2 二礦本部

2.2.1 無功設備統計狀況

二礦本部賽魚和桃南站對所有無功設備運行情況進行統計，實際消耗無功7 877.7 kvar，如果所有無功設備投入運行，二礦本部會出現過補償。

2.2.2 無功電源和功率因數狀況

二礦本部無功電源來源于礦站以及相關站室內部的無功補償裝置，各站室無功補償容量12 300 kvar，其中容性補償SVG 6 000 kvar，感性補償FC 6 300 kvar。從系統吸收無功功率4 597 kvar，35 kV母線功率因數達到0.96。賽魚和桃南站的無功補償基本實現平衡，其中賽魚變壓器功率因數達到0.95，桃南站達到0.96。

2.2.3 分析小結

本區域無功補償裝置能夠滿足設備正常運行，不需要增加無功補償裝置。

2.3 三礦區域

2.3.1 無功設備統計狀況

三礦區域同步電動機容量10 000 kW，異步電動機容量8 000 kW，主扇容量6 550 kW，總容量達到了24 550 kW。對所有無功設備運行情況進行統計，實際消耗無功12 704 kvar，功率因數0.78，本區域功率因數偏低。

2.3.2 無功電源和功率因數狀況

三礦區域無功來源于礦站、神堂嘴瓦斯電站、虎尾溝瓦斯電站以及相關站室內部的無功補償裝置，各站室無功補償容量為12 000 kvar，從系統吸收無功7 933 kvar，神堂嘴瓦斯電站提供無功2 788 kvar，合計功率因數0.86。

馬家坡站主變功率因數0.67，神堂嘴瓦斯電站提供電源，本站電壓較高，因此，電容器無法正常投運，是導致功率因數低的主要原因。東西畛站進線功率因數0.75，主要原因為本地區的無功補償裝置配置不足，需要增加無功補償裝置5 000 kvar。蒙村站變壓器側的功率因數為0.95，從無功裝置容量分析，本站配置能夠滿足需求。若本站電容器全部投入運行，本站出現無功倒供情況。

2.3.3 分析小結

三礦區域需要在東西畛站增加無功補償裝置。且由于馬家坡站和蒙村站靠近電源，電壓較高，補償裝置難以投運，所以形成這兩個站無功裝置不能有效投入的現狀。

2.4 五礦區域

2.4.1 無功設備統計狀況

五礦區域無功設備容量為11 765 kvar，功率因數為0.89。

2.4.2 無功電源和功率因數狀況

五礦區域無功電源來源于礦站、貴石溝瓦斯電站以及相關站室內部的無功補償裝置，五礦地區各站室無功補償容量為28 935 kvar，從系統吸收無功4 333 kvar，貴石溝瓦斯電站提供無功5 283 kvar，正常運行狀況下五礦區域的功率因數為0.93。廣場站、小丈八站本站功率因數為0.95、0.96，將這兩站電容器全部投入運行，本站出現無功倒供情況。趙家分區站功率因數為0.80，建議將本站8 100 kvar電容器中的兩組投入運行，本站的功率因數為1，低谷時將出現無功倒供情況。

2.4.3 分析小結

五礦地區在瓦斯電站正常運行狀態下無功補償裝置能夠滿足本地區設備的正常運行，不需要增加無功補償裝置。

2.5 新景區域無功電源和功率因數狀況

新景地區的潮流由黃沙嘴站流向礦站，新景地區無功電源主要來源于三電廠和相關站室內部的無功補償裝置，新景礦地區各站室無功補償容量19 200 kvar，新景礦消耗無功21 760 kvar，正常運行狀況下新景區域功率因數為0.80。新景地區功率因數較低的主要原因是本區域由第三熱電廠供電，區域電壓普遍較高，在系統正常運行情況下，較近的黃沙嘴、蘆南、蘆北站電容器均由于電壓較高而在退出狀態。

3 目前系統無功補償存在的問題及應采取的措施

(1) 無功補償裝置參差不齊。本部的無功補償裝置是近幾年陸續安裝和投運的，設置裝置參差不齊，如二礦賽魚和桃南系統的無功裝置是先進的靜態無功補償裝置，能夠實現自動投切，可以根據用電負荷的變化及時進行投退，補償效果比較理想。而個別站室無功補償是固定裝置，存在用電高峰和低谷時不能及進投退，導致高峰補償不足、低谷過補償等現象。措施：加強培訓，提高人員素質，及時監控無功補償情況，合理投切無功裝置；逐步改造無功裝置的先進性，采用自動無功補償裝置。

(2) 無功補償容量配置還存在不足。目前各礦的35 kV站無功容量基本能夠滿足本地區的無功需求，但是還有個別站室無功裝置容量配置不足，如一礦北頭嘴站、三礦東西畛站。措施：在此地區配置無功裝置，使無功補償就地平衡。盡快完善無功裝置，爭取早日投運。

(3) 靠近電源點的無功裝置不能投入。由于陽煤電網自備發電機組分布不集中，造成靠近電源點的站室無功裝置不能投入，如靠近三電廠的黃沙嘴、蘆北、蘆南站；靠近瓦斯電廠的馬家坡站、蒙村站。措施：研究電廠發電機無功和有功負荷，減少發電機無功電量。

[1] 程浩忠，吳浩.電力系統無功與電壓穩定性[M].中國電力出版社，2004

[2] 王正風.無功功率與電力系統運行[M].中國電力出版社，2009

2014-09-15

王智麗(1975—)，女，山西陽泉人，機電工程師，研究方向：電力調度。