王智麗

(陽泉煤業(yè)(集團(tuán))股份有限公司發(fā)供電分公司，山西 陽泉 045000)

陽煤集團(tuán)電力系統(tǒng)無功平衡分析

王智麗

(陽泉煤業(yè)(集團(tuán))股份有限公司發(fā)供電分公司，山西 陽泉 045000)

對(duì)陽煤電力系統(tǒng)中的無功電源、設(shè)備和無功補(bǔ)償裝置的平衡進(jìn)行了分析，指出無功平衡存在的一些問題，并提出改進(jìn)措施。

電力系統(tǒng)；無功；平衡；問題；措施

0 引言

無功是電力系統(tǒng)中不可缺少的因素，因此對(duì)系統(tǒng)中無功的分析對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定有著積極作用。電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求是：電力系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)大于或等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。按照電力系統(tǒng)平衡的基本要求，現(xiàn)對(duì)陽煤本部無功分布狀況進(jìn)行分析。

1 無功分布需求

(1) 電源。本部系統(tǒng)的無功電源有3個(gè)：一為自備電廠發(fā)電機(jī)，自備機(jī)組發(fā)出無功為70 000 kvar左右；二是無功補(bǔ)償裝置，目前各礦的無功補(bǔ)償裝置主要為靜止無功補(bǔ)償(SVCR、SVG、FC)和電容器，補(bǔ)償點(diǎn)是6 kV母線側(cè)，補(bǔ)償總?cè)萘繛?3 700 kvar；三是由國網(wǎng)陽泉供電分公司海落灣站電源點(diǎn)提供的無功電源，購入的無功容量為10 000 kvar。3個(gè)電源點(diǎn)提供的無功容量為14.37萬kvar。

(2) 無功用電設(shè)備。本部系統(tǒng)的無功用電設(shè)備為異步電動(dòng)機(jī)、變壓器和線路，其中，異步電動(dòng)機(jī)所需無功電量占到總無功的70%，其次變壓器也是主要的無功消耗者。據(jù)統(tǒng)計(jì)，陽煤電網(wǎng)無功設(shè)備容量約為12萬kvar。

2 本部區(qū)域的無功分布狀況

2.1 一礦區(qū)域

2.1.1 無功容量統(tǒng)計(jì)狀況

一礦地區(qū)實(shí)際消耗無功19 187.1 kvar，地區(qū)功率因數(shù)為0.82。

2.1.2 無功電源和功率因數(shù)狀況

一礦區(qū)域無功電源來自礦站、二電廠站以及相關(guān)站室內(nèi)部無功補(bǔ)償裝置：從系統(tǒng)吸收無功功率1 807 kvar，二電廠提供無功功率7 587 kvar，目前無功各站室無功補(bǔ)償容量已達(dá)到了21 000 kvar。從統(tǒng)計(jì)來看，無功補(bǔ)償總?cè)萘繚M足所需無功。

一礦35 kV站分區(qū)域分析：張華溝站有3組1 500 kvar SVCR無功補(bǔ)償裝置，功率因數(shù)為1；吳家掌站現(xiàn)有1 800 kvar固定無功補(bǔ)償裝置，另有3 000 kvar SVG備用，無功裝置滿足電壓標(biāo)準(zhǔn)要求，功率因數(shù)為0.99；陽坡堰站有2 700 kvar無功補(bǔ)償裝置，功率因數(shù)為0.97；紅簡溝站無功裝置容量為6 000 kvar，目前無功補(bǔ)償為過補(bǔ)償，向北頭嘴站倒送無功；北頭嘴無功補(bǔ)償裝置容量較低，目前正在投入一組300 kvar的無功補(bǔ)償裝置，經(jīng)測(cè)算，投入后將大大改善北頭嘴站的無功狀況。

2.1.3 分析小結(jié)

