淺析電網調度工作中無功電壓調整的應用研究

【摘要】電壓是衡量電能質量的基本指標之一，進行電壓調整，確保電壓質量是調度員的主要任務之一。本文詳細闡述了電壓調整的方式、方法及在電網調度工作中實際應用及注意事項。

【關鍵詞】電壓調整；調度運行；無功分布；控制措施；調整方法

1.電力系統調壓方式

1.1逆調壓方式。負荷高峰時，提高系統電壓中樞點電壓以補償線路上增加的電壓損失，負荷低谷時降低中樞點電壓至額定電壓以防止受端電壓過高。供電線路較長、負荷變動較大的中樞點宜采用這種調壓方式。

1.2順調壓方式。所謂順調壓方式，就是高峰負荷時允許中樞點電壓略低，低谷負荷時允許中樞點電壓略高。與逆調壓相對，對供電線路不長、負荷變動不大的中樞點可以采用順調壓方式。

1.3常調壓方式。介于逆調壓與順調壓兩種情況之間的中樞點，可采取常調壓方式，即不必隨負荷變化來調整中樞點電壓即可保證負荷點的電壓質量。

2.電壓調整的措施及方法

2.1增減無功功率進行調壓。電力系統的運行電壓水平取決于無功功率的平衡。系統中無功出力應能滿足系統負荷和網絡損耗在額定電壓下對無功功率的需求，否則電壓就會偏離額定值。

2.1.1發電機調壓。發電機調壓是通過調節勵磁電流改變無功功率出力來實現的，同步發電機可在額定電壓的95%～105%范圍內保持以額定功率運行，也就是發電機保持同樣出力的情況下，可以在10%范圍內調節電壓。在發電機不經變壓器升壓就向用戶供電的簡單系統中，如果線路不是很長、線路上電壓損耗不是很大的情況下，只通過改變發電機勵磁，改變其母線電壓就可以將電壓調整到合格的范圍。但是在發電機經過多級變壓器變換電壓向遠方供電的情況下，末端電壓隨著負荷的改變可能產生20%的電壓變化，僅依靠發電機調壓顯然不能保證這部分用戶的電能質量。在各種調壓措施中，最直接最經濟的手段是利用發電機調壓，因為采用這種調壓手段不需要增加額外投資，所以應當優先采用。

2.1.2同步調相機調壓。同步調相機相當于空載運行的同步電動機。在過勵磁運行時，它向系統供給感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統電壓；在欠勵磁運行時，它從系統吸取感性無功功率而起無功負荷作用，可降低系統電壓。它能根據裝設地點電壓的數值平滑改變輸出（或吸取）的無功功率，進行電壓調節，因而調節性能較好。但因其是旋轉機械，運行維護復雜，有功功率損耗大，投資費用也大。宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設。

2.1.3并聯電容器、并聯電抗器調壓。并聯電容器、并聯電抗器電容器可以根據需要連接成組，可以分組集中使用，又可以分散安裝，就地平衡無功，從而減少功率損耗和電壓損耗，且投資費用小，運行時功率損耗亦較小，維護也方便。缺點是采用此方法調節電壓，通常電壓曲線不平滑，需要掌握好投退的時間節點。

2.1.4靜止補償器調壓。靜止補償器是一種可控的動態無功補償裝置，其特點是將可控的電抗器與電容器并聯使用，電容器發出無功，電抗器吸收無功功率，根據無功負荷的變化進行調節，以保持母線電壓的穩定。

2.2改變有功和無功的分布進行調壓。改變變壓器的分接頭進行調壓，正常情況下，變壓器的分接開關均在高壓側，當改變變壓器分接頭的位置時可以改變不同電壓等級電網間的無功流動方向和發電機無功輸出大小，從而達到調整電壓的目的。此種方法比較簡單方便，既不需要增加設備又不需要增加費用。但是只有當無功充足時，用改變變壓器變比調壓才會有效，當系統無功不足時，必須先增設無功補償設備。若在無功不足時調節變壓器分接頭升壓，可能引起整個系統電壓的“崩潰”。

