關口計量反向無功分析與改進探討

摘要：隨著我國電力體制的改革，對電能計量工作提出了更高要求，特別是從傳統的計劃經濟向市場經濟的轉變，電能測量技術更重要，電能計量裝置（表計）是公平秤，需要重視它的完整性和準確性。文章通過對龍背灣電站在發電工況下從220kV系統吸收無功功率、導致反向無功數據過大、功率因數偏低現象進行分析，并有針對性地提出技術改進方案。

關鍵詞：關口計量；反向無功；電能計量；電能測量技術；電能計量裝置 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）19-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.016

1 電站概述

龍背灣水電站是水利部小浪底水利樞紐管理中心所屬黃河小浪底水資源投資有限公司控股投資開發的第一個水電站，工程位于湖北省竹山縣堵河流域南支官渡河下游，為堵河流域梯級開發的“龍頭”電站，以發電為主要目標，兼顧航運和旅游業，在電網中主要承擔調峰、調頻和事故備用任務。

該站主體工程于2010年12月28日開工，2011年11月21日工程截流，2014年10月12日下閘蓄水，電站安裝2臺9萬千瓦的水輪發電機組，總裝機容量18萬千瓦，多年平均發電量4.19億千瓦時，兩臺機組相繼于2015年5月份和8月份并網發電。龍背灣水電站發電機、變壓器采用單元接線，220kV電氣主接線采用單母線接線，僅1回220kV出線。

2 現象描述

從2015年5月份投產發電至次年1月份的月度發電量歷史數據反映見表1～表3，在發電工況下龍背灣電站從220kV系統吸收無功功率，導致反向無功數據過大，功率因數偏低現象。

3 原因分析與檢查

3.1 存在的原因

分析可能存在的原因如下：（1）220kV關口電能計量表計存在二次接線錯誤；（2）220kV關口電能計量表計參數設置出錯或者表計質量出現問題；（3）電能計量小主站及其終端參數設置出錯或者通訊點表出現不對應問題；（4）機組存在進相運行的可能。

3.2 現場檢查

（1）通過查閱龍背灣電站監控系統及電能計量小主站與220kV線路對側潘口電站相關歷史數據綜合對比分析后，確定220kV關口電能表性能、質量均工作正常，其二次接線正確；（2）通過檢查，電能計量小主站及其終端參數設置及通訊點表均工作正確可靠；（3）通過查閱龍背灣電站監控系統及電能計量小主站相關歷史數據綜合對比分析后，確認龍背灣機組在發電工況下不存在進相運行。

3.3 查詢歷史記錄

（1）查詢監控系統及電量采集終端較多的數據分析，情況類似，此處僅以2015年10月3日數據為例分析；（2）兩臺機組運行工況為：2號機組當日停備；1號機組07∶02開機，21∶38停備；（3）從07∶02～21∶38期間，1號機組處于發電運行工況，機端電壓為13.65kV，定子電流為3350A，P=85MW，Q=8.9Mvar；正向無功由2504172.0kWh增長到2555652.0kWh，增長量為51480.0kWh；反向無功由3234501.6.0kWh增長到3238382.4kWh。

從07∶02～18∶05期間，220kV線路關口無功數值未出現增長現象；從18∶05～21∶38期間，220kV線路關口無功數值一直在增長，增長量為3880.8kWh。

由此得知：1號機組在發電運行期間，即向系統發出了有功功率和無功功率，發動機沒有進相運行，確實又從系統吸收了無功，接下來就要查清這些無功功率到哪兒去了、被誰消耗了。

