江苏电网电能质量分析与改进对策

常开停机的次数达 78 次, 华东电网频率超出 50 炉、彩电、打印机、电子式和铁磁式镇流器、空调、
±011 H z 的不合格时间有很大的增加, 江苏分摊 节能灯、U PS 系统等) 的使用, 用户负载电流中的
的时间也相应增加;
谐波含量可占有很大的比重。 由于多用户谐波注
(3) 原 A 1、A 2 考核标准本身有缺陷, 使得各 入电流的叠加, 造成电压总谐波畸变率偏高; 而且
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华东电力
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本都小于 1%。
左右, 而该地区装机容量约占全省 50% 左右, 其
(4) 根据无功平 衡 情 况, 2001 年 江 苏 电 网
频, 江苏分摊 95176 s;
500 kV 无功补偿度 (不含阳城—东明—三堡) 为
( 3) 天荒坪抽水蓄能机组低谷不能按时抽 01928, 按新颁《电力系统稳定导则》110 的要求计
水, 或抽水时突然跳闸, 造成华东电网高频, 江苏 算, 江苏境内 500 kV 部分 (不含阳城—东明—三
仅靠功率调度实现二次调频, 已经无法克服
夏季高峰期间苏北 8 市最大负荷仅占全省 36% 电网频率的波动, 要满足对电网快速响应的要求,
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( 3) 节约设备投资: 用发电机进相运行的方 式来消耗系统的无功, 可部分替代电抗器的作用。 一台 600 MW 机组进相运行可以节省上千万元 的电抗器及其附属设备的一次性投资, 每年还可 以节省几十万元的电抗器运行及维护费用;
(4) 减少有功损耗: 发电机进相运行后, 减少 了电抗器的投运容量, 同时也降低了电力系统中 的电抗器有功损耗。一台 600 MW 机组在低谷时 进相运行, 每年可以减少的电抗器有功损耗高达 8 000 MW ·h 左右;
变电所 斗山 江都
相别
A B C A B
3次
11156 11389 1132 01833 11595
5次
01810 01815 01522 11616 11603
THD
11535 11689 11518 11861 21383
间主要出现在 6、7 两个月, 占全年不合格时间的
C
11297
11282
11910
6812%。 频率超出 50±011 H z 的不合格时间为
表 2 2000 年阳城 1 号机组首次并网后东明、
123 337105 s, 比 2000 年多 24 133199 s, 合格率
三堡谐波电压状况
%
由 2000 年的 991686% 下降到 991608%。
变电所
相别
3次
5次
THD
112 电压 2001 年江苏 220 kV 主网电压监控点 2: 00
和 9: 00 平均电压分别为 230 kV 和 228 kV , 比 2000 年 2: 00 和 9: 00 平均电压分别下降了 018
东明1) 东明2)
A
0140
0110
0160
B
0170
0150
1100
C
0190
0140
1100
A
0150
0110
0160
B
0180
0160
1112
kV 和上升了 016 kV。 2001 年全省 220 kV 电压 监控点电压合格率为 99149% , 比 2000 年上升 0109 个百分点。
9916860 9917900 9818700 9919140 9919894 9919668 9919751 9919748
通过一次调频联调, 华东电网频率合格率大 大提高, 改善了电能质量。 312 发电机进相运行
同步发电机进相运行是一种同步低励磁持续
运行方式。利用发电机吸收无功功率, 同时发出有 功功率, 是解决电网低谷运行期间无功功率过剩、 电网电压过高的一种技术上简便可行、经济性较
2000 年 5 月, 于山西阳城电厂 1 号机组首次
220 kV 电网的谐波问题主要集中在向大型
