地市级电网无功电压管理-最新资料

1、地市级电网无功电压管理Management of Reactive Voltage of Municipal Power Grid Ma Pengfei ； Liu Yange( Zhangjiakou Power Supply Company ， Yuxian 075700 ， Chinagshui Power Supply Company , Hengshui 053000 ,China): Reactive voltage of electrical power system which is determined by characteristics of reactive layer

2、, subarea, scattered balanced is a systems engineering. In this paper, on the basis of analyzing principle and relationship between voltage and reactive power, taking power grid in Zhangjiakou area, the current situation of operation and managementof reactive voltage was analyzed and management stra

3、tegies and specific measures of reactive voltage of municipal power grid were formulated.0 引言电力系统正常稳态运行时， 系统各点电压水平不同。 无功补 偿与无功电力平衡是保证电压质量的基本条件， 合理的无功补偿 和有效的电压控制不仅能保证电压质量， 同时可提高电力系统的 安全稳定性，降低电能损耗，充分发挥经济效益。1 电力系统无功功率的平衡无功功率电源主要有：同步发电机、电容器、调相机、静止 补偿器和静止调相机及并联电抗器等。 静止补偿器和静止调相机 是分别与电容器和调相机相对应而又同属“灵活交流输电系

4、 统”范畴的两种无功功率电源。系统中无功功率的平衡关系与有功功率相似，如下式所示刀 QGCE QL- CE =0 ( 1)式中，电源供应的无功功率 QGC由两部分组成，即发电机供 应的无功功率QG和补偿设备供应的无功功率 QC而补偿设备供 应的无功功率又分调相机供应的 QC1并联电容器供应的 QC2和 静止补偿器供应的 QC3三部分。因此，E QGC可分解为EQGCE= QG+EQC=EQG+EQC1+EQC2+EQC3( 2)式(1)中，负荷消费的无功功率 QL可按负荷的0引言电力系统正常稳态运行时， 系统各点电压水平不同。 无功补 偿与无功电力平衡是保证电压质量的基本条件， 合理的无功补偿

5、 和有效的电压控制不仅能保证电压质量， 同时可提高电力系统的 安全稳定性，降低电能损耗，充分发挥经济效益。1 电力系统无功功率的平衡 无功功率电源主要有：同步发电机、电容器、调相机、静止 补偿器和静止调相机及并联电抗器等。 静止补偿器和静止调相机 是分别与电容器和调相机相对应而又同属“灵活交流输电系 统”范畴的两种无功功率电源。系统中无功功率的平衡关系与有功功率相似，如下式所示刀 QGCE QL- CE =0 ( 1)式中，电源供应的无功功率 QGC由两部分组成，即发电机供 应的无功功率QG和补偿设备供应的无功功率 QC而补偿设备供 应的无功功率又分调相机供应的 QC1并联电容器供应的 QC2

6、和 静止补偿器供应的 QC3三部分。因此，E QGC可分解为EQGCE= QG+EQC=EQG+EQC1+EQC2+EQC3( 2)式(1 )中，负荷消费的无功功率 QL可按负荷的功率因数计 算。未经改善的负荷功率因数一般不高，仅0.60.9，即负荷消费的无功功率约为其有功功率的 0.51.3倍。但因规程对电 力用户的功率因数有一定限制，例如，不得低于 0.90 等等，系 统运行部门作无功功率平衡时， 可按规程规定确定负荷消费的无 功功率E QL式(1)中，无功功率损耗厶QE包括三部分：变压器中的无 功功率损耗 QT线路电抗中的无功功率损耗 Qx线路电纳中 的无功功率损耗AQ b。而如前所述，

