220kV与110kV电网的无功电压探讨

220kV与110kV电网的无功电压探讨
作者：胡红彬
来源：《中国新技术新产品》2013年第18期
摘要：本文以四川某片区的电网发展为例，对电网的无功电压进行了统计，并指出了无功电压中存在的主要问题，重点探讨了相应的解决方案和措施，目的是为片区的电网运行提供指导和借鉴，进而实现无功电压的优化和科学管理，最终实现电网的可持续发展。

关键词：电网；无功电压；数据；平衡分析；数据采集监控系统
中图分类号：TM76 文献标识码：A
随着电网系统的不断发展和壮大，对电网的管理和运行投入不断加大，特别是在无功电压问题方面引起了高度的重视，并且加大的了对无功补偿的投入，加强了管理力度，取得了一定的成效。

但是在电网的运行中，无功电压还存在诸多问题，严重的阻碍了电网的优质经济运行。

因此需要对电网的无功电压情况进行相应的分析，借助一定的数据采集监控系统，探索解决电网无功电压问题的途径，进而推动该片区电网系统的健康可持续发展。

一、电网无功电压运行统计
无功潮流是关系电力系统运行质量的关键环节，对整个电力系统的运行起着关键性的影响，关系着其运行的安全性和经济性，因此需要对无功潮流分布进行合理的分配。

由于受到重视有功忽视无功思想的影响，电网在无功分析方面存在着不足，进而引发了一系列的问题，阻碍了整个电力系统的健康运行。

就该片区而言，最高统调负荷达到61873MW，并且呈现逐年增长的趋势，到去年年底，电网统调机组容量达到5283.7MW，拥有220kV变电站54座，220kV主变83台，110kV变电站168座，110kV主变268台，且该片区的220kV电网分布呈现出五纵六横的格局。

为了更好的了解该片区的电网电压水平，需要借助一定的统计方法，对220kV、110kV电压的数据进行采集和分析。

在电网的运行中，各个片区的监控点的电压存在着一致性，因此可以根据这一原理，计算出各枢纽220kV、110kV变电站的电压最大值和最小值的平均值。

可以将电压的最大值和最小值进行列表分析，进而了解到各个分片区整体的电压水平，并及时的发现各个片区出现的电压异常的现象，并采取有针对性的措施。

在对数据进行采集和分析的时候，需要保证数据的典型性和代表性，进而提高参考的可行性和科学性。

通过对该片区的十个典型片区的电压情况进行分析，发现了电压普遍较高的片区和较低的片区，并对整个片区的电压情况形成一个清晰的认识。

通过对电压情况的分析，得出了该片区经济发展和装机容量的问题，进而及时发现电网格局不平衡的问题。

二、电网的功率因数水平分析
就电网的主力电厂而言，根据各时刻点的有功、无功负荷数据，可以得到各个点的功率因数，在此基础上，画出相应的功率因数时间序列图。

通过对序列图的观察和分析，可以得出电网运行的电压规律。

对该片区而言，主力电厂的功率因数较大，在0.9以上，但是不同的季节会导致不同的功率因数，因为夏季的负荷较大，而冬季的负荷较小，进而导致夏季的功率因数小于冬季的功率因数，并且冬季的功率因数只有在晚间出现负荷高峰期时会出现一定程度的下调。

与此同时，各个厂的功率因数的调节步伐是一致的。

该片区220kV、110kV变电站的夏季负荷高峰出现时，中部、南部、西部变电站的功率因数会达到0.95以上，东部变电站功率因数广泛在0.88-0.93，这就充分的说明了该片区东部电网存在着无功不足的问题，为了满足整个电网运行的需求，需要降低各个发电机的功率因数，再加上母线电压的限制，致使电网的动态无功备用的水平较低。

而东部片区的部分变电站功率因数在负荷高峰期时仅为0.86，可见该片区没有较大的无功潜力进行挖掘。

为了更好的适应整个电网系统的发展，各个机组会根据电网的电压情况实行进相运行，这样就会使母线的电压上升至235kV，在这一情况下，高电压会发挥较大的作用，因此需要对相应的机组进行有效的控制，进而减轻片区的无功倒送的现象。

三、220kV、110kV电网的无功平衡分析
在该片区的电网运行中，片区的无功补偿系数的确定是依据电厂的满发且功率因数为0.93的运行环境。

就2012年该片区东部电网运行参数而言，部分220kV变电站无功总配置系数为1.24-1.3，而国家要求的无功技术系数为1.32-1.5，可见未能够满足技术规定的系数要求。

