郝麗

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力行業(yè)逐漸完善，為社會工業(yè)生產(chǎn)用電和人們生活用電提供了強有力的保障。但是在變電站實際工作中，由于較多不利因素的影響，使得系統(tǒng)功率因素下降，引起大量電壓及功率損耗，對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性以及經(jīng)濟性帶來了較大的阻礙作用。為了更好的解決上述問題，筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，就變電站無功補償?shù)淖饔眉捌錈o功優(yōu)化進行了研究分析，從而確保電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使其在國家和社會安全用電中發(fā)揮出最大的價值。

關(guān)鍵詞：變電站無功補償無功優(yōu)化

0 引言

近年來，我國科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提升，對電力的需求量越來越高，打破了電力消耗與供給之間的平衡，加劇了電力企業(yè)與用戶之間的矛盾，使得電力緊缺的程度越來越高。在這樣的背景下，國家結(jié)合各地電力部門制定相關(guān)方案與措施，以解決電力緊缺給我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活帶來的不利影響。根據(jù)目前我國電力使用情況分析，降低輸電線線路電能損耗量，提高電網(wǎng)運行的功率因素，是改善我國電力緊缺的關(guān)鍵措施。在電力系統(tǒng)中，無功補償可以調(diào)整三相不平衡電流，在相與相以及相與零線之間引入不同容量的電容器，可以將各相功率因素補償接近至1，實現(xiàn)各相有功功率達到平衡，從而提高供電質(zhì)量，確保電力系統(tǒng)安全有序運行。

1 電力系統(tǒng)元件無功補償分析

在我國電力系統(tǒng)中，無功優(yōu)化的最終目的是實現(xiàn)無功就地動態(tài)平衡，這種平衡狀態(tài)是指哪里有無功負荷就在哪里進行補償，有多少補償多少，什么時候用就什么時候補償，實現(xiàn)無功補償不受時間、數(shù)量的干擾。在任何一種電力系統(tǒng)中，主要元件有4項，即發(fā)電廠、變電站、輸電線路以及用電用戶。其中發(fā)電廠、變電站以及用電用戶都可以實現(xiàn)無功動態(tài)平衡，使它們與電網(wǎng)的無功交換在任何時刻都可以實現(xiàn)0。但是輸電選路無功就難以做到無功就地動態(tài)平衡。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，輸電線路充電無功與線路消耗無功過剩部分需要在本線兩端等量動態(tài)就地平衡，這樣發(fā)電廠與變電站的無功交換實時值就難以達到0。在變電站或者發(fā)電廠中，只有做好無功就地動態(tài)平衡才能實現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化運行，從而提高電力系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性，促進供電質(zhì)量的提升。

2 變電站無功補償?shù)淖饔梅治?/p>

2.1 無功補償設(shè)備

目前，在我國電力系統(tǒng)運行過程中，無功功率大多數(shù)都是由發(fā)電機和輸電線路等無功功率電源產(chǎn)生。但是由于兩者產(chǎn)生的無功功率已經(jīng)無法滿足電網(wǎng)無功功率的需求，電力企業(yè)勢必會添加相應(yīng)的無功補償設(shè)備。

2.1.1 無功功率電源

在發(fā)電機允許范圍內(nèi)，若想發(fā)電機所增加的有功損耗減小，可以使其多發(fā)無功，并且增加其勵磁電流。由于發(fā)電機的特殊性，在電網(wǎng)運行中，將其作為不需要投資的無功電源。但是變電站和電廠距離往往與電廠無功電源的利用率有直接聯(lián)系，這主要是因為受到網(wǎng)損以及電壓水平的限制。為了更好地利用電廠無功電源，就需要保證充足的無功備用容量。由于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件和負載消耗的無功功率需要從網(wǎng)絡(luò)中獲得，這就使得這些無功功率全部由發(fā)電機進行長距離提供，不管是理論還是實踐顯然是不合理的，也是不可能的。因此為了使其運行時獲得足夠的無功功率，需要在消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，實現(xiàn)無功補償。

2.1.2 無功補償設(shè)備

我國變電站現(xiàn)行的無功補償設(shè)備往往有串聯(lián)電容器補償、并聯(lián)電容器補償、靜止補償器等。在電壓滯后電流時，輸出為容性，電壓超前電流時，輸出為感性。為了確保電網(wǎng)電壓質(zhì)量的最佳效果，往往通過電容器對補償負荷側(cè)無功功率實現(xiàn)，并以此提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，實現(xiàn)最佳的補償效果，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。電網(wǎng)多余線路充電功率的吸收，可以大大改善電網(wǎng)運行電壓以及發(fā)電機運行深度，要促進該過程的實現(xiàn)就需要增加電抗器，同時提高電力系統(tǒng)運行的性能。

2.2 無功補償?shù)淖饔?/p>

以220kV變電站無功補償為例進行其作用分析。

①不只是調(diào)控110kV電壓。在10kV無功補償容量投切下，110kV電壓變化量等于電壓器電抗與無功變化量的乘積除以變壓器的變化，因此可以得出110kV電壓，是隨著變壓器變比的變化而變化的。

