浅谈永安地区电网无功电压管理

刘丽霞

【摘 要】永安地区电网电压合格率是永安电网电能质量的保证，无功功率平衡是提高永安地区电网安全可靠运行的保证，所以永安地区电网电压合格率和无功功率的平衡性直接影响着工农业生产的发展和人民群众的正常生活，为面向永安电力市场及提高永安人民生活水平打好基础，同时，永安地区电网电压合格率直接影响着永安电网设备及用电设备的安全经济运行。

【关键词】无功电压管理；无功功率平衡；电压偏差；电压异常；AVC系统

1.无功电压管理：电压偏差

电压偏差是指电网运行状态的缓慢变化使电压发生偏移，其电压变化率小于每秒1%时的实际电压值与系统额定电压之差。我国规定电压允许偏差值如下：

（1）发电厂和500kV变电站的220kV母线，正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0～10%；事故运行方式时为系统额定电压-5%～+10%。

（2）发电厂和220kV变电站的110～35kV母线正常方式时为相应系统额定电压的-3%～+7%，事故后为系统额定电压的±10%。

（3）用户受电端的电压允许偏差值如下：（1）35kV及以上用户的电压波动幅度应不大于系统额定电压的10%；（2）10kV用户为系统额定电压的±7%；（3）0.38kV用户为系统额定电压的±7%；（4）0.22kV用户为系统额定电压的+5%～-10%。

（4）发电厂和变电站的10（6）kV母线应使用户电压符合用户受电端的电压允许偏差的规定值。（带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%—+7%。）。

2.无功电压管理：影响电压的因素及调整措施

（1）系统电压是由系统潮流分布和系统设备参数决定的，影响系统电压的主要因素是：a）由于生产、生活、气象等因素引起的负荷变化；b）无功补偿容量的变化；c）系统运行方式的改变引起的功率分布和网络阻抗变化d）系统设备参数发生变化。

3.无功电压管理：无功控制与有功控制的差别

在交流输电系统中，有功功率和无功功率各有其特点，因此在控制上差别也较大：

（1）有功功率的发出与消耗比较集中，基本限于网络中各个发电厂和负荷点，网络上的损耗相对较小；而无功功率则不同，由于网络各个元件的电抗远大于电阻，因此各个元件上消耗的无功相对较大，另外由于存在线路的对地电容以及大量补偿用的并联电容器，所以无功功率的发出与吸收遍及网络的各个部分，具有极大的分散性。

（2）有功功率的平衡直接反映在电网的频率变化上，而电网各部分无功功率能否平衡将直接影响到各个部分的系统电压。

（3）在供电网中，因线路电抗占有主导地位，根据理论推导，可以近似认为网络中无功功率的流动取决于两点间电压相量的相位角差值；而有功功率的流动取决于两点间电压相量的幅值差。

4.无功电压管理：电网无功平衡的原则

电网无功平衡的原则是分层平衡和地区供电网络无功电力分区就地平衡。

5.无功管理：电压异常处理

5.1当电网电压异常降低时，值班调度员应采取以下措施进行调整

a）迅速增加发电机无功出力；b）投无功补偿电容器；c）设法改变系统无功潮流分布；d）条件允许降低发电机有功出力，增加无功出力；e）必要时启动备用机组调压；f）切除并联电抗器；g）确无调压能力时拉闸限电。

5.2当电网无功功率过剩、电压偏高时，值班调度员应采取以下措施进行调整

a）发电机高功率因数运行，尽量少发无功；b）部分发电机组进相运行，吸收系统无功；c）切除并联电容器；d）投入并联电抗器；e）控制低压电网无功电源上网；f）必要且条件允许时改变运行方式；h）调相机组改进相运行。

6.无功电压管理：无功补偿

（1）输电系统的无功补偿主要是为了控制电压，提高输电网络的最大功率传输能力和提高电力系统运行的稳定性；配电系统的无功补偿大多属于负荷的补偿，主要是控制无功，改善负荷的功率因数，改善电能质量。（2）电网中的无功电源有同步发电机、同步调相机、同步电动机、静电电容器、静止无功补偿器、新型无功发生器、高压架空线路和电缆线路的对地电容。（3）并联电容器是一种常用的无功补偿装置，在电力系统中得到了十分广泛的应用。永安电网自2007年以来，自坑边变、尼葛变10kV母线上新安装并联电容器以来，已有17座变电站相继安装并联电容器，改善了永安地区电网的无功电压管理水平新局面。（4）在确定并联无功补偿容量时应该注意以下问题：1）在不同功率因数的条件下，相同补偿容量的补偿效益是不相同的。通常情况下，将功率因数提高到0.95左右为好，体现合理补偿，取得最佳技术经济效益的原则。2）在轻负荷时不允许过补偿，否则由于无功补偿容量过大，会使功率因数超前，向电网倒送无功，是不经济的。

7.无功电压管理：电容器的故障处理

（a）事故情况下，全所失压后，必须将电容器的断路器断开：全所无电后，一般情况下应将所有馈线开关断开，因来电后，母线负荷为零，电压较高，电容器如不事先断开，在较高的电压下突然充电，有可能造成电容器严重喷油或鼓肚。（b）电容器组断路器跳闸后不准强送。（c）电容器熔断器熔断后，在未查明原因前，不得更换熔体送电。d）当电容器组发生下列情况之一者，应立即退出运行：

（1）电容器爆炸；（2）电容器喷油或起火； （3）瓷套管发生严重放电闪络；（4）接点严重过热或熔化；（5）电容器内部或放电设备有严重异常响声；（6）电容器外壳有变形膨胀。

8.无功电压管理：AVC系统

所谓AVC系统是自动电压控制系统的简称，英文为Automatic Voltage Control，是发电厂和变电站通过集中的电压无功调整装置自动调整无功功率和变压器分接头，使注入电网的无功值为电网要求的优化值，从而使全网的无功潮流和电压都达到要求。

目前永安地区AVC系统已涵盖了城区及各个35kV～110kV变电站，对各个变电站的所有有载调压主变及电容器进行自动控制，实现以下功能：

（1）通过AVC方案的实施，在优先满足110kV变电站110kV母线电压合格的前提下，进一步提高永安市区电网各变电站的35kV、10kV母线电压合格率，提高供电质量。

（2）充分利用现有的各种无功补偿设备，在保证全地区110kV变电站功率因数合格的前提下，降低电网的线损率。

（3）通过AVC系统对电网内的主变有载分接头及电容器进行自动调节和自动投切操作，减轻值班调度员和现场变电值班人员的工作量。

（4）通过AVC系统潮流计算，对如何调控地区各电厂的无功出力提出建议，供值班调度员参考调控。

9.总结

通过永安电网设备的合理配置，人员的监控意识不断提高，新设备、新技术的更新应用，使永安电网无功电压管理水平得到很大的提高。

【参考文献】

[1]丁书文.电力系统微机型自动装置.中国电力出版社，2006，1.

[2]张永健.电网监控与调度自动化.中国电力出版社，2009，5.

[3]何仰赞，温增银.电力系统分析.华中科技大学出版社，2002，3.