当该片区东部电网处于运行最大负荷时，会出现严重的无功补偿不足的现象，并且无功补偿的分布很不均衡。

除东部片区外，部分变电站无功配置系数较高，超过了平均的配置范围，并且该片区的无功功率在整个电网的无功配置系数中占有较大的比例，出现了一定的无功过剩的问题。

其他片区的无功配置系数相对较为合理。

可见，该片区处于供电紧张的情形中，但是大部分的电网都是按照功率因数在0.9以上进行运行的，但是缺乏动态无功备用的电厂。

如果以2012年的最大负荷日电厂出力进行估算，就会发现该片区局部电网的无功补偿配置系数较低。

通过分析不难发现，该片区的电网受到电源和负荷分布不均衡的影响，各个片区在无功电压方面的表现也不尽相同，呈现出不同的特点。

特别是中部片区是该的电网首端，线路较多，加上充电功率较大和电厂较多，进而导致无功多但是补偿容量严重不足以及负荷相对较轻的现象，进一步引起了电网无功过剩且电压过高。

而东部片区是该片区电网的末端，也是经济发展较快的片区，负荷较重且经常出现用电的高峰期，加上无功配置不足，进而引起了无功不足且电压偏低的现象。

其次，220kV电网与110kV电网之间的交换较小，这就导致了在负荷高峰期会出现无功补偿容量不足且投运不足的现象，进而导致功率因数不合格。

就其各个片区的无功
分区平衡而言，该片区做的较好，并且联络关口的功率因数也较低，较好的保证了电网的安全稳定运行。

但是由于节假日是用电的高峰期，会出现用电量以及负荷最大的情况，这时就对电网的运行提出了更高的要求，这就需要对其实施进相运行，进而缓解该片区的在用电高峰期电压过高的矛盾。

另外，由于部分220kV线路较长，线路充电功率较大，在变电站负荷较轻时，及时将该变电站及所供下级变电站所有电容器退出的情况下，该变电站无功仍过剩并导致电压升高。

四、该片区220kV、110kV电网无功电压方面的问题以及建议
通过对该片区的无功电压分析，可以发现在电网的运行中存在着诸多问题，严重的制约了电网的健康运行，并且影响了供电的质量和效率。

一般而言，主要包括以下几个方面的问题：
（一）对电容器的管理和逆调压方面的缺陷
在该片区的电网运行中，对于负荷增长较快的片区而言，存在着电容器管理不当以及缺乏对逆调压的认识，这就需要以负荷增长为参考，进行合理的无功补偿，同时加强对现有的电容器的管理，并提高对逆调压的重视，合理的对现有的无功装置进行设计和安装。

除此之外，要配置一定数量的低压减负荷装置和投切负荷装置，在电压较低时，要提高电压的稳定性，进而避免破坏性事故的发生。

（二）电压转移难以满足电网系统的需求
在该片区的用电负荷发生转移时，对变电站的主变分接头的档位进行合理的设置，如果处理不当，就会引发主变的低压侧电压偏高，这样就难以满足系统运行的需求，以致无法投入电容器补偿无功。

为了解决这一问题，需要对变压器进行一定的技术改造，调整变比，进而有效的降低中压侧电压。

（三）缺乏对用户电容器的整体把握
在该片区，用户的电容器的数量占到片区电网的电容器的三分之一左右，由于数量大分布复杂，导致电网企业对用户的电容器的投运情况的了解不够全面，导致在对用户功率因数的考核制定标准的过程中出现与输电网的功率因数的参考标准之间的矛盾。

为了解决这一问题，需要提高电力部门的监控力度，加强管理，不断研究和完善对用户功率因数的考核办法和执行力度。

（四）无功补偿形式单一
在该片区的电网运行中，应用的无功补偿设备主要是并联电容器，形式过于单一，难以满足电网运行的需求。

建议在存在较长供电线路且变电站在负荷轻时段出现无功过剩的变电站增设并联电抗器以吸收过多的无功功率。

（五）对小水电的无功出力考核不合理
在电网的运行中，缺乏对中小水电的无功出力考核的科学性和合理性，因此需要加强对电网的功率考核因数的重视，并且顺应市场经济的要求，激励大的电厂配合调压管理和研究电压功率因数考核的办法，为电网的正常运行创造有利的条件。

此外，还需要注意以下几个环节的重视，保证电网的正常运行：为了解决一些站点的主变无功穿越量较大的问题，加强其所在的220kV分区电网无功配置，优化合理增加电容器配置。

对于电压偏低或者是无功过大的现象，应检查现有无功补偿设备的可用情况和投切策略，保证能及时投入这些补偿设备，进而保证整个电网的高效稳定运行，最大限度的提高电网运行的安全性、经济性和科学性。

参考文献
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