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浅谈提高无功电压及力率合格率的措施
发布时间:2012-6-16 14:27:30

电力系统中的电压和力率是电网运行的两个重要参数,电力系统中的电压和力率与电网中无功潮流有密切关系,电力系统的无功平衡是保证电压质量和力率合格率的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿,不仅能保证电网提供合格的电压,而且还能提高电网运行的稳定性和经济效益。
  省调通过对330kV、110kV中枢点母线电压及110kV变电站高压侧力率的考核,来保障地区电网的稳定、经济、高效运行。目前,省调对 330kV、110kV中枢点母线电压考核的原则是:在用电高峰时段,尽可能少吸收主网的无功,低谷时段不向主网上送无功,而是从主网上吸收适当的无功,以满足逆调压的要求。具体考核指标为:330kV中枢点母线电压允许的波动范围在338-358kV、110kV中枢点母线电压允许的波动范围在 112-117kV,110kV变电站高压侧母线电压合格率为99%、高压侧力率不低于0.9,达不到以上指标均为考核不合格。作为地区一级电网要满足省调无功电压和力率的考核要求,保证电网的安全、经济运行,必须对地区电网无功电压以及力率管理中存在的问题进行认真的分析。
1无功电压及力率管理存在的问题
  地区电网无功电压及力率管理存在的问题是多方面的,既有技术和设备上的问题,也有管理上的问题,主要表现在以下几个方面:
  1.1规划设计时没有注重无功补偿设备配置。在传统管理模式中,地区电网主要侧重于电能质量和线损的管理与控制,主变高压侧的受电力率未引起足够的重视,所以,在电容器的配置、主变分接开关的选择上,往往只考虑电压要求,未充分考虑力率的因素,不能在源头上对无功补偿设备进行科学配置。
  1.2电容器配置不合理。主要表现在两个方面:一是变电所配置的无功补偿容量不足,按《电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》规定:35kV~110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器的无功损耗为主,并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按照主变压器容量的10%—30%配置,并满足35kV~110kV主变压器大负荷时,高压侧功率因数不低于0.95。而现运行的110kV变电只在低压侧设置并联电容器,中压侧不设置并联电容器,这样设置仅能补偿低压侧所缺无功,中压侧所缺无功不仅无法在中压侧得到补偿,反而增加了变压器的损耗;二是单组电容器的设计容量偏大,造成电容器的投退对电压的影响较大,容易造成过补或欠补现象的发生。例如海西公司察尔汗地区为工业负荷,波动较大,在盐湖钾肥生产高峰时期负荷约7MW,而在盐湖钾肥停产后,平均负荷只有2.0MW。110kV察尔汗变主变容量为2*40MVA,只配置1组6兆乏的低压电容器,在负荷较低时,投入电容器会出现向主网倒送无功的现象,在负荷高峰时投入电容器补偿不足,电压调整困难。
  1.3运行管理不够到位,对无功管理的精细化程度要求不高。电网运行人员在日常运行管理中主要考虑满足有功的需求,侧重于电网的安全管理;对无功管理以及电网的经济运行未能足够重视,仅仅通关负荷低谷时退出所有电容器,负荷高峰投入所有电容器的办法来控制、调整电压,但这样并不能使力率合格率有较大提高,有时甚至会起到相反作用。在无功管理中,有时对无功补偿分层、分区、地平衡的原则把握不够,对逆调压的要求执行不够到位,从而使得中、低压电网无功潮流分布不够合理,不仅增加了网损,力率合格率也不能得到保证。
  1.4对用户的无功补偿设备补偿管理存在不足。用户的无功补偿设备配置不够合理,对电容器的运行管理不够规范,现在虽然对用户实行利率电费政策,由于海西电网负荷以高耗能高压供电用户为主,用户力率考核办法按0.9进行奖罚,但用户力率是通过月度有功、无功电量来计算的,只能反映一个时段的无功补偿情况,并不能满足实时的管理要求。同时用户运行人员对无功的管理还没有形成自觉的意识,部分电力用户不能及时向供电部门报送电压质量和无功补偿设备的安装容量和投入情况,不能根据电网情况及时投切电容器,造成用户从主网吸收无功过大,影响电网经济运行。