并入华东电网前后, 在三堡开关站进行了谐波测 炼钢企业供电的变电所, 以及 500 kV 变电所的
试, 测试结果见表 2 (95% 概率值)。由测试结果可 220 kV 母线, 其他 220 kV 电压总谐波畸变率基
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华东电力
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只有机组本身对电网实现一次调频功能。 以江苏为例, 根据华东电力调度通信中心统
计, 江苏电网 2001 年频率 50±011 H z 的合格率 由 2000 年 991686% 下降为 991608%。 为了改善 频率品质, 对全省 125 MW 及以上 40 多台机组 的 A GC 及一次调频功能进行了控制逻辑、调频 功能试验及参数整定试验。
10 月 1 日起试行 CPS 考核标准, 实施初期由于 置通常没有考虑谐波的影响, 常由于电容器对谐
A GC 调节策略受系统软件限制, 无法适应新的考 波的放大造成电容器的损坏。此外, 以前配电网中
核标准, 全网频率质量有所下降。
采用的 Yy0 接线的变压器也是造成 y0 侧 (低压
213 电压偏差原因分析
( 1) 下半年由于新安江来水较少, 新安江电 214 谐波畸变原因分析
厂发电受限, 特别是低谷时段失去调频能力;
城市配网中部分地区, 如写字楼、大型商场集
(2) 2001 年天荒坪抽水蓄能机组参加华东 中的商业区、金融区以及居民小区, 由于大量的电
电网峰谷差调节的台次较去年有大幅增加, 非正 力电子设备 (调速电机、开关电源、计算机、微波
时, 相应的 500 kV 线路又必须投运, 无功过剩的
以上 4 种原因共分摊 387113 s。
矛盾更加突出。目前, 苏北 500 kV 变电所的低压
212 频率超出 (50±011) Hz 的不合格时间增加 电抗器全年都处于投运状态, 仍不足以吸收 500
的主要原因
kV 电网无功, 连检修都难以安排。
省市为了追求 A CE 过零, 在控制 A CE 时有过调 这类负荷产生大量 3 次谐波电流, 由于 3 次谐波
行为, 造成系统频率大幅波动。 按照《华东电网省 的零序性, 将在变压器中性线中叠加, 造成变压器
(市) 联络线电力、电量管理和考核办法》, 2001 年 中性线过流; 而目前低压系统采用的无功补偿装
侧) 谐波电压畸变率偏高的原因。
( 1) 全省 220 kV 电网电压监控点合格率虽
农村电网由于相对比较薄弱, 小型的非线性
然达到了一流调度机构考核指标要求的 99% , 但 用户如小电炉、小轧钢、中频炉等分布广, 且在考
各监控点母线电压未能达到逆电压要求;
虑无功补偿时, 谐波问题较少考虑, 因此可能对局
高的有效措施, 具有以下的优点: (1) 手段简洁有效: 当电网电压过高、无功过
剩时, 只要调整一下发电机的励磁电流, 将发电机 由原来的发出无功负荷改为消耗无功负荷, 让其 无功进相运行, 正负之差大幅度减少了系统的无 功功率, 降低系统电压的效果较为明显;
( 2) 响应准确灵活: 在发电机自动励磁调节 器投入的情况下, 当电网负荷峰谷变化时, 根据系 统电压的变化趋势, 发电机的励磁系统将会自动 增减励磁电流, 从而增减发电机的无功输出甚至 进入进相运行状态, 使电网电压基本保持不变;
分摊 161197 s;
堡) 缺 160 M va r 的感性无功补偿。阳城—东明—
( 4) 节假日低谷负荷较轻时, 钢厂冲击负荷 三堡段无功补偿度为 01863, 仍缺 190 M va r 的感
突降, 来不及调整, 造成华东电网高频, 江苏分摊 性无功补偿。节假日轻负荷、且阳城电厂双机运行
55132 s。
( 1) 葛沪直流跳闸造成华东电网低频, 江苏 MW 左右。另外, 徐州地区接入 110 kV 系统的小
分摊 74108 s;
机组较多, 部分 220 kV 变电所存在无功倒送的
( 2) 夏季高峰负荷时, 江泰扬稳定控制装置 情况, 无功过剩矛盾突出;
动作切扬二厂 600 MW 机组, 造成华东电网低