②不只是調(diào)控220kV電壓。由于220kV系統(tǒng)阻抗較小，使得一個變電站無功補償容量無法對母線電壓進行控制，其調(diào)節(jié)的最大能力等于無功補償容量與阻抗的乘積。因此母線電壓主要是依靠于整個電網(wǎng)的調(diào)控，而電壓水平依賴于電網(wǎng)中所有變電站以及發(fā)電站控制。

③調(diào)控220/110kV電壓。在電力系統(tǒng)運行過程中，相鄰兩級110/220kV之間，可以在220kV變電站的110kV母線上設(shè)置滿足110kV標(biāo)準(zhǔn)電壓，確保110kV電網(wǎng)能安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)110kV電網(wǎng)的無功優(yōu)化運行。上級220kV電網(wǎng)調(diào)度需要變壓器高壓側(cè)無功值必須滿足無功優(yōu)化值的需要，實現(xiàn)自控中將自動閉鎖OLTC。

通過對220kV變壓器無功補償?shù)纳鲜龇治觯梢缘贸銎渥饔萌缦拢?/p>

①改善功率因素。為了最大程度避免遠距離傳輸無功引起的功率與電壓消耗，同時防止發(fā)電機降低功率因素運行，需要采取相關(guān)的無功補償措施，在電能入戶時對低功率因數(shù)進行限制。

②改善電壓調(diào)節(jié)。由于負載對無功需求的變化，可能會對供電點電壓造成不同程度的影響。如果從發(fā)電廠或者變電站對這些影響進行調(diào)節(jié)，可能會出現(xiàn)較大問題，因此需要進行無功補償，通過無功補償設(shè)備，可以盡可能使供電電壓維持在規(guī)定范圍內(nèi)，從而起到改善電壓的調(diào)節(jié)作用。

③調(diào)節(jié)負載的平衡性。在電力系統(tǒng)運行過程中，如果出現(xiàn)三相不對稱的情況，可能造成負序、零序分量，從而使整流器波紋系數(shù)增加，產(chǎn)生不必要的附加損耗，引起變壓器飽和，降低了系統(tǒng)運行的平衡性。采取相關(guān)的補償措施，可以使不平衡的負載變?yōu)槠胶庳撦d，提高電力系統(tǒng)運行的可靠性與安全性。

3 無功優(yōu)化運行

無功優(yōu)化主要包括兩個方面，一是無功補償設(shè)備的優(yōu)化規(guī)劃，另外一方面是電壓無功優(yōu)化控制。無功補償裝置優(yōu)化主要分為高壓配電網(wǎng)和中低壓配電網(wǎng)。

3.1 對于高壓網(wǎng)無功優(yōu)化來講，需要遵循“分層分區(qū)、就地平衡”的無功補償原則，結(jié)合電網(wǎng)實際負荷水平或者負荷預(yù)測數(shù)據(jù)，通過對設(shè)備投資和調(diào)壓效果分析，對220kV和110kV變電站并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器的安裝地點、安裝容量以及分組方式進行規(guī)劃，更好的解決傳統(tǒng)高壓配網(wǎng)無功補償帶來的不合理問題，提高了電壓合格率，降低了電網(wǎng)損害，使電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了明顯的改善。

3.2 在中低壓網(wǎng)無功優(yōu)化中，應(yīng)該對各種典型負荷水平下補償?shù)男枨筮M行綜合考慮，制定出適合低壓配網(wǎng)無功補償配置的規(guī)劃方案，以實現(xiàn)電網(wǎng)有功損耗和電容器安裝購置費用之和最小。無功補償配置主要包括無功補償設(shè)備配置的位置、容量以及分組方式，同時對配置前后電網(wǎng)損耗情況、工程預(yù)算以及預(yù)期收益進行深入分析，從而改善中低壓配電網(wǎng)無功補償配置計算量大、配置管理不足等缺點，有效的解決了中低壓配電網(wǎng)電容器的補償容量、地點以及分組等問題。

根據(jù)上文對變電站無功補償設(shè)備以及其作用進行分析，除了可以使發(fā)電廠、變電站以及用戶實現(xiàn)無功就地平衡外，輸電線路也做到了本線路兩端等量補償，在電網(wǎng)中實現(xiàn)了無功分層平衡。在電力系統(tǒng)相鄰兩級電網(wǎng)中，對無功電壓進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)運行，可以最大程度實現(xiàn)電網(wǎng)無功優(yōu)化，為提高功率因素、降低輸電線路損耗，提升電網(wǎng)供電質(zhì)量有著重要的意義。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)供電質(zhì)量不僅對電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性有著重要的影響，對我國經(jīng)濟健康、快速發(fā)展具有深遠的意義。對電網(wǎng)無功補償及其作用進行分析，深入開展無功優(yōu)化規(guī)劃工作，能有效實現(xiàn)無功設(shè)備科學(xué)調(diào)控和無功功率就地平衡，對降低電網(wǎng)損耗、維持電壓質(zhì)量合格具有不可或缺的作用。

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