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无功电网!电网电压偏高解决措施

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(深圳供电规划设计院有限公司,广东 深圳 518054)

摘 要:文章对电网电压偏高问题进行分析,指出感性无功配置不足、电缆线路充电功率高、主变抽头设置不合理、用户无功倒送等是造成电网电压偏高的主要原因,并结合深圳电网实际情况,提出了相应的措施和建议,对运行电压偏高的电网企业有一定的参考价值.

关键词:电网;电压偏高;无功配置;解决措施;电缆线路  文献标识码:A

中图分类号:TM72  文章编号:1009-2374(2016)22-0151-02  DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.074

1 概述

随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的提高,人们对电力的需求日益增长,同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求.而电网规模的迅速膨胀和高电压等级电缆线路广泛应用,用电结构造成负荷峰谷差较大等原因,电网无功电压问题已由容性无功缺额转化为不同运行方式下感性无功的缺额.

由于深圳负荷特性三段式特征明显,深圳电网负荷峰谷差也日益加大.近年来城市电网高压电缆长度快速增加,电缆线路充电功率增大.由于感性无功资源较少,电压调控手段匮乏,负荷低谷期间电网电压偏高问题较为突出.

本文对电网电压偏高产生的原因进行分析,提出了多种改善电网电压质量的措施,为规划设计提供参考.

2 深圳电网概况

随着经济的快速增长,深圳电网最高负荷持续攀升.而产业结构的调整以及人民生活水平的不断提高,负荷构成和用电方式发生了相应的变化,电网负荷特性呈现出新的变化趋势,近年负荷峰谷差进一步扩大,负荷率和年最大负荷利用小时数呈下降趋势.

深圳作为一个移民城市,春节期间大量市民离开深圳返回家乡,这期间市内人口大量缩减,用电负荷急剧下降.从历年数据分析,全年最低负荷都出现在春节期间,仅为夏季高峰负荷的1/8左右.最低负荷时刻电网运行特性与负荷高峰期存在显著差异,如设备重载或过载问题、潮流调控困难大大缓解.

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但此时电网设备负载率普遍偏低,无功电压问题较为突出,变电站母线电压偏高较多.尤其是春节期间和日常负荷低谷期,特别是0∶00~06∶00之间,主网无功出现盈余,后半夜全网用户侧电压偏高,中心城区电压偏高问题尤为突出.电压偏差过大对电网的安全稳定和经济运行以及用电设备都会产生极大的危害.

3 电压偏高问题分析

由于产业结构的影响,深圳电网历年负荷峰谷差较大,低谷期间负荷很低,主变和线路轻载现象普遍.

深圳市原特区内商业、居民负荷比重较高,负荷峰谷偏差较大,低谷期间负荷的骤减致使局部地区电压偏高,同时向上一电压层级倒送大量无功,难以实现无功就地平衡.针对低负荷日无功电压存在的问题,分析有以下原因.

3.1 感性无功配置不足

深圳电网作为大容量受端电网,电网的安全稳定性与无功补偿设备的配置密不可分.

低压并联电抗器是为补偿系统过剩无功功率的感性无功电源.深圳220kV变电站无功补偿装置装设在10kV/20kV母线侧,110kV变电站无功补偿装置装设在10kV母线侧,110kV变电站未装设低压电抗器.深圳电网220kV及以下主变容量达53752MVA,而低压并联电抗器容量配置只有240MVAR,配置比例仅为0.45%,感性无功补偿严重不足.

最低负荷时刻220kV变电站退出全部低压电容器、投入大量低压电抗器的情况下,部分220kV变电站存在大量无功倒送220kV主网.而中心城区低谷负荷下降急剧,且电缆线路集中,无功倒送问题最为突出.

早期建设的220kV变电站未配置低压电抗器,全网220kV及以下变电站感性无功配置总容量不足,在感性无功有缺额的情况下,电压调控手段匮乏,负荷低谷期间220kV变电站主变关口无功倒送很高.