3.4 龍背灣電站感性負載分析

龍背灣電站長期運行的感性負載如下：兩臺主變壓器、六臺廠用變及兩臺機組輔助設備的異步電機等都屬于感性負載，為維持它們正常運行都需要吸收大量的無功功率。

3.5 發電工況下現場實測

（1）2016年3月13日14時26分，1號機組發電工況下，機端電壓為13.7kV，定子電流為3470A，

P=81.3MW，Q=15.9Mvar；220kV母線電壓為224.3kV，線路電流為208.4A，P=80.8MW，Q=6.6Mvar；（2）根據查詢的監控系統數據和詢問現場值班人員，從2015年5月份至本次發電前，機組在發電工況下，一直維持機端電壓在13.6kV、Q=9Mkvar左右運行；（3）綜上所述分析判斷認為：機組在發電工況下，一直維持在機端電壓偏低（額定13.8kV），發電機發出的無功功率較少的工況下運行，此時發電機發出的無功功率不能滿足龍背灣電站較多的感性負載需求，經過單臺發電機組實際發電運行觀察測算，該工況下需要消耗的無功功率大概為8～9Mvar，它隨機組所帶有功功率的變化而變化，為維持它們正常運行必然要從220kV系統吸收大量的無功功率。這就是從2015年5月份至次年1月份月度發電時，從系統吸收無功功率的原因。

4 解決措施

機組在發電工況下，監視220kV母線電壓在調度要求的時間段內不超標的情況下，運行人員應做到如下兩點：（1）要認真監盤、仔細跟蹤觀察220kV母線電壓與發電機組無功功率的變化，在調度要求的時間段內220kV母線電壓不超標的情況下，及時調整發電機的無功功率；（2）調整發電機的無功功率的原則：在調度要求的時間段內220kV母線電壓不超標的情況下，盡量讓返回屏和上位機監控屏220kV線路無功功率大于零，不能顯示為負值。

5 實際驗證

機組在發電工況下，通過現場調整發電機組的無功功率實際驗證。

第一，2016年3月26日08時26分，1號機組發電工況下，無功功率調整前采集監控系統上位機數據記錄如下：機端電壓為13.66kV，定子電流為2129A，P=50.0MW，Q=9Mvar；220kV母線電壓為225.0kV，線路電流為125.9A，P=50.0MW，Q=4.0Mvar。

第二，1號機組發電工況下，無功功率調整前采集電量采集小主站終端220kV線路關口計量主表數據記錄如下：P+=1040.3045；P-=2.0908；Q+=18.4575；Q-=14.3079。

第三，2016年3月26日08時30分，1號機組發電工況下，其無功功率往減小趨勢調整后，采集監控系統上位機數據記錄如下：機端電壓為13.43kV，定子電流為2136A，P=50.0MW，Q=3Mvar；220kV母線電壓為223.7kV，線路電流為126.8A，P=49.0MW，Q=-1.0Mvar。

第四，1號機組發電工況下，其無功功率往減小趨勢調整后，采集電量采集小主站終端220kV線路關口計量主表數據記錄如下：P+=1040.3201；P-=2.0908；Q+=18.4576；Q-=14.3082。

6 改進效果

通過上述改進措施后觀察和實際驗證，自2016年3月13日至今，1、2號機組在發電工況下，沒有出現反向無功數據增加，功率因數偏低現象。

7 結語

通過對龍背灣電站在發電工況下從220kV系統吸收無功功率，導致反向無功數據偏多過大，功率因數偏低現象進行查找分析原因，并有針對性地提出技術改進方案，使該電站發電機組更加安全、可靠地并入220kV系統穩定運行。

參考文獻

[1]周莉，劉開培.電能計量誤差分析與電能計費問題的

討論[J].電工技術學報，2005，（2）.

[2]王金.電能計量裝置綜合誤差分析及降低措施[J].內

蒙古科技與經濟，2006，（24）.

[3]李天然，王正風，司云峰.發電機無功功率與系統穩

定運行[J].現代電力，2005，（1）.

[4]李銘榮.電力變壓器無功損耗的計算與分析[J].江蘇

機械制造與自動化，1996，（6）.

作者簡介：彭昌清（1973-），男，湖北十堰人，國網湖北省黃龍灘水力發電廠高級技師，高級工程師，研究方向：電力系統自動化。

（責任編輯：蔣建華）