220kV與110kV電網的無功電壓探討

摘 要：本文以四川某片區的電網發展為例，對電網的無功電壓進行了統計，并指出了無功電壓中存在的主要問題，重點探討了相應的解決方案和措施，目的是為片區的電網運行提供指導和借鑒，進而實現無功電壓的優化和科學管理，最終實現電網的可持續發展。

關鍵詞：電網；無功電壓；數據；平衡分析；數據采集監控系統

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

隨著電網系統的不斷發展和壯大，對電網的管理和運行投入不斷加大，特別是在無功電壓問題方面引起了高度的重視，并且加大的了對無功補償的投入，加強了管理力度，取得了一定的成效。但是在電網的運行中，無功電壓還存在諸多問題，嚴重的阻礙了電網的優質經濟運行。因此需要對電網的無功電壓情況進行相應的分析，借助一定的數據采集監控系統，探索解決電網無功電壓問題的途徑，進而推動該片區電網系統的健康可持續發展。

一、電網無功電壓運行統計

無功潮流是關系電力系統運行質量的關鍵環節，對整個電力系統的運行起著關鍵性的影響，關系著其運行的安全性和經濟性，因此需要對無功潮流分布進行合理的分配。由于受到重視有功忽視無功思想的影響，電網在無功分析方面存在著不足，進而引發了一系列的問題，阻礙了整個電力系統的健康運行。就該片區而言，最高統調負荷達到61873MW，并且呈現逐年增長的趨勢，到去年年底，電網統調機組容量達到5283.7MW，擁有220kV變電站54座，220kV主變83臺，110kV變電站168座，110kV主變268臺，且該片區的220kV電網分布呈現出五縱六橫的格局。

為了更好的了解該片區的電網電壓水平，需要借助一定的統計方法，對220kV、110kV電壓的數據進行采集和分析。在電網的運行中，各個片區的監控點的電壓存在著一致性，因此可以根據這一原理，計算出各樞紐220kV、110kV變電站的電壓最大值和最小值的平均值。可以將電壓的最大值和最小值進行列表分析，進而了解到各個分片區整體的電壓水平，并及時的發現各個片區出現的電壓異常的現象，并采取有針對性的措施。

在對數據進行采集和分析的時候，需要保證數據的典型性和代表性，進而提高參考的可行性和科學性。通過對該片區的十個典型片區的電壓情況進行分析，發現了電壓普遍較高的片區和較低的片區，并對整個片區的電壓情況形成一個清晰的認識。通過對電壓情況的分析，得出了該片區經濟發展和裝機容量的問題，進而及時發現電網格局不平衡的問題。

二、電網的功率因數水平分析

就電網的主力電廠而言，根據各時刻點的有功、無功負荷數據，可以得到各個點的功率因數，在此基礎上，畫出相應的功率因數時間序列圖。通過對序列圖的觀察和分析，可以得出電網運行的電壓規律。

對該片區而言，主力電廠的功率因數較大，在0.9以上，但是不同的季節會導致不同的功率因數，因為夏季的負荷較大，而冬季的負荷較小，進而導致夏季的功率因數小于冬季的功率因數，并且冬季的功率因數只有在晚間出現負荷高峰期時會出現一定程度的下調。與此同時，各個廠的功率因數的調節步伐是一致的。

該片區220kV、110kV變電站的夏季負荷高峰出現時，中部、南部、西部變電站的功率因數會達到0.95以上，東部變電站功率因數廣泛在0.88-0.93，這就充分的說明了該片區東部電網存在著無功不足的問題，為了滿足整個電網運行的需求，需要降低各個發電機的功率因數，再加上母線電壓的限制，致使電網的動態無功備用的水平較低。而東部片區的部分變電站功率因數在負荷高峰期時僅為0.86，可見該片區沒有較大的無功潛力進行挖掘。

為了更好的適應整個電網系統的發展，各個機組會根據電網的電壓情況實行進相運行，這樣就會使母線的電壓上升至235kV，在這一情況下，高電壓會發揮較大的作用，因此需要對相應的機組進行有效的控制，進而減輕片區的無功倒送的現象。

三、220kV、110kV電網的無功平衡分析

在該片區的電網運行中，片區的無功補償系數的確定是依據電廠的滿發且功率因數為0.93的運行環境。就2012年該片區東部電網運行參數而言，部分220kV變電站無功總配置系數為1.24-1.3，而國家要求的無功技術系數為1.32-1.5，可見未能夠滿足技術規定的系數要求。當該片區東部電網處于運行最大負荷時，會出現嚴重的無功補償不足的現象，并且無功補償的分布很不均衡。除東部片區外，部分變電站無功配置系數較高，超過了平均的配置范圍，并且該片區的無功功率在整個電網的無功配置系數中占有較大的比例，出現了一定的無功過剩的問題。其他片區的無功配置系數相對較為合理。

