提高镇海电网功率因数合格率的研究

提高镇海电网功率因数合格率的研究
曹松钱;陆骏;黄致远
【摘要】Starting with the present status of Zhenhai power grid , the paper analyzes main factors influencing power factor qualification rate of grid power;in addition, it puts forward a number of technical and manage-ment measures such as modifying VQC constant value, perfecting management process , adjusting capacity of compensating capacitor in the substation , strengthening index management , etc. Qualification rate of power factor
of Zhenhai grid is greatly enhanced through technological improvement , process management and com-prehensive adjustment of grid operation mode.%以镇海电网的现状为出发点，分析了影响电网功率因数合格率的主要因素，并根据实际情况，提出了修改VQC定值、完善管理流程、进行变电站补偿电容器容量调整、加强指标管理等多项技术和管理措施。

通过技术改进、流程管理、电网运行方式的综合调整，大大提高了镇海电网的功率因数合格率。

【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2014(000)007
【总页数】4页(P16-19)
【关键词】功率因数;电能质量;管理;运行方式
【作者】曹松钱;陆骏;黄致远
【作者单位】国网浙江省电力公司宁波供电公司镇海运检站，浙江宁波 315200;
国网浙江省电力公司宁波供电公司镇海运检站，浙江宁波 315200;国网浙江省电
力公司宁波供电公司镇海运检站，浙江宁波 315200
【正文语种】中文
【中图分类】TM714.3
电力系统的功率因数作为电网运行的一项重要参数，反映了电网的无功平衡水平。

当输送一定的有功功率，在供电电压不变的情况下，功率因数较低时，系统输送的电流将会增加，引起电气设备以及线路有功损耗增加。

而提高功率因数，则可以提高电源的利用率，使发电机能多发有功功率，变压器在容量不变的前提下可以带更多的有功负荷。

同时，功率因数的提高还可以减少线路电压损失和电能损耗，提高电能质量。

所以，提高功率因数，实现无功分层分区平衡具有十分重要的意义。

1.1 镇海电网简介
镇海电网现有有220 kV变电站3座，110 kV变电站10座，35 kV变电站5座，以110 kV线路为主网架，多环网布置，开环运行。

宁波石化经济开发区作为浙江省唯一的石化工业专业园区坐落于镇海，辖区内有包括镇海炼化在内的众多化工企业，电网网供负荷以工业负荷为主，白天高峰时段负荷较大，容易出现无功不足，晚上低谷时段负荷较小，容易出现无功过剩。

镇海电网夏季典型日网供负荷见图1。

1.2 设备运行问题
VQC（电压无功控制系统）获取模拟信号、开关状态量，进行分析、计算及判断，在电压越出设置的预警区时，依据一定规则快速对控制设备发出调节指令。

9座变电所的VQC定值设定都存在一定的问题，主要体现在定值设置的不合理，数值过低使调节效果不佳。

部分变电站电容器容量配置不足或者过大。

前者出现的原因是变电站建设时没有考虑到未来负荷的快速增长，造成投上全部电容器仍存在很大的无功缺口，需要通过上级电源长距离输送无功，功率因数较低；后者出现的原因是变电站新建完成后负荷水平一直较低，而单组电容器的容量配置过大，出现投上电容器后功率倒送，不投功率因数偏低的现象。

由图2可以看到以龙湖变电站（简称龙湖变，以下类同）为代表的一些投产较早、负荷较重的变电站，存在较大的无功缺口，高峰时段电容器投上后无法满足要求。

一些投产较晚的变电站存在电容器配置过大的问题。

以田野变为例，一共配置了4组电容器，每组电容器容量为4 200 kvar，从图3可以看出，2号主变无功补偿
容量在3 000 kvar左右即可满足要求。

1.3 技术管理不足
实现电网调控一体化以后，电网的监控由变电运行部门移交到了调度所，调控员业务能力有待提高。

没有直观手段来监测功率因数水平，也没有对功率因数这项指标进行相应的考核。

根据有关规定对用户电费结算，按用户每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数加减电费。

营销口径功率因数达到0．9时，不奖不罚；低于0．9时，
每降低0．01，增加电费0．5%；高于0．9时，每增0．01，减少电费0．15%。

调度口径要求功率因数达到0．95以上。

两者考核办法的不同导致用户为弥补月
末抄表时无功补偿不足，低谷时段机器停机后，补偿电容不退出运行；还有相当一些用户在补偿电容器的自动投切装置损坏后，干脆人工投运后就不再退出，这些都影响到低谷功率因数调控。

2.1 修改VQC定值
镇海电网普遍采用VQC调整电网无功，VQC定值设置不合理，会造成VQC灵敏度不够，控制效果差。

修改后的110 kV变电站VQC定值：高峰时段（6∶45—
11∶00，12∶30—17∶00）功率因数上限为1．00，下限由0．95改为0．97；低谷时段（21∶30—6∶30）功率因数上限由0．95改为1．00，下限由0．92
改为0．95；腰荷时段（11∶00—12∶30，17∶00—21∶30）功率因数上限设
为1．00，下限设为0．96，图4为VQC定值修改后各变电站功率因数合格率的对比。

