地區電網的無功平衡和電壓控制

武亞非

摘 要：通過對某地區電網無功電壓設備和運行情況的分析，指出了電網運行中無功電壓調整和管理方面存在的問題，提出了電壓調整的措施和電網無功優化運行管理的看法。

關鍵詞：無功平衡；電網運行；無功補償；電壓

隨著電網的不斷發展和電力體制改革的逐步深化，適應建設“一強三優”供電公司的要求，人們對電壓問題的重視程度逐漸增加。本文從分析地區電網電壓情況和無功設備狀況入手，找出無功電壓調整中存在的問題，有針對性的提出解決措施和方法，對提高電網電壓管理和用戶高質量的供電有著十分重要的意義。

1 某地區電網無功電壓現狀

1.1 無功設備的基本情況

目前，地區電網共有220 kV主變19臺，容量3120 MVA，均為有載調壓變壓器；110 kV主變62臺，容量2717.5 MVA，也均為有載調壓變壓器。

該地區電網的無功功率補償設備主要是一臺并入220kV電網的60萬火電機組和各變電站的電容器組。地區電網110kV及以上變電站無功補償電容器總容量736.334MVAR，其中220 kV變電站408.504 MVAR，110 kV變電站327.83 MVAR。

1.2 配置原則和調整手段

在無功補償設備的配置上，主要是考慮分層分區就地平衡的原則，根據主變容量和負荷情況安裝足夠容量的無功補償設備。對于220kV電網，應避免遠距離、大容量的無功功率傳輸，力求保持各變電站的無功功率平衡，盡可能使220kV線路的無功功率流動小；對于110kV及以下的供電網，推行低壓配變就地補償，實現無功功率的分區和就地平衡，防止電壓大幅波動。

無功電壓的調整主要是通過調整主變分接頭位置、投切電容器和電抗器、改變系統運行方式、調整發電機勵磁等方法。

1.3 電壓控制情況

2013年、2014年兩年，地區電網綜合電壓合格率分別為99.967%和99.993%，2015年，將會繼續提高。尤其是 2015年投運的220kV渦河變，不僅加強了電網可靠性，也對提升地區電網內縣級電網的電壓水平起到了關鍵作用。

2 存在的問題

隨著社會經濟的迅速發展、城市新區等工程建設，使地區電網規模不斷擴大，供電負荷不斷攀升。尤其是哈鄭直流的落地，使地區電網結構和運行特性發生重大變化，地區電網的無功電壓運行管理變得更加復雜，如不采取有效的針對性措施，可能影響供電質量，甚至危及電網安全。

2.1 哈鄭直流引起的220kV層面無功傳輸問題

哈鄭直流換流站靠近地區兩座500kV變電站，致使500kV母線電壓偏高，為調整電壓，500kV變電站采取投入電抗器的措施。在降低500kV母線電壓的同時，也使220kV母線電壓降低，造成220kV線路無功潮流傳輸偏大，還會出現市際間無功的大量傳輸。

2.2 高峰時段電壓調整能力不足

地區電網的大負荷季節一般在春季的灌溉時期、度冬度夏期間，此時間段電壓調整困難。雖然提前采取了電壓調整措施，對穩定主網電壓起到了積極的作用，但在高峰時段，由于某些線路供電半徑大、設備缺陷等原因，仍有電網電壓偏低現象。

2.3 對縣區供電電網缺少無功管理

地區縣區電網的無功調壓設備沒有建立統一的臺賬，同時縣區35kV變電站大多為無人值班，但又不能實現遠方操作，故無功調整比較滯后，不能根據負荷和電壓情況及時調整。

2.4 有載變壓器調壓范圍選擇問題

根據省調規程要求，220kV主變檔位應在中間檔位及上下三檔范圍運行，主變檔位可調范圍窄。同時有些主變因設備缺陷無法調檔，造成調壓困難。有些主變因負荷增長過快，還未進行主變調檔就被閉鎖。

2.5 電容器運行問題

地區電網主要的無功補償設備是電容器。但電容器運行時發熱等因素造成電容器相關設備如連接鋁排、電容器本體等設備經常出現故障，而由于檢修力量不足或設備備件購買周期長等原因，造成故障電容器檢修工期長，電容器整體投入率不高，影響無功電壓的調整。

2.6 負荷不穩定問題

地區有部分鋼鐵加工企業，造成電壓調節無法跟上負荷變化的速度。

2.7 AVC調壓策略問題

在自動化系統AVC功能中，只能設置各站自身的調壓策略，不能將220kV變電站和其所帶的110kV變電站的調壓策略進行統一考慮，影響AVC的閉環控制。

3 調壓措施

3.1 綜合考慮各種因素的影響

由于無功電壓調整的分散性和分層性，使得其控制比有功功率和頻率的控制要困難得多。做好電壓監視，控制好無功潮流和電壓中樞點電壓，合理使用調壓手段，才能保證電壓的可控、能控、在控。

3.2 提前做好電壓調整

在電網運行中，做好負荷的預測工作，當高峰負荷到來之前，就將電容器投入，使電網電壓提高至上限運行，這樣可防止高峰負荷時電壓的過分下降。同時做好預判，如果判斷負荷增長較多會引起主變調壓閉鎖，在無功充足的情況下，先調整主變檔位將電壓提高至上限運行，待負荷升高后再投入電容器。

220kV主變檔位調整應提前申請省調同意，并將地區負荷和電壓變化情況及時向省調匯報，征得省調同意后擴大主變檔位調整范圍。

3.3 加強縣區電網無功電壓管理

建立縣區電網無功設備臺賬，并制定縣區無功電壓管理規定和考核辦法，確保縣調無功電壓調整的及時性。

3.4 提出電網改造建設建議

針對供電半徑長、供電負荷重的線路和變電站，調度應及時向規劃部門提出電網改造建設建議，解決線路末端電壓低的問題。

3.5 及時消除電容器缺陷

運維部應加強電容器的運行維護，提高電容器檢修處理速度，確保無功設備的投入率保持在較高的水平。尤其是針對經常出現問題的電容器，及早進行技改大修。

3.6 合理優化AVC控制策略

將AVC控制進行優化，在系統自身無法兼顧220kV和110kV變電站的基礎上，人為制定控制策略將220kV和110kV進行聯動，將AVC對變電站的“單獨控制”轉為“集中控制”，電網無功由“就地補償，就地平衡”轉為“優化補償，分層平衡，上下兼顧”，為有效提升電壓精益化管理和標準化建設起到積極的推動作用。