山區電網電壓調控存在問題與對策

陳極萬

摘 要：電壓品質為電力系統電能品質的一大核心指標。電力系統的電壓若十分不穩定，不僅會對電氣設施的功能產生直接影響，同時還會給電力系統的平穩、良好運轉造成問題，還會造成系統電壓故障，形成大范圍的停電。由于電網的不斷發展，尤其是500kV電網的持續增加，電纜線路在山區電網中的大范圍應用，區域小水電等類型電源的引入，負荷峰谷差的持續拉大，有些線路潮流較輕，感性無功補償不多，在相關時期電網會存在電壓偏高的狀況。為了處理電力系統的電壓品質問題，需將無功電源規劃和設置工作做到位，加強對該領域的管理，讓無功能夠實現均衡，系統無功實現分區與電壓級別的均衡。

關鍵詞：電壓;山區;電網

一、電壓失控的原因分析

影響電網電壓重點是電力系統的無功潮流，山區電網無功劃分具有下面幾大屬性：220kV電網與110kV電網無功交換負擔較重;電抗器的配置較少;小水電太多導致無功電壓存在調控問題;變電站的劃分不太科學，不利于無功電壓的管理;電壓調節難度大等各種問題。這讓電網運行無法與無功分層、區以及就地均衡的標準相吻合，在負荷變化較大的時間段，運行方法將存在較大的問題。這不僅無法促進經濟的進一步發展，也不利于電網運轉的穩定性。

二、電壓偏高的原因

（1）電網的逐漸成熟與感性無功補償方面的問題使得充電無功出現了過多的狀況。高壓輸電以及電纜線路在電網中經常被應用，而城市周圍火電廠的投產使用，無功補償設施的持續投資，居民功率因數提升，讓電網有功、無功長距離運輸的現象獲得緩解，線路與變壓器損耗的無功功率也因此而下降，整體而言盡管大體均衡，但電網的充電功率卻因此而上升了。此外，山區內2010年的500kV系統充電無功的總補償率為6個百分點，220kV變電站的為22.5個百分點，它們都采用的為低壓電抗器，補償不均勻，安裝不科學。

（2）有的變電站在低谷階段的一次側功率因數未達標。結合《電力系統電壓質量和無功電力管理規定》：220kV變電站“在負荷達到下限值時，一次側功率因數必須在0.95以內，然而因為相關運行工作者未從整體層面對待無功狀況，變壓器分接頭的協調與電容器的投退始終比較隨意。在系統電壓基本偏高的狀況下，相關網區通常只經由提升變壓器的檔位來確保中、低壓側母線電壓與規定相吻合，而未給出相關舉措來降低變電站的重要指標值，而相關變電站也不退出電容器的作業。在小方式運轉階段，因為負荷不重，系統電壓普遍都比較高，許多220kV變電站中變壓器一次側的無功不大，有的還往電網中倒送無功。這在系統電壓高時能夠達成低于110kV（含）電網的調壓需求，而讓高于220kV（含）的電網電壓獲得了較大的提升。

（3）對地區小水電與大用戶的功率因數考評管理方法不太科學。地區小水電與大用戶的無功管理是現如今影響山區電網電壓品質的一個問題。現如今對地區小水電與大用戶的功率因數是結合月有功電量與無功電量進行核算的，而并非結合實時的功率因數匯總而獲得的，由于電網的持續進步，該考核方法具有一定的問題。在高峰時期，為了不影響居民日常用電，實施小水電高功率因數運行;在低峰時期就采取與高峰時期相反的措施，即實施低功率因數，進而補充高峰階段的缺額，進而符合功率因數考評的標準。在觀測后了解到，在低谷時變電站因地區小水電甚至會形成往電網倒送無功的情形，讓220kV母線電壓無法負擔。長時間以來對大用戶使用功率因數協調電費的方式，盡管對節省電能與改進電壓品質發揮出了一定的效果，然而在操作中需要應對下面這些問題：無論使用者與電源的距離怎樣，其功率因數考評的標準是相同的，這便產生了電源周圍無功過剩的問題。另外，因為許多使用者的無功補償設施沒有相應的自動投切方式，讓有些居民在高峰時從電網吸納無功，而在低谷時則正好相反。盡管在功率因數調整電費方式中對這些使用者實施了相應的舉措，然而均沒有徹底將問題處理好。

三、電壓偏低的原因

山區地帶一些縣網與村鎮低壓電網電壓普遍都不高，核心原因包括：（1）線路導線截面小。因為部分區域對負荷預估不太精準，使導線截面沒有了更多選擇的余地，在這幾年的運轉后，負荷迅速增加，線路截面已無法符合載流量的規定。（2）無功補償的容量較少。因為低壓電力網中有很多異步電動機等設施，其對負荷率的要求不高，因此自然功率也不高。在補償并聯電容器的容量較小時，使得線路需要傳遞較多的無功功率而對電壓造成了不合理利用，并最終使電壓難以正常運行。（3）10kV或低壓配電線路的供電距離長。在變電站的地址有問題、供電半徑已經不在科學的長度范圍內時，線路尾端的電壓沒有被充分利用，使電壓不正常，有所偏低。（4）只要到農事較多的階段壓力就比較大，形成了各級別的電網電壓都不高的情況。（5）電網中現在重點有主變壓器，擁有載調壓設備投運率低或調壓作業不及時的狀況。在用電高峰時期就會存在負載過重的現象。（6）因為配電變壓器三相負荷存在問題，將使壓力較少的一相電壓變高，而壓力較多的一相電壓變低。

四、對策

主網電壓偏高，會對電網的平穩運轉帶來較大的不良影響;縣網與農村區域的配網電壓基本不高，會給居民用電造成損失。就山區電網電壓存在的失控狀況，必須實施相關的措施，其中包括技術措施與管理措施。（1）實施針對山區電網的感性無功補償技術分析與經濟論證，對電壓偏高現象突出的區域首先實施感性無功補償。設立電網無功補償計劃，處理無功資源劃分不均的情況。（2）在無功電壓考評體系領域，強化對小水電功率因數的考評，在水電大發階段，需要不同區域調水電廠積極提升功率因數的運轉，不同縣網中的無功功率就地均衡，盡可能地不向主網倒送無功，讓系統電壓的偏高狀況獲得較好的管控，另外降低無功潮流在電網中不同元件內的流動，進而減少電網的損耗。（3）經由協調電網主變壓器檔位、升級電壓調控方法等舉措的科學協調，去除電壓調控不到位的地方;接下來，從電網電源的安排、配置發電機調節功能等領域開始，徹底處理失配問題。（4）盡快促進地區自動電壓控制（AVC）的建設，進而減少職工的工作量，減少人為要素對電壓達標率的影響，深入提升電壓達標率，同時提升功率因數。

結束語

電網電壓在產生問題后無法獲得科學調節，將對電網的安全經濟運轉帶來一定的安全問題。將電壓失控問題處理好，技術措施和管理措施必須兩手抓，必須設立無功完善計劃，強化無功電壓管理，進而改善區域電網電壓。

參考文獻：

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