淺談變電站無功優(yōu)化

鄭麗霞

內(nèi)蒙自治區(qū)呼和浩特供電局

一、國內(nèi)無功研究

現(xiàn)在國內(nèi)提出的《利率電費調(diào)整辦法》，證明我們已經(jīng)把無功優(yōu)化調(diào)整，放到了國家的政策、法規(guī)層面。電網(wǎng)的合理無功補償分配，可以使輸、配電設(shè)備的有功損耗降低35%--50%，輸、配電設(shè)備的負載能力增加20%--30%。因此無功功率補償?shù)纳钊胙芯浚稍黾游覈娏﹄娋W(wǎng)的經(jīng)濟效益。

我國北方電力的無功功率分布不合理，使輸電線路的電壓降增大、線路損耗增加、供電安全性和經(jīng)濟性也大幅下降。因此，選擇合適的無功優(yōu)化方法，可提高電網(wǎng)無功優(yōu)化的自動控制水平，在保證電網(wǎng)電壓水平和改善電壓質(zhì)量的前提下，可有效降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和安全性[3-4]。

二、變電站無功不足的影響

(1)無功功率不足對系統(tǒng)的影響

當電力電網(wǎng)無功不足時，系統(tǒng)內(nèi)的無功儲備不能滿足無功負荷的需要，將造成無功電源和無功負荷處于低電壓狀態(tài)下運行。電網(wǎng)在低電壓下運行，可能造成的危害有1)線路的輸送能力下降。電壓降低后，線路輸送等量電能時的損耗加多，造成線路的輸送量減少；2)變壓器允許通過的電能減少。與線路類似，當系統(tǒng)電壓降低后，變壓器也會出現(xiàn)損耗增加，輸送能力減弱；3)電壓降低后，無功設(shè)備不能在標準電壓下工作，產(chǎn)生的無功會減少。

(2)無功不足對電壓的影響

呼和浩特負荷以民用負荷為主，大工業(yè)負荷占比重少，負荷峰谷差大，其中昭君變、南郊變、烏素圖變、因負荷太大，不能轉(zhuǎn)帶，所以在負荷高峰時電壓偏低，負荷低谷時電壓偏高。而新華變、大臺變、北郊變等所帶負荷較小，存在電壓偏高現(xiàn)象。因此，負荷不平衡及負荷分布不均等原因?qū)χ骶W(wǎng)電壓造成一定影響，僅靠投退站內(nèi)電容器等方式調(diào)壓，不能解決實際問題。

內(nèi)蒙電網(wǎng)經(jīng)過多年的改進，無功功率因數(shù)提高了很多，但大用戶及10kV用戶，無功補償容量不足或不能根據(jù)負荷投退。主網(wǎng)的無功補償設(shè)備安裝在10kV母線上，而有的變電站單組無功設(shè)備容量大，有投入則過補，不投則欠補。另外無功補償設(shè)備種類少，投切慢，對電網(wǎng)的無功水平無法動態(tài)跟蹤。當負荷變化較頻繁時，造成電壓調(diào)整困難，無法及時跟蹤投切。

(3)無功補償方案

電力無功平衡的工作，需要掌握無功電源和無功負荷基本情況及分布，確定無功補償需求，并且要根據(jù)無功需求，確定最優(yōu)補償方案及補償容量。實際中，基本采取就地平衡、分級補償和便于調(diào)整電網(wǎng)電壓的補償方式，找到最優(yōu)的分配方案。

三、變電站對無功不足問題的改進

我們在變電站無功優(yōu)化技術(shù)改造方面經(jīng)驗不足，變電站的經(jīng)濟運行分析借助理論計算軟件，對變電站的無功優(yōu)化進行了改進。

例：某變電站主變壓器容量：1號主變180MVA，2號主變180MVA。無功設(shè)備容量：10Kv I II段母線接有四臺電容器：1號電容器、2號電容器、3號電容器、4號電容器，共4組電容器，其中兩組容量分別為：3MVar、6MVar。

(1)變電站變壓器輕載運行

由計算和分析可知1號變壓器銅鐵損失比為1：0.12，是輕載運行，損失電量隨供電量的增加而增加，而主變線損率隨主變器負荷的增大而減小，損失電量的增加量小于供電量增加量，所以，增加主變負荷是減小主變線損的主要手段。

由于變壓器輕載，主要考慮增加負荷，接入大量負荷，可解決主變輕載的問題。兩臺主變運行的變電站，為了達到用電可靠性的要求，需兩臺主變并列運行。由于實際負荷和運行情況不同，一臺主變接入本站大部分負荷運行，另一臺主變接入少負荷運行，可以緩解變壓器輕載運行。

(2)變壓器重載運行

經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)2號主變重載運行，損失電量隨供電量的增加而增加，其主變線損率隨主變器負荷的增大而減小，損失電量的增加量小于供電量增加量，所以增加2號主變的負荷是減小2號主變線損的主要手段，但在重載情況下不能過高增加負荷，負荷過重會引起電網(wǎng)電壓問題，因此合理適度增加主變負荷是降低線損的主要措施。

四、變電站的無功優(yōu)化

站內(nèi)變壓器帶的負荷比較小的時候，從220kV負荷供入較大無功，變電站投運較小無功即可。根據(jù)無功就地平衡原則，變壓器輕載運行時，電容器投如較大，會增加站內(nèi)損耗電量。

在變電站供電量不變的時，減少電量的損失進行無功優(yōu)化，產(chǎn)生長期的經(jīng)濟效益是很可觀的。

變電站大負荷運行時負荷的增加，對電網(wǎng)對無功的需求更大，無功補償容量需增加才能滿足變電站降低損失電量的需求，無功調(diào)節(jié)更加頻繁。所以電力系統(tǒng)急需，自動調(diào)整無功的控制系統(tǒng)(如AVC、AVG等)進行調(diào)控，提高電網(wǎng)無功優(yōu)化的自動控制水平，進而實現(xiàn)無功的自動優(yōu)化控制。主網(wǎng)潮流變化對無功的需求很高，單一的投退電容器進行無功補償，解決不了實際問題。由于先進的電力電網(wǎng)技術(shù)和負荷大小變化的不同，對電網(wǎng)的影響也很大，故對于大負荷情況下的無功補償及優(yōu)化，需要實現(xiàn)變電站的無功自動化控制后，再進行優(yōu)化才更加有效和合理。

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