一礦地區(qū)的無功補(bǔ)償基本達(dá)到就地平衡，目前來看，只有北頭嘴站補(bǔ)償水平較低，正在完善；同時(shí)存在一些地區(qū)過補(bǔ)償，如紅簡溝站，分析主要原因?yàn)榇说貐^(qū)的無功裝置是固定的無功裝置，這樣會(huì)出現(xiàn)裝置投切不及時(shí)，不能根據(jù)用電負(fù)荷的變化及時(shí)投切的問題，而靜態(tài)無功裝置能夠彌補(bǔ)這一不足。

2.2 二礦本部

2.2.1 無功設(shè)備統(tǒng)計(jì)狀況

二礦本部賽魚和桃南站對(duì)所有無功設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)際消耗無功7 877.7 kvar，如果所有無功設(shè)備投入運(yùn)行，二礦本部會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)償。

2.2.2 無功電源和功率因數(shù)狀況

二礦本部無功電源來源于礦站以及相關(guān)站室內(nèi)部的無功補(bǔ)償裝置，各站室無功補(bǔ)償容量12 300 kvar，其中容性補(bǔ)償SVG 6 000 kvar，感性補(bǔ)償FC 6 300 kvar。從系統(tǒng)吸收無功功率4 597 kvar，35 kV母線功率因數(shù)達(dá)到0.96。賽魚和桃南站的無功補(bǔ)償基本實(shí)現(xiàn)平衡，其中賽魚變壓器功率因數(shù)達(dá)到0.95，桃南站達(dá)到0.96。

2.2.3 分析小結(jié)

本區(qū)域無功補(bǔ)償裝置能夠滿足設(shè)備正常運(yùn)行，不需要增加無功補(bǔ)償裝置。

2.3 三礦區(qū)域

2.3.1 無功設(shè)備統(tǒng)計(jì)狀況

三礦區(qū)域同步電動(dòng)機(jī)容量10 000 kW，異步電動(dòng)機(jī)容量8 000 kW，主扇容量6 550 kW，總?cè)萘窟_(dá)到了24 550 kW。對(duì)所有無功設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)際消耗無功12 704 kvar，功率因數(shù)0.78，本區(qū)域功率因數(shù)偏低。

2.3.2 無功電源和功率因數(shù)狀況

三礦區(qū)域無功來源于礦站、神堂嘴瓦斯電站、虎尾溝瓦斯電站以及相關(guān)站室內(nèi)部的無功補(bǔ)償裝置，各站室無功補(bǔ)償容量為12 000 kvar，從系統(tǒng)吸收無功7 933 kvar，神堂嘴瓦斯電站提供無功2 788 kvar，合計(jì)功率因數(shù)0.86。

馬家坡站主變功率因數(shù)0.67，神堂嘴瓦斯電站提供電源，本站電壓較高，因此，電容器無法正常投運(yùn)，是導(dǎo)致功率因數(shù)低的主要原因。東西畛站進(jìn)線功率因數(shù)0.75，主要原因?yàn)楸镜貐^(qū)的無功補(bǔ)償裝置配置不足，需要增加無功補(bǔ)償裝置5 000 kvar。蒙村站變壓器側(cè)的功率因數(shù)為0.95，從無功裝置容量分析，本站配置能夠滿足需求。若本站電容器全部投入運(yùn)行，本站出現(xiàn)無功倒供情況。

2.3.3 分析小結(jié)

三礦區(qū)域需要在東西畛站增加無功補(bǔ)償裝置。且由于馬家坡站和蒙村站靠近電源，電壓較高，補(bǔ)償裝置難以投運(yùn)，所以形成這兩個(gè)站無功裝置不能有效投入的現(xiàn)狀。