可見，該片區處于供電緊張的情形中，但是大部分的電網都是按照功率因數在0.9以上進行運行的，但是缺乏動態無功備用的電廠。如果以2012年的最大負荷日電廠出力進行估算，就會發現該片區局部電網的無功補償配置系數較低。

通過分析不難發現，該片區的電網受到電源和負荷分布不均衡的影響，各個片區在無功電壓方面的表現也不盡相同，呈現出不同的特點。特別是中部片區是該的電網首端，線路較多，加上充電功率較大和電廠較多，進而導致無功多但是補償容量嚴重不足以及負荷相對較輕的現象，進一步引起了電網無功過剩且電壓過高。而東部片區是該片區電網的末端，也是經濟發展較快的片區，負荷較重且經常出現用電的高峰期，加上無功配置不足，進而引起了無功不足且電壓偏低的現象。其次，220kV電網與110kV電網之間的交換較小，這就導致了在負荷高峰期會出現無功補償容量不足且投運不足的現象，進而導致功率因數不合格。就其各個片區的無功分區平衡而言，該片區做的較好，并且聯絡關口的功率因數也較低，較好的保證了電網的安全穩定運行。但是由于節假日是用電的高峰期，會出現用電量以及負荷最大的情況，這時就對電網的運行提出了更高的要求，這就需要對其實施進相運行，進而緩解該片區的在用電高峰期電壓過高的矛盾。

另外，由于部分220kV線路較長，線路充電功率較大，在變電站負荷較輕時，及時將該變電站及所供下級變電站所有電容器退出的情況下，該變電站無功仍過剩并導致電壓升高。

四、該片區220kV、110kV電網無功電壓方面的問題以及建議

通過對該片區的無功電壓分析，可以發現在電網的運行中存在著諸多問題，嚴重的制約了電網的健康運行，并且影響了供電的質量和效率。一般而言，主要包括以下幾個方面的問題：

（一）對電容器的管理和逆調壓方面的缺陷

在該片區的電網運行中，對于負荷增長較快的片區而言，存在著電容器管理不當以及缺乏對逆調壓的認識，這就需要以負荷增長為參考，進行合理的無功補償，同時加強對現有的電容器的管理，并提高對逆調壓的重視，合理的對現有的無功裝置進行設計和安裝。除此之外，要配置一定數量的低壓減負荷裝置和投切負荷裝置，在電壓較低時，要提高電壓的穩定性，進而避免破壞性事故的發生。

（二）電壓轉移難以滿足電網系統的需求

在該片區的用電負荷發生轉移時，對變電站的主變分接頭的檔位進行合理的設置，如果處理不當，就會引發主變的低壓側電壓偏高，這樣就難以滿足系統運行的需求，以致無法投入電容器補償無功。為了解決這一問題，需要對變壓器進行一定的技術改造，調整變比，進而有效的降低中壓側電壓。

（三）缺乏對用戶電容器的整體把握

在該片區，用戶的電容器的數量占到片區電網的電容器的三分之一左右，由于數量大分布復雜，導致電網企業對用戶的電容器的投運情況的了解不夠全面，導致在對用戶功率因數的考核制定標準的過程中出現與輸電網的功率因數的參考標準之間的矛盾。為了解決這一問題，需要提高電力部門的監控力度，加強管理，不斷研究和完善對用戶功率因數的考核辦法和執行力度。

（四）無功補償形式單一

在該片區的電網運行中，應用的無功補償設備主要是并聯電容器，形式過于單一，難以滿足電網運行的需求。建議在存在較長供電線路且變電站在負荷輕時段出現無功過剩的變電站增設并聯電抗器以吸收過多的無功功率。

（五）對小水電的無功出力考核不合理

在電網的運行中，缺乏對中小水電的無功出力考核的科學性和合理性，因此需要加強對電網的功率考核因數的重視，并且順應市場經濟的要求，激勵大的電廠配合調壓管理和研究電壓功率因數考核的辦法，為電網的正常運行創造有利的條件。

此外，還需要注意以下幾個環節的重視，保證電網的正常運行：為了解決一些站點的主變無功穿越量較大的問題，加強其所在的220kV分區電網無功配置，優化合理增加電容器配置。對于電壓偏低或者是無功過大的現象，應檢查現有無功補償設備的可用情況和投切策略，保證能及時投入這些補償設備，進而保證整個電網的高效穩定運行，最大限度的提高電網運行的安全性、經濟性和科學性。

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