春節期間電網無功電壓與功率因數的控制分析與研究論文
春節期間電網無功電壓與功率因數的控制分析與研究論文
1.引言
電壓、頻率、波形是電能質量的三要素，而電壓又與電力系統中的無功功率密切相關。
某地區是國家AAAAA級風景旅遊區，同時該地區電網是典型的受端網路，80%的負荷由周邊7座500kV變電站受入。城區電纜覆蓋率高達83%，低谷負荷期間，電纜產生大量容性無功，致使地區整體電壓偏高，功率因數難以控制在合格範圍。
2.現狀調查
某地區正常網供負荷大約為800萬千瓦，隨著工廠企業逐步停工，地區網供負荷逐步下降。2014年1月29日，地區網供負荷已下降至390萬千瓦，春節期間負荷將進一步下降，2月1日（大年初二），地區網供負荷將達到全年最低點220萬千瓦左右，約為正常負荷的30%。
負荷的大幅下降，導致地區電網220kV母線電壓超233kV，按照地區功率因數考核規定，當220kV母線電壓在233kV～236kV之間，功率因數應控制在0.94～0.97。 2014年春節期間省公司將繼續採用負荷功率因數考核管理辦法，主要內容包括：
（1）功率因數考核關口為單座220kV變電站主變高壓側總加值。
（2）關口無功不得向上級系統倒送。
（3）關口功率因數需全天控制在0.97以下。
3.採取措施
3.1 220kV無載調壓變壓器分接頭調整
春節期間是全網電壓最高時段，受可靠性指標影響，地區將不安排220kV無載調壓變壓器分接頭調整檔位，各無載調壓變壓器下送的110kV和35kV變電所低壓側母線電壓依靠其主變有載開關調整。同時需要加強對無功電源的管理和輸變電裝置的監視，來保證部分電壓偏高的無載主變電壓質量。
3.2 電抗器和電容器投切
3.2.1電抗器：
地區各220kV、110kV變電站電抗器春節前集中投運一批電抗器（目前地區電抗器總容量已達81萬千乏，接近全省的一半）並完成集中消缺工作，確保春節期間電抗器能正常使用，按要求投入執行。同時要求客戶中心安排使用者電抗器投入執行。
3.2.2電容器：
原則上，所有地區配網的電容器裝置在春節期間全部停用。春節期間使用者的容性無功補償裝置原則也應全部停用，如確需在春節期間組織生產，應根據電壓情況及時正確投切，停產使用者的無功補償裝置要一律退出，要求地區及各縣（市）供電公司及時通知使用者在節前做好電容器停用工作，春節後根據負荷、功率因數實際情況（要求功率因數低負荷時不高於0.95）逐步投入執行。
3.3 停役輕載主變和充電功率較大的110kV電纜
地區排程應根據負荷情況，做好輕載主變停用，春節前共完成17座110kV輕載主變停役。
市區電纜覆蓋率高，在低負荷期間將向系統倒送無功，致使系統電壓偏高。春節期間共停役110kV輕載電纜16條次，約減少無功50MW。
3.4 地方電廠出力控制
3.4.1市區及各縣（市）供電公司須嚴格控制小火電出力。春節期間，燃油機組及不供熱的燃煤機組一律調停；供熱機組嚴格按以熱定電方式執行，並嚴格控制無功，要求功率因數不低於0.98。對不按規定調停的.機組，排程要求機組解列，直至拉停併網線路。
3.4.2對於地區電網水電站：
春節期間根據來水情況，機組進相執行。進相執行工況根據各機組進相曲線執行，原則上進相執行深度功率因數小於-0.97以下（吸收的無功為有功出力四分之一以上佔比）。若發電機組不能進相執行，則機組不能發電。
3.4.3地區及各縣（市）供電公司熱電機組仍需以熱定電方式發電，有進相執行條件的機組在春節期間需進相執行，原則上進相執行深度功率因數小於-0.97以下。
3.5 無功電壓控制系統（AVC）
3.5.1春節期間，省調AVC系統將關閉省地互聯，地調AVC系統將獨自執行。
3.5.2春節期間地調AVC系統將投入春節小負荷執行模式，接入地調AVC系統的各個變電站（包括市區及各縣（市）供電公司已接入地調AVC的220kV變電站、市區已接入地調AVC系統的110kV、35kV變電站）內未閉鎖的電容器、電抗器將自動投切，主變有載檔位將自動調節，屆時電容器將自動全切除，電抗器將自動全投入，有關執行人員仍需加強電壓監視，同時需加強AVC系統投切及調檔情況監視，若接入地調AVC系統的變電站電容器、電抗器投切及主變調檔出現異常請及時消缺。當220kV變壓器在AVC系統調節主變有載分接頭次數滿的情況下需根據電壓情況及時調整220kV有載分接頭。
3.5.3地區及各縣（市）供電公司AVC系統根據電容器全切除、電抗器全投入的春節無功電壓策略投入執行，各個變電站仍需加強電壓監視。
3.5.4地區及各縣（市）供電公司及市區未接入AVC系統的變電站、AVC系統已閉鎖投切的變電站或站內新投運未接入AVC系統的無功補償裝置由人工實施電容器全切除、正常電抗器全投入的策略，值班人員應加強電壓監視，及時調整有載變壓器的分接頭。各縣（市）調對排程管轄範圍內需調整分接頭的無載主變請及時安排。
3.5.5 地區及各縣（市）供電公司需按供電關口將關口功率因數控制在0.96以下。
4.控制成效及後續整改措施
4.1控制成效
考核時間為2014年1月22日～2月6日，對於春節期間同業對標指標電壓全時段控制在233kV以下評判標準。考核期間地區功率因數總合格率為61.307%，電壓標準的總合格率為99.907%，但仍有3座220kV變電站出現長時間無功倒送，且無功倒送量均較大，最大值達到了-10Mvar，2座220kV變電站存在短時無功倒送。
從電壓標準統計情況來看，春節期間地區電網220kV母線電壓均控制在233kV以內，較出色的完成了春節母線電壓控制的任務。
從傳統功率因數統計標準可以看出，春節功率因數控制水平較去年基本持平，但是無功倒送點較為集中和突出，單個220kV變電站的倒送量超去年水平。
4.2後續整改措施
為了在將來的春節能夠更好的控制功率因數，提高合格率，建議採取以下措施：
1、對110kV新出電纜線路及線路“上改下”需同步校核無功平衡，及時增裝電抗器。尤其是新出110kV使用者電纜線路，在變電站側需配套增加無功補償裝置。
2、從春節及日常功率因數控制角度出發，首先在可能出現無功倒送的部分220kV變電站增裝電抗器。
3、春節期間仍需加強對使用者及配網的電容器管理，這是決定春節期間無功情況的關鍵。
結束語
無功電壓控制既要保證對使用者供電的電壓質量，降低線損，又要保證電網的安全、經濟執行。因此，地區及各縣（市）公司按照無功功率分層分割槽和就地平衡的原則，合理建設無功電源，強化執行管理，最佳化無功潮流，使整個地區的無功潮流基本平衡，提高了地區電網的電能質量和經濟執行水平。