3.2 电缆线路密集

由于受线路走廊通道的限制,架空线路往往在市区街道内左右横跨,与城市发展极不协调.深圳市经济发展较快,高楼大厦林立,高压架空线路更是难以走通.随着城市化的深入推进和架空线路走廊资源的宝贵,近几年电力电缆得以大量使用.

而深圳市电缆线路使用率较高,220kV及以下电压等级的线路大量采用电缆,尤其是中心城区电缆率较高,使得低负荷期间电缆线路充电功率倒送主网,造成电网电压偏高现象.

3.3 主变抽头设置不合理

早期投运的220kV变电站主变变比为220/121/11kV,如220kV西乡站和简龙站,由于调压效果不理想,导致局部地区整个220kV片区110kV、10kV母线电压偏高或越上限运行,而此时主变抽头已没有调压裕度.

电网建设初期,变电站远距离送电,随着电网的发展,变电站布点逐步密集,供电距离也缩短.这类型的变压器调压范围已无法满足调压要求.此类主变变比已不适用于电网供电半径短、电缆线路多的城市.

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改变变压器的变比调压是根据调压要求适当选择分接头.但当系统感性无功功率电源缺额较大时,系统电压偏高,如果此时采用有载调压变压器进行调压,使变压器二次侧的电压降低,则无功缺额全部转嫁到主网上,使主网电压太高.因此,装设有载调压变压器的前提是系统无功功率电源充足.

3.4 部分电厂及用户站无功倒送

负荷低谷期间,部分电厂有无功倒送电网,对电网电压影响较大,直接导致所连母线电压升高.部分用户站如地铁专用站,因夜间有功负荷非常小,电缆线路产生的充电功率送入电网的现象长期存在.

4 解决措施

针对上述电网电压偏高问题分析,从电网规划设计、用户等方面提出以下切实可行的措施:(1)在变电站规划设计过程中,需考虑低压电抗器的配置.对于中心城区电缆出线密集的地方,新建变电站可适当减少低压电容器配置,增加低压电抗器或动态无功补偿装置;(2)对于现有变电站来说,需结合高峰负荷时刻电容器投入率看,如果负荷高峰时刻低压电容器的投入率很低,其容性无功配置容量有较大裕度,而负荷低谷期间感性无功缺额情况突出,考虑将该类220kV变电站的部分低压电容器组更换为低压电抗器组,以满足不同方式下的无功调压需求;(3)在变电站规划建设阶段,设置合理的变压器变比,以改善和提高变压器抽头调节电压的能力.例如中心城区电网或供电半径较小的地区新建220kV变电站主变抽头选用220/115/10.5kV;(4)加强对用户侧功率因数的监测和考核,建议负荷变化较大甚至无功倒送的用户专用站加装低压电抗器组或动态无功补偿设备,以消除负荷低谷期间用户站向电网倒送无功的问题;(5)加强地方电厂的无功出力管理,对电厂的实际进相运行能力进行实测,以便必要时充分发挥其动态无功调节作用.对于负荷低谷期间安排停机的地方电厂,断开线路的电网侧开关,避免线路充电功率倒送主网,向电网送入过多无功.

5 结语

负荷峰谷差日益加剧,城市电缆线路的增加使得负荷低谷期间无功出现大量盈余,造成电网电压偏高.本文针对电压偏高问题提出改善电网电压质量的措施和可行性建议,以提高电网安全性、稳定性和运行经济性,并对同类型城市的规划和运行具有借鉴意义.

参考文献

[1]李雪松,周挺,谢珍建,等.江苏电网低谷负荷无功电压调查与分析[J].华东电力,2011,39(10).

[2]杨银国,崔丽华,李扬絮,等.广东电网2007春节电压调控存在问题与对策[J].广东电力,2008,21(4).

[3]忻俊慧.湖北电网无功电压问题综合分析及对策建议[J].湖北电力,2007,31(6).

[4]汪剑波,李勇.华中电网东部四省春节期间电压运行情况分析[J].华中电力,2008,21(2).

作者简介:王素英(1984-),深圳供电规划设计院有限公司工程师,硕士,研究方向:电网规划与设计.

(责任编辑:秦逊玉)

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