2.3改變網絡參數進行調壓。例如增大導線截面積減小電阻、改變網絡接線方式（投入或切除部分變壓器或輸電線路）、減小線路電抗（裝設串聯電容器、采用分裂導線）等。

3.保山電網負荷結構及無功電壓分布情況

保山電網地處主網末端，僅通過兩回220kV線路與省網主網連接，通過9條110kV聯絡線與地方電網相連，網內電源主要以水電為主，部分企業有自備電廠，網內小水電多為徑流電站，出力受河流來水、季節、天氣等因素影響較大，調節能力差。在枯期地區用電負荷不足部分需從省網下網補充，在汛期水電大發期間，富裕小水電出力不能就地消納，盈余部分需通過主網通道外送，電網由受端變為電網送端。保山電網工業用電負荷占全社會用電負荷80%左右，而工業負荷又以硅冶煉行業為主導，啟停爐時負荷波動大，無功功率波動比較明顯。

由于保山電網的網架結構及負荷特點，加之保山地方電網無功補償設備配置不合理，給地區電網調度員電壓調整帶來一定難度，主要表現在兩方面：一方面為汛期夜間線路輕載運行時電壓偏高問題突出，汛期地方電網網內小水電出力大幅度增加，聯絡線負荷較輕，硅爐出爐時，無功功率大量盈余導致電壓短時升高，經常出現無功補償設備全部退出運行，網內機組全部進相運行電壓偶有越上限情況。另一方面枯期高峰時段電壓偏低現象時有發生，枯期時地方電網小水電無功出力嚴重不足，網內無功補償設備配置不均衡，經常出現無功補償設備全部投入運行，負荷側電壓仍不能滿足用戶需求。

4.保山電網電壓調整措施方法及注意事項

針對電網無功功率目前仍不能實現分層分區就地平衡，電壓越限情況時有發生的現狀，在無功電壓管理方面采取以下措施：（1）加強對電能質量的宣傳工作，加大對無功電壓管理人員的培訓力度，配合做好無功電壓管理工作；（2）結合電網實際，合理配置無功補償裝置，并加強維護，以保證裝置的可用率，以提高電壓調整能力；（3）持續開展機網協調工作，督促水電機組完成進相實驗，確保小水電進相運行參與調壓；（4）隨著電網的不斷擴大，負荷需求持續增加，可在變電站裝設VQC裝置進行輔助調壓。

在實際調度運行工作中盡力做到無功合理分布，減少無功長距離穿越，采用以下方法進行電壓調整：（1）嚴格控制110kV聯絡線向主網倒送無功；（2）在兼顧無功就地平衡的情況下，有效利用發電機輔助調壓；（3）優先投退站內并聯電容器或并聯電抗器進行調壓；（4）調整主變分接頭檔位，改善主變高、低壓側電壓匹配；（5）跟蹤大用戶負荷啟停，同步投切電容器，避免電壓大幅波動；（6）由于系統原因導致110kV系統母線電壓難以控制時，匯報省調進行調整；（7）分合空載線路斷路器，利用空載線路充電功率進行調壓。

調度員在日常工作中進行電壓調整時應注意以下問題：（1）生產、生活、天氣變化等因素對負荷及電壓水平的影響（如節假日，用電負荷相對較輕，系統電壓水平相應抬高）；（2）系統運行方式變化對電壓的影響（如500/220kV主網斷環點設在大理電網時，保山電網220kV系統電壓在224～228kV之間，而斷環點設在德宏電網時，220kV系統電壓在228～232kV之間，兩種運行方式下電壓相差4kV）；（3）網內水電機組的開停機對電壓的影響（如夜間低谷時段電壓偏高，機組按大方式運行，有利于將電壓控制在合格范圍）。

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