变电站电压调节调整方法研究

姜文辉

摘要：我国市场经济的快速发展和能源供应的日益紧张，对电力系统的运行效率提出了更高的要求。电力系统的运行效率取决于其运行功率的合理与否，其控制中心为变电站，控制方法主要是通过调节电压来改变电力系统的负荷，使其达到运行最优化，这也就是说，科学地对变电站电压调节进行调整，是提高电力系统运行效率的重要措施。为此，对变电站电压调节的基本原理和基本原则进行分析，并研究了几种调整变电站电压的方法。

關键词：变电站；电压调节；基本原理；基本原则；调整方法

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.123

电力系统的运行并不是一成不变的，其终端用电的时间、数量和功率都会对电力系统的稳定性和整体负荷造成影响，在出现负荷变化时，如果不能及时做好电压调整工作，就会给电力系统运行发生故障或者出现大量的能源浪费，严重降低了电力系统运行的效率。因此，加强对变电站电压调节调整方法的研究，具有十分重要的现实意义。

1变电站电压调节的基本原理

电压作为衡量电力系统运行安全稳定的重要指标，其质量高低会受到许多因素的影响，其中，无功就是较为突出的因素。无功功率的平衡是保证电压质量的必要条件，也就是说，要确保电力系统运行过程中任何时间和负荷状态下，其所产生的总无功与无功负荷和损耗之间是平衡的，故而，在变电站电压调节中，也需要遵循这一点。

变电站电压调节可简化为图1所示，其中b点电压为需调整电压，K1和K2表示的分别是升压和降压器的变比值，R为变压器和线路的总电阻，X是变压器和线路的总电抗，其关系为：Vb=（VGK1-ΔV）*K2≈（VG-（PR+QK）/V）*K2，由此可知，为改变b点电压，可以通过改变K2、去除负荷和变化无功值的方法。

2变电站电压调节的基本原则

为保证变电站电压调节的及时、科学和有效，必须掌握相应的基本原则，以避免在电压调节操作时出现错误，引起电网电压崩溃或者其他安全事故等问题，有效提高变电站电压调节的安全。其原则主要有以下两方面：

首先，详细了解变电站的具体情况，对变电站电压的上限值和下限值做到熟练掌握，以保证能及时发现变电站电压超出规定的变化，做出合理的应对。通常而言，在变电站电压等级为220kV时，母线电压的不同其误差的范围也有着区别，比如110kV母线，其偏差值在-3.3到+7.7kV之间，而对于10kV的母线，其所出现的偏差不能超出0-0.7kV的范围。

其次，按照投退管理的原则来使用补偿电容器的方式，在保证母线电压值没有超出规定偏差范围的前提下，通过加减电容器来平衡无功功率，在此过程中，最大可能的提高电压，但不能使其超出规定电压值。按照电网用电的规律，通常而言，用电的高峰期集中在7：00—23：00之间，此时应向电力系统中加入电容器组，而用电低谷期的（23：00—次日7：00），需要及时将电容器组退出。

3变电站电压调整的方法

根据变电站电压调节的原理可知，其调整方法主要有以下四种途径。

3.1使用变压器分接头来调整电压

此方法主要借助有载调压变压器，适用于电力系统无功功率充足的情形下，其优点在于方法较为灵活，且能够大范围的增加或降低电压。在使用此法调整变电站电压时，有载变压器发挥的作用在电压不同的两侧各有不同，高低两侧分别可视为并联电容器和并联电抗器，而在调整分接头位置的过程中，会使变压器的变比发生改变，进而引起电路中的并联阻抗变化，从而达到调整变压器两侧电力系统电压的目的。

此方法的弊端遇到大幅度的电压波动时，其会对电力系统产生负面作用。究其原因，是由于当电压出现较大波动时，尤其是在用户总电压超出电路规定负荷值时，有载变压器分接头的自动调整会逐渐将用户侧的高电压恢复至正常，但会使电路电流和电压降同时增大，增加了电网的无功功率消耗。若是此时无足够的无功功率补充，就会导致电网出现电压持续降低问题，如此一来，就使得有载变压器两侧电压始终维持在非正常状态，分接头也就处在不断运动的状态下，这种恶性循环下，增大了电力系统安全稳定的难度，处置不当就容易导致整个电网的电压发生崩溃。

3.2并联变电站的电容器组调整电压

电容器和电抗器是电力系统中能够对无功功率进行补偿或吸收的重要设备，通过两者间的配合使用，能够达到调整电网电压的功能。以降压变电站的并联电容器方式为例，其具体操作和原理如图2所示，其中，U1和U2分别为高压和低压母线的电压，k代表变压器的变比值，P+jX、P+jQ分别为电路和变压器的等值阻抗、电路的负荷功率，Qc代表着补偿电容的容量。

在初始状态下，U1和U2之间的关系如下，其中是变电站低压母线电压中属于高压侧的部分，U1=U2+（PR+QX）/U2；在加入补偿电容ΔQc后，其也会增加电压ΔU，两者间关系为U1=U2+ΔU+（PR+QX-ΔQcX）/ΔU+U2，根据上述两个公式可知，ΔU=U2*ΔQc/Sk（1），其中Sk是短路容量。根据公式（1）中三者之间的关系可知以下结论，在变压器电压调整中，通过加入电容的方法，来补偿用电户负荷侧的无功消耗，来增高电网的电压值，从而降低高压侧的需要的无功功率；而减少电容，则会降低整个电网的电压值，进而增大了高压侧需要的无功功率。在实际操作过程中，使用此种方法进行电压调节时，通常最先考虑电压质量，然后再综合考虑满足电压和无功的需求。

3.3通过低压减载装置进行电压调整

低压减载装置也是一种常用的变电站电压调整设备，通常适用于负荷较重的电网中。低压减载装置最主要的功能是避免电网在负荷增加过程中，受其它因素影响出现电压大幅度降低而造成电网电压崩溃的问题，其作用原理是通过根据采集的电网数据，并将其与设定的值进行比较，以判断电网电压状态，进而做出相应的反应，比如在出现低压时，将电网中的部分线路切除，从而达到恢复电网电压的目的。

3.4多种变电器调压方式联合运用

由上述可知，三种调节方法都在使用范围、功能上和延时性上存在着一定缺陷，单纯的使用一种方法难以完全满足变压器电压调整的需求，所以可以通过三种调压方式配合运用的方法来对变压器电压进行调整。有载调压变压器只限于无功功率平衡条件下，且多应用于110kV和以上的变压器中；并联电容器的方法能够通过发生感性无功功率的方式来达到提升电网电压的目的，但无法利用此方式对电网进行降压，多运行于大负荷状态的电网。当这两种方法都无法完成变压器调压任务时，再利用减载装置来对变电站进行电压调节。

4结语

随着我国经济的快速发展和对电力需求的不断增加，促使我国电网结构朝着复杂化和电压等级提高的方向发展，给其变电站电压调节调整造成了极大的困难，因此，必须对变电站电压调节调整方法进行研究，以实现对变电站电压的科学有效调整，从而保证电力系统运行的稳定和高效，为社会生活的稳定和经济的发展提供良好支持。

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