由图4可以看到，静德变、田野变、团桥变、澥浦变的功率因数指标得到了明显
的提升；而龙湖变、澥浦变、南洪变等由于无功补偿容量存在问题，单从VQC优化的角度已经无法解决问题。

2.2 完善VQC维护流程
VQC故障分为软件故障和硬件（无功装置本身）故障。

其中软件故障主要是由于
通信通道等原因造成系统下达命令后，现场设备未按时执行；硬件故障是电容器本身设备故障。

原流程为调控中心发现设备故障，将其退出运行并通知修试工区处理，修试工区处理好后通知调控中心恢复运行，全过程均无严格的时间约束且无专责人监督，缺乏考核制度。

对原有流程进行修改，增加无功管理专工监督环节，由无功管理专工对监控和维护两方进行考核，责任到人，建立闭环管理流程，见图5。

2.3 建设AVC系统
AVC（自动电压无功调控系统）的无功分层平衡、区域控制及优化动作次数等特
征能使得电网取得可观的经济效益。

相比于VQC，AVC系统可以体现不同电压等级分接头调节对电压的影响，做到无功分层分区平衡，包含与地网AVC协调控制的策略，满足某些全网的控制目标以及约束条件，如关口功率因数、全网网损最小的目标。

AVC系统的建设主要分为4个阶段：开环运行阶段；半闭环运行阶段；闭环运行
阶段；与地网AVC系统闭环运行阶段。

镇海电网的AVC系统搭建于2010年完成，目前处于闭环运行状态，并多次开展
分层连调，计划于2014年实现与地调AVC系统的闭环运行。

2.4 电容器容量调整
部分新建变电站投产初期负荷较低，单组电容器配置过大，造成无功补偿效率低下，出现投入无功倒送，不投无功补偿不足的现象。

统计镇海电网内变电站的用电高峰时段、节假日时段和正常时段的无功缺口后，对110 kV前方变、田野变实施了单个电容器减容工作，两个变电站电容器容量调整如下：
（1）110 kV前方变1号电容器由原4 200 kvar减容至2 700 kvar，其余不变；（2）110 kV田野变1号电容器由原4 200 kvar减容至2 400 kvar，3号电容器由原4 200 kvar减容至2 400 kvar。

图6为110 kV前方变电容器减容前后功率因数合格率的对比，显示前方变电容器减容运行一段时间后效果良好，平均功率因数在0.98左右，合格率也在90%以上，白天投1组4 200 kvar电容器，晚上投1组2 700 kvar电容器，基本能满足无
功需求，田野变2组电容器改造以后合格率由85%提高到了95%左右，均达到了预期的目的。

2.5 电网运行方式调整
一些投运时间较长的变电站，变压器基本满负荷运行，加上辖区内企业无功需求大，电容器全部投上以后仍然无法满足要求。

在没有空余的间隔加装新电容器时，可以考虑将部分线路割接到邻近的负载率较低的变电站。

如因宁波石化经济开发区的快速发展，澥浦变现有的4组电容器容量已经不能满
足供区的无功需求。

为提高功率因数，将其中4条线路割接到新投运的广源变。

4条线路的平均有功占澥浦变的11.76%，而平均无功占到了整个变电站的
22.63%。

在完成线路割接的10月份，澥浦变的功率因数合格率由95.94%提高到了99.48%，指标得到了明显的改善（见图7）。

同时4条线路割接后澥浦变的负荷得到了一定程度的降低，无功缺口得以减少。

原4个电容器组24 h处于运行状态，割接后晚上可以切除1组电容器组，这表明澥浦变现在还有一定的无功补偿裕度，在未来一段时间内能保证实现变电站内的无功平衡。

2.6 加强功率因数的实时监控
利用现有的PI数据库提供变电站功率因数报表，使监控员能实时了解所有10个110 kV变电站的功率因数情况。

按照不同时段功率因数上、下限的要求，对越限
的点采用不同颜色标识，使监控员能很快发现功率因数不合格的变电站，做出及时的调整，同时也可以对即将越限的变电站进行预调。

营销部门电费奖惩规定实施后，多数用户均已安装了无功补偿装置，为了保证功率因数超0．9，用户存在未生产时仍然投入补偿装置或者自动投切装置损坏未及时
修理等问题。

针对这些情况，调度部门通过对功率因数较差的线路进行数据梳理，对相应的用户无功补偿装置运行情况做定期的抽查，缓解了部分变电站功率因数不达标问题。

通过采取包括优化VQC系统、电容器减容、加强指标管理等多项措施，使得镇海电网的功率因数合格率得到了显著的提升（见图8），由年均71．55%提高到95．15%，特别是2013年下半年基本维持在98%左右。

实现了预定的目标。

春
节期间功率因数合格率较低的原因是为防止关口出现无功倒送，要求春节期间变电站内电容器全部切除所致。

目前镇海在宁波市各县（区）功率因数合格率排名已大幅提升，处于第2名的水平。

降低了线损，提高了电能质量，改善了电气设备的运行条件，实现了镇海电网经济运行。

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