( 2) 苏州地区负荷增长较快, 特别是苏州南 部电网和其它用户造成比较严重的影响。
部负荷较重, 部分线路潮流较大, 导致用电高峰时 庄田、狮山、金山等变电所电压偏低;
3 提高电能质量的主要对策
( 3) 近年来苏北地区电网新机组较多, 但负 311 一次调频
荷发展较慢, 远远低于当时的设计水平。 2001 年
C
0பைடு நூலகம்70
0147
1101
高的数值, 最高达 116%。谐波电压畸变率 (THD ) 与基波运行电压幅值高低有关, 基波运行电压越 高, 谐波电压畸变率越大。 11312 阳城电厂并入华东电网后的系统谐波
注 1) : 东三 线空载; 注 2) : 东三 线、阳东二线空载; 注 3) : 东三 线空载; 注 4) : 东三 线、阳东二线空载; 注 5) : 负荷为 60 MW ; 注 6) : 负荷为 100 MW 。
1 江苏电网电能质量现状
以看出, 不同运行方式下谐波电压畸变变化较大。
表 1 斗山、江都变电所 500 kV 谐波测试情况 %
111 频率 2001 年华东电网全网频率质量有所下降, 江
苏电网分摊的频率超出 50±012 H z 不合格时间 为 567159 s, 比 2000 年 多 299189 s, 合 格 率 由 2000 年的 991999% 下降到 991998%。 不合格时
三堡3)
C
1100
0150
1110
A
1132
0117
1136
B
2117
0124
2120
C
2136
0115
2138
113 谐波 11311 江苏 500 kV 系统谐波
为了向三峡第一回直流输电工程设计提供华
三堡4)
A
0108
0176
0186
B
0109
0179
0189
C
0112
0149
0174
A
0114
三省一市电网频率 (50±011) H z 的合格率。
表 3 一次调频功能大联调前后的华东电网
频率 (50±011) Hz 的合格率
%
表 4 为扬州第二发电厂 600 MW 发电机进 相运行试验数据。
表 4 扬州第二发电厂 600 MW 发电机 进相运行试验数据
省 (市)
江苏
上海
浙江
安徽
联调前 联调后
励磁电流的减少, 励磁变的负荷也随之下降, 一台 600 MW 机组在低谷时进相运行, 每年可以节约 厂用电 3 000 MW ·h 左右。
综上所述, 发电机进相运行既解决了电网无 功过剩问题, 又提高了系统的安全稳定性和电网 运行的经济性, 对改善电网电能质量具有重要作 用。
表 3 为华东电网一次调频功能大联调前后的
2 电能质量现状原因分析
中徐州、连云港地区直接接入 220 kV 电网的发 电厂容量就达 2 470MW 左右, 而 220 kV 网供最
211 频率超出 (50±012) Hz 的不合格时间增加 大负荷仅为 1 500 MW 左右。南通地区装机容量
的主要原因
达 1 950 MW , 220 kV 网供最大负荷约为 1 200
0182
0192
东 500 kV 系统谐波背景, 对斗山和江都两个变
三堡5)
B
0186
0198
1128
电所进行了谐波测试, 测试结果如表 1 所示 (95% 概率值)。测试结果表明: 斗山站 3 次谐波偏高, 最
三堡6)
C
0161
0159
1103
A
0117
0161
0180
B
1107
0173
1133
高接近 114% , 而江都站 5 次谐波电压呈现出更
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江苏电网电能质量分析与改进对策
蒯狄正1, 邹 云2
(11 江苏省电力科学研究院, 江苏 南京 210036; 21 南京理工大学, 江苏 南京 210014)
关键词: 江苏电网; 电能质量; 改进对策 摘 要: 介绍了近年来江苏电网的电能质量, 包括频率、电压、谐波的现状, 并对各电能质量存在问题的原因进 行分析, 提出当前提高江苏电网电能质量的主要对策是: 一次调频、发电机进相运行及谐波在线监测与治理。 中图分类号: TM 732 文献标识码: B 文章编号: 100129529 (2002) 1220021203