7、 Qb属容性，如将其作感 性无功功率损耗论处，则应具有负值。因此，可分解为 QE = QT+Qx- Qb ( 3)根据如上的平衡关系， 可定期作无功功率平衡计算。 应该强 调指出，进行无功功率平衡计算的前提应是系统的电压水平正 常。而如不能在正常水平下保证无功功率的平衡， 系统的电压质 量总不能保证，可见，系统中应保持一定的无功功率备用。这个 无功功率备用容量一般可取最大无功功率负荷的7% 8%。2 电力系统的电压管理2.1 调整电压的必要性电力系统的电压需要经常调整。 电压 偏移过大时，会损坏设备，甚至引起系统性的“电压崩溃”，造 成大面积停电。 电压偏移过大也会影响工农业生产， 电压的微小

8、 波动也会造成不良后果。 例如， 由于电压波动引起的灯光闪烁将 使人疲劳。对218Hz的波动，人体非常敏感。可见，在保证系 统中无功功率平衡的基础上，调整控制电压非常重要。2.2 电压管理电压调整针对由以下几种原因引起的电压变 动：由于生产、生活、气象变化带来的负荷变动；个别设备因故 障而退出运行造成的网络阻抗变化； 系统结线方式改变引起的功 率分布和网络阻抗变化。上述种种原因引起的电压变动相当可 观，在较大的电力系统中，最大电压损耗可能达20% 30%以上。电力系统电压的监视和调整可通过监视、 调整电压中枢点的电压 而实现。 为对中枢点电压进行控制， 必须先确定中枢点电压的允 许变动范围，亦

9、即不等约束条件 Uimin v Ui v Uimax。这项工作 就是所谓中枢点电压曲线的编制。3 电力系统的电压调整方法 电力系统运行中调整电压主要方法有改变发电机端电压调 压、改变变压器的变比调压和补偿设备调压等几种手段。在各种调压手段中， 应首先考虑利用发电机调压， 因这种措 施不用附加设备，不需附加投资。当发电机母线没有负荷时，一 般可在 95%105%范围内调节；发电机母线有负荷时，一般采用逆调压。合理使用发电机调压通常都可减轻其他调压措施的负 担。对无功功率供应较充裕的系统， 采用各种类型有载调压变压 器调压显得灵活而有效。 尤其是系统中个别负荷的变化规律以及 它们距电源的远近相差悬

10、殊时， 不采用有载调压变压器几乎无法 满足所有负荷对电压质量的要求。 对无功功率不足的系统， 首要 问题是增加无功功率电源， 因此以采用并联电容器、 调相机或静 止补偿器为宜。最后应指出，为合理选择调压措施，应进行技术 经济比较。4 张家口地区电网无功现状及规划4.1 分层无功平衡情况截止 2008 年底，张家口地区各电压 等级变电站电容器组配置情况如下：500kV变电站2所，主变容量3051MVA电容器安装总容量 为 376.512Mvar/6 组，占主变容量的 12.34%；电抗器为 300Mvar/5 组，占主变容量的9.8%。220kV变电站13所，变压器26台，主 变容量3840MV

11、A电容器安装总容量为 552.166Mvar/73组，占 主变容量的14.38%。110kV变电站32所，变压器64台，主变容 量2534.5MVA 电容器安装总容量为 430.536Mvar/92组，占主 变容量的16.99%。主网35kV变电站4所，变压器8台，主变容 量98MVA电容器安装总容量为 9.9Mvar/3组，占主变容量的 10.1%。4.2 负荷情况张家口农网用电区大部分地处山区，除怀来、 万全、宣化等县拥有一定工业负荷外，其它县工业、乡镇企业均较少。负荷季节性较强，在农收和抗旱期间，变压器处在满负荷 运行状态，而在一般情况下，变压器负荷率较低。负荷分散、功 率因数较低， 绝