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  1.5地区电压受330kV主系统影响偏高。2010年海西电网330kV主网架虽然已形成了双电源单环网的供电方式,但由于线路过长、负荷分布不均,造成主网电压偏高,海西电网电抗器投运率为88%,电容器投运率为18%。尤其是青藏沿线的变电站当35kV母线检修,电抗器退出运行时,末端沱沱河变35kV母线高达39kV。而部分农网变电站串接在同一条联络线上,供电线路长、“T”接用户多,运行中峰谷差大,电压调整困难。
2 提高无功电压和力率合格率的措施
  由于无功电压和力率是相互关联、相互影响的,有时还存在一定的矛盾性,根据以上存在的问题,在实际工作中,应采取如下技术和管理措施,以提高无功电压和力率合格率。
2.1技术措施
  2.1.1建立合理完善的电力网络
  一个合理的完善的网络结构是保证系统电压质量和供电可靠性基础,在电力系统规划设计中首先应对地区电网的110kV网络之间加强联系及电压支持,逐步形成一个坚固的110kV网络系统。
35kV及以下电压等级中、低压电网的供电范围合理,应根据线路电压损失的允许值、线路负荷大小、无功潮流及供电可靠性要求,尽可能使供电半径保持在合理的范围内,并留有一定的裕度,满足负荷的增长。
  2.1.2要实时保证无功电源与无功负荷之间的平衡。不但要保证整个电力系统的无功平衡,同时也要做好分层、分区及每个点(变电站)内的无功平衡;在规划、建设时,无功电源应与有功电源同步进行;同时还要求电力系统中应有足够的无功电源备用容量和补偿装置,并分散装设于无功平衡和电压调整比较敏感的变电所内。
  2.1.3配置合理的无功补偿设备
电力系统分层、分区及每个变电站内配置合理的无功补偿设备是搞好无功电压管理、降低线损、提高力率合格率的基础。
  2.1.3.1 配置足够的无功补偿设备。各变电站都应按《电力系统电压和无功电力技术导则》要求配置足够的无功补偿设备,不能因一时电压的高低而不配置或少配置电容器;对变电所电缆线路较多时,由于电缆线路是容性负荷,在切除并联电容器组后,有可能还会出现向系统到送无功现象,这时应在变电所的低压母线上装设并联电抗器,以加大该变电所的无功负荷,达到无功地平衡。
  2.1.3.2无功补偿设备的容量要配置合理。变电所内的无功补偿设备的单组容量不宜过大,如容量过大,在负荷轻时,不投电容器,会使力率偏低,线损增大;投入电容器,又会造成向系统倒送无功。在配置无功补偿设备时还应考虑负荷的增长,以便于运行操作。
  2.1.3.3合理配置与选择变压器变比和采用有载调压变压器。各电压等级变压器的额定变比、调压方式、调压范围及每档的调压值,都应满足发电厂、变电所母线和用户受电端电压质量的要求,并考虑电力系统中长期电源建设和结构变化的影响。地区供电网中110kV及以下电压等级的变压器应全部采用有载调压变压器。
  2.1.3.4采用先进的科技技术。积极采用无功、电压自动调节设备,提高电网自动化水平。如用户安装的高、低压电容器组,采用按功率因数及电压自动投切方式;变电所的电容器组和电抗器组变电所安装的有载调压变压器,采用无功功率和电压控制通过AVC实现。
2.2管理措施
  2.2.1做好用户端的无功平衡、力率管理,新投用户必须在本户变压器高压侧或低压侧配置并联电容器,电容器的安装容量不宜过大,一般应为配电变压器总容量的0.3-0.4%,并逐步采用功率因数和电压综合控制的自动投切装置。
  2.2.2 110kV及以下变电站的无功补偿设备投入容量,应随时与本站所供的无功负荷相平衡,不得出现向高压侧电网倒送无功现象。地方电厂发电机无功出力、大客户的无功补偿设备、出力,接受地调调度,严禁用户向电网到送无功。
  2.2.3同一变电所中如装有无功补偿设备和有载调压变压器,在调压时应遵循一下原则:电压高时,先调节分接头,直到主变无能力调节时,再切电容器;电压低时,先投电容器,直至投完,且无功不向上级系统到送,再调分接头。
  2.2.4调度运行人员应注意监视设备的运行状况,充分利用电网中无功电源、无功补偿及电压调节设备,结合实际运行情况,进行有功电力调度和无功电压调整,从而保证无功电力的地平衡。

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