提高地区电网功率因数合格率方法探讨

王 强，罗鲁东，王 萍

（青岛供电公司，山东 青岛 260001）

0 引言

伴随经济的快速发展、电网规模的日趋扩大，电能质量问题凸显，新建开发区及其新增工业项目设计负荷大，但因建设和投产计划远未达到设计容量，造成为其建造的大型变电站长时间低负载率运行，而500 kV、220 kV等高压线路和电缆线路等充电效应强的线路比例逐年增大，由此导致青岛电网在负荷低谷期间经常出现电压水平与功率因数偏高，进而使电能质量下降，电网稳定水平降低。

山东电力集团公司文件《山东电网220 kV主变高压侧功率因数管理办法》明确规定：1）考核点功率因数在高峰时段应不小于0.92，在低谷时段应不大于0.98，否则判定该考核点功率因数不合格；2）220 kV变电站220 kV母线电压在高峰时段超过232 kV，该变电站考核点功率因数应不高于0.98，否则不合格；在低谷时段低于216 kV，该变电站考核点功率因数应不低于0.92，否则不合格。3）地区月度功率因数合格率考核标准为95%，每低于考核标准10个百分点，扣该供电公司1分。为提高青岛电网主网电压质量及安全稳定水平，改善电能质量，完成集团公司下达的任务，青岛地调在实践中探索总结，采取了一系列措施，通过完善无功装置管理流程、改进无功自动控制系统、调整电网运行方式，提高了青岛电网功率因数合格率。

1 功率因数合格率现状分析

根据集团公司文件规定，考核点的采样周期为15min，即每天考核96点。按照不合格类型（高峰时段功率因数小于0.92、低谷时段功率因数大于0.98、高峰时段220 kV母线电压超过232 kV时功率因数高于0.98、低谷时段220 kV母线电压低于216 kV时功率因数低于0.92），对青岛电网2010年2月份的功率因数不合格点进行统计，如表1所示，低谷时段大于0.98占功率因数不合格点的绝大部分，此种不合格类型的解决对提高全网功率因数合格率意义重大。

2 不合格原因分析

2.1 功率因数调整装置

表1 功率因数不合格调查表

功率因数调整装置包括10 kV电容器、35 kV电容器及主变调压分头。对隶属于市区主要220 kV变电站南京路站系统的无功装置故障情况进行调查，如图1所示，可见功率因数的合格率与无功装置故障时间紧密相关，无功装置故障时间长的月份功率因数合格率也低。

图1 无功装置故障时间与功率因数合格率变化图

2.2 技术手段

青岛电网功率因数的调整由监控人员监控，地调调度员负责调整，不合格点的发现与调整均需人工完成，效率低下。

功率因数与电压同属无功调整范畴，而青岛电网电压合格率排名常年位居全省前列。其成功经验中重要一环即自动控制系统TOP3000的应用，该系统可实现无功补偿设备合理投切和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节次数最少和电压合格率最高，网损率最小，但其逻辑中，缺少对功率因数的控制。依据电压管理的经验，自动控制系统对合格率的控制很好，如改进TOP3000程序逻辑，加入对全网功率因数的控制，将对合格率的提高大有裨益。

2.3 用电负荷

新建变电站由于用电负荷小，功率因数合格率明显偏低，且合格率与主变负载率紧密相关，以新建220 kV变电站董家站为例，由图2可见，主变负载率低的月份功率因数合格率也低。

图2 主变负载率与功率因数合格率变化图

3 改进措施

3.1 制定无功装置维护闭环管理制度

1）修改无功装置维护流程。

无功装置故障分为软件（TOP3000）故障和硬件（无功装置本身）故障。其中软件故障原因是由于通讯通道等原因造成TOP3000系统下达命令后，现场设备未按时自行，此时TOP3000自动对设备进行封锁；硬件故障是电容器本身设备故障。原维护流程为：监控中心负责监视无功装置运行情况，发现故障后，如软件故障，将TOP3000中封锁设备进行解锁，正常后投入运行，如解锁后系统再次将其封锁，可判为硬件故障，此时将故障设备退出运行并通知修验工区处理，修验工区处理好后通知监控中心恢复运行，全过程均无严格的时间约束且无专责人监督、缺少考核制度。

对原有流程进行修改，增加无功管理专工监督环节，修验工区每月汇集整理工作记录，向无功管理专工汇报无功装置维护情况，监控中心每月向无功管理专工汇报无功装置运行情况，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。管理流程如图3所示。

图3 无功装置维护流程图

2）制定无功装置监控与维护规范及考核办法。

监控中心职责：监视无功装置日常运行情况，记录装置异常情况；保证TOP3000系统正常运行，及时对封锁设备进行解锁；根据方式变化，及时调整TOP3000中变电站上下级关系；对故障设备，及时通知修验工区进行处理；每月将运行记录汇总报送无功管理专工。

修验工区职责：负责公司所辖变电站无功补偿和调压设备的日常维护工作；对无功装置出现的各种故障及时处理；每月将维护和故障处理记录汇总报送无功管理专工。

考核标准：无功装置本身无故障时，异常封锁时间＜15min；运行方式变化后，变电站上下级关系修正时间＜1 h；无功装置故障至修复时间＜3个工作日；因缺少备品无法修复时的修复时间＜10个工作日。

考核办法：因监控中心未及时解锁导致异常封锁时间大于15min情况，记责任事故1次，调度室绩效考核分扣相应责任人1分；因方式变化，变电站上下级关系修正时间＞1 h，记责任事故1次，调度室绩效考核分扣相应责任人1分。

3.2 改进无功优化系统流程

加入功率因数合格这一约束条件，形成功率因数合格和电压合格两种约束条件，做到电压/功率因数联合调整。在实践中，经跟踪观察，电压未越限但功率因数越限情况下，TOP3000继续调整无功装置运行方式，以达到电压/功率因数皆合格。流程如图4所示。

3.3 调整运行方式

停用负载率低的变压器。主变负载率低、主供市郊且无重要负荷的变电站，其可靠性需求不高，如220 kV董家站，可停运一台变压器，以降低空载损耗和充电功率。

负荷调接。青岛电网110 kV和35 kV网络为环网接线、开环运行，存在部分空充电线路。通过联络关系，将负载率较高的变电站供电线路调负载率低的变电站供电，以使主变负载率分布更为合理。另外，针对空充电线路，采取定期充电的方式，降低低谷负荷期间的充电功率，同时保证线路的安全性。

图4 无功优化系统流程图

4 结语

通过以上措施的实施，功率因数合格率有明显提高，2010年 7月达到 95.71%，8月更是达到95.84%，均超过95%的标准线，且自夏季高峰以来，青岛电网功率因数合格率已连续4个月位居全省首位。