12、大多数农用机械和乡镇企业的动力设备是感应型 异步电动机， 正常工作时要由系统提供大量的无功功率。 各县负 荷相差较大， 有的县负荷率可达到 65%，而有的县负荷率仅为 10% 左右，负荷最小仅2-3MW无功负荷几乎为0,存在部分农网站 无功补偿远远大于实际负荷需求。4.3 农网用电区无功补偿分析在柴沟堡站、 小吾营站和沙城站，主要负荷分布在35kV侧，10kV侧负荷相对较小。35kV需要 大量的无功补偿，但此类站电容器均安装在10kV侧，电容器投入会导致10kV电压偏高，因而出现无功平衡和电压调整之间的 矛盾。沽源、尚义、康保等变电站供电线路较长，线路充电功率 大，导致电容器投入率较低， 运行

13、人员大部分是在用主变分头调 整电压。坝上四站（还有南滩站）的电源均取自张北220kV变电站，该站为兼顾其它三站势必提高电压，以保证电压质量，导致 南滩站电压偏高，电容器很少投入。35kV变电站无功补偿容量大多数不足 10%，该补偿容量大部分被变压器的无功损耗抵消， 使35kV站从上级110kV站吸收的无功较多，对 110kV站维持无 功平衡带来较大压力。4.4 张家口电网无功补偿和平衡存在的问题电铁负荷的 影响。张家口地区肩负着丰沙、 大秦两条电气化铁路的 7 个电铁 牵引站负荷的供电任务。 电铁负荷具有变化快、 谐波和负序分量大等特点，给各变电站调压造成较大困难，对10kV 电压质量造成很大

14、影响，曾经造成阳原水泥厂电机不能正常工作。中、低 压侧电压难以兼顾。 张家口地区 110kV 变电站绝大部分是三卷变 压器，中压侧带下一级 35kV 变电站。因此，应尽量提高中压侧 电压，以保证下级变电站电压质量，但根据先调电容器，后调主 变分头的调压原则， 为保证 10kV 电压质量和系统无功功率平衡， 应尽量多地投入电容器组， 这样势必又要下调分头， 因此合理维 持无功平衡和调压有较大困难。 电容器运行问题。 由于运行人 员技术水平参差不齐，手动投切电容器和调压不认真，不及时。 人为造成无功功率的不平衡。4.5 张家口电网无功补偿和平衡措施4.5.1 减少电铁负荷影响的措施督促用户采取各种

15、电能 质量治理措施，如：在谐波源附近加装静止无功补偿装置，可以 有效抑制电压波动和负序分量的产生。 合理安排运行方式， 使 其它负荷尽量与电铁负荷取自不同的母线， 以保证乡镇企业和工 业用户能安全可靠运行。对于 35kV和110kV变电站，在选用 电容器组时，可选用 12-13%的电抗器，以尽量减少系统谐波和 负序分量，以降低对负荷的影响。4.5.2 组织运行人员培训， 提高运行人员素质， 督促其严格 执行电压曲线和各项调压制度。同时考虑在变电站增加无功 电压自动投切装置或功能， 提高设备自动化水平。 以便易于维持 合理的无功功率平衡。4.5.3 根据负荷实际情况和主变容量， 合理选择无功补偿

16、容 量。主变增容时， 应考虑主变轻载和满载两种运行工况增加无功 补偿容量。4.5.4 增加 35kV 层无功补偿容量对 35kV 负荷较大的 35kV 、110kV 变电站（如沙城、小吾营等站）根据实际负荷情 况，适当增加35kV无功补偿容量，以缓解35kV无功需求和110kV 电压调整的矛盾。对于 35kV工业用户，要求其加装无功补偿 装置，同时应做到适时投切电容器。4.5.5 增加电抗器以解决电压调节和无功潮流的矛盾。对 110kV 沽源、南滩变电站，加装电抗器，以抵消线路充电功率。4.5.6 加大分散补偿和用户无功补偿力度。 对于负荷较重和 线路较长的10kV线路以及乡镇企业、小型工业等，增加无功补 偿装置，以降低该类负荷从系统吸收的无功功率。5 总结基于以上的分析， 对做好张家口地区无功电压管理工作，