2.4 五礦區(qū)域

2.4.1 無功設(shè)備統(tǒng)計(jì)狀況

五礦區(qū)域無功設(shè)備容量為11 765 kvar，功率因數(shù)為0.89。

2.4.2 無功電源和功率因數(shù)狀況

五礦區(qū)域無功電源來源于礦站、貴石溝瓦斯電站以及相關(guān)站室內(nèi)部的無功補(bǔ)償裝置，五礦地區(qū)各站室無功補(bǔ)償容量為28 935 kvar，從系統(tǒng)吸收無功4 333 kvar，貴石溝瓦斯電站提供無功5 283 kvar，正常運(yùn)行狀況下五礦區(qū)域的功率因數(shù)為0.93。廣場(chǎng)站、小丈八站本站功率因數(shù)為0.95、0.96，將這兩站電容器全部投入運(yùn)行，本站出現(xiàn)無功倒供情況。趙家分區(qū)站功率因數(shù)為0.80，建議將本站8 100 kvar電容器中的兩組投入運(yùn)行，本站的功率因數(shù)為1，低谷時(shí)將出現(xiàn)無功倒供情況。

2.4.3 分析小結(jié)

五礦地區(qū)在瓦斯電站正常運(yùn)行狀態(tài)下無功補(bǔ)償裝置能夠滿足本地區(qū)設(shè)備的正常運(yùn)行，不需要增加無功補(bǔ)償裝置。

2.5 新景區(qū)域無功電源和功率因數(shù)狀況

新景地區(qū)的潮流由黃沙嘴站流向礦站，新景地區(qū)無功電源主要來源于三電廠和相關(guān)站室內(nèi)部的無功補(bǔ)償裝置，新景礦地區(qū)各站室無功補(bǔ)償容量19 200 kvar，新景礦消耗無功21 760 kvar，正常運(yùn)行狀況下新景區(qū)域功率因數(shù)為0.80。新景地區(qū)功率因數(shù)較低的主要原因是本區(qū)域由第三熱電廠供電，區(qū)域電壓普遍較高，在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，較近的黃沙嘴、蘆南、蘆北站電容器均由于電壓較高而在退出狀態(tài)。

3 目前系統(tǒng)無功補(bǔ)償存在的問題及應(yīng)采取的措施

(1) 無功補(bǔ)償裝置參差不齊。本部的無功補(bǔ)償裝置是近幾年陸續(xù)安裝和投運(yùn)的，設(shè)置裝置參差不齊，如二礦賽魚和桃南系統(tǒng)的無功裝置是先進(jìn)的靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)投切，可以根據(jù)用電負(fù)荷的變化及時(shí)進(jìn)行投退，補(bǔ)償效果比較理想。而個(gè)別站室無功補(bǔ)償是固定裝置，存在用電高峰和低谷時(shí)不能及進(jìn)投退，導(dǎo)致高峰補(bǔ)償不足、低谷過補(bǔ)償?shù)痊F(xiàn)象。措施：加強(qiáng)培訓(xùn)，提高人員素質(zhì)，及時(shí)監(jiān)控?zé)o功補(bǔ)償情況，合理投切無功裝置；逐步改造無功裝置的先進(jìn)性，采用自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。

(2) 無功補(bǔ)償容量配置還存在不足。目前各礦的35 kV站無功容量基本能夠滿足本地區(qū)的無功需求，但是還有個(gè)別站室無功裝置容量配置不足，如一礦北頭嘴站、三礦東西畛站。措施：在此地區(qū)配置無功裝置，使無功補(bǔ)償就地平衡。盡快完善無功裝置，爭取早日投運(yùn)。

(3) 靠近電源點(diǎn)的無功裝置不能投入。由于陽煤電網(wǎng)自備發(fā)電機(jī)組分布不集中，造成靠近電源點(diǎn)的站室無功裝置不能投入，如靠近三電廠的黃沙嘴、蘆北、蘆南站；靠近瓦斯電廠的馬家坡站、蒙村站。措施：研究電廠發(fā)電機(jī)無功和有功負(fù)荷，減少發(fā)電機(jī)無功電量。

[1] 程浩忠，吳浩.電力系統(tǒng)無功與電壓穩(wěn)定性[M].中國電力出版社，2004

[2] 王正風(fēng).無功功率與電力系統(tǒng)運(yùn)行[M].中國電力出版社，2009

2014-09-15

王智麗(1975—)，女，山西陽泉人，機(jī)電工程師，研究方向：電力調(diào)度。