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试论变电站电压控制

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  摘要:随着我国对供电质量和可靠性要求的不断提高,电压已经成为衡量电能质量的一个十分重要的指标,电压的质量对整个电网的稳定及电力设备的安全运行都具有很重大的影响。而无功是影响电压质量的一个最重要的因素,而保证电压质量的重要条件就是保持无功功率的平衡,也就是要求系统中的无功电源所供应的无功功率等于系统中无功负荷与无功损耗之和,也就是让电力系统在任一时间和任一负荷时的无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡,以满足整个电压质量的要求。
  关键词:无功控制 调控原则 电压无功 VQC 策略
  
  电压是衡量电能质量的一项重要的指标,而保证无功补偿和无功平衡也是提高电压质量的基本前提之一,而实现无功的分层、分区就地平衡也是能够降低网损的主要原则和重要手段。电压的质量如果不能得到保障,不仅仅会影响用电设备的效率、安全、寿命,也会影响产品的质量和经济效益,还可能会使网损过大,最终还会危及系统的安全稳定运行,更有甚者会引起电压崩溃造成大面积停电的严重事故。
  
  1 电力系统
  电力系统中的各级变电站,都承担着电压和无功调节的重要的任务。电力系统中以中压配电网6―10kV最为接近用户,也因此配电网络的前端即变电站的6―l0kV母线的供电质量对着用户起着决定性的重要影响。变电站中一般都采用OLTC和无功补偿设备。OLTC主要是适用于供电线路较长、负荷变动较大的场所,其调压的范围也比较大,而且调节时并不会影响到供电。在各种无功补偿设备中,由于并联电容器组既经济又经济、易于安装维护、有功损耗小,同时电力系统的大部分负荷主要是感性负荷,因此,并联电容器组也已经逐渐的取代同步调相机,得到了很广泛的应用,一般采用集中补偿方式装设在变电站的6―10kV的母线上。过去老旧的传统变电站也一直是由值班员以人工手动调节的方式调节电压无功,这样一方面加重了值班人员的负担,另一方面,也由于是双参数的调节,他通过人为的进行判断和操作,这也就难以保证电压和无功在规定的范围内运行。
  
  2 电压控制的方法和原则
  变电站对调节电压和无功的主要手段之一就是调节主变的分接头和投切电容器组。通过合理调节变压器分接头以及投切电容器组,就能够在很大程度上改善变电站的电压质量,并实现无功潮流的合理平衡。调节分接头以及投切电容器对电压和无功的影响主要为:上调分接头电压上升、无功上升,下调分接头电压下降、无功下降,对升档升压方式而言,对升档降压方式则相反;投入电容器无功下降、电压上升,切除电容器无功上升、电压下降。一般变电站电压无功管理调控原则基本可以分为一下几点:
  (1)变电站的电压允许偏差范围为:220kV变电站的110KV母线:106.7~117.7kV;220kV、110kV变电站的10kV母线:10.0~10.7kV。(2)补偿电容器的投退管理原则:以控制各电压等级母线电压在允许偏差范围之内,并实现无功功率就地平衡为主要目标,原则上不允许无功功率经主变高压侧向电网倒送,同时保证在电压合格范围内尽量提高电压。一般情况下:峰期(7:00--23:00)应按上述要求分组投入电容器组,谷期(23:00--次日7:00)应按上述要求分组退出电容器组。
  
  3 VQC的控制策略
  随着用户对供电质量要求的不断提高和无人值班变电站的不断增多,由人工手动调节电压无功的方式已经远远不能适应发展的需要。所以,利用电压无功自动控制装置(VQC)是实现电压和无功就地控制的最佳方案。VQC根据低压侧电压和无功的越限情况将控制策略划分为不同区域,并在各个区域内采取相应的控制策略。一般采取电容器优先的模式,也就是在实施调节策略之前,VQC会根据给定的参数预测调节的最后结果,如果调节后造成的低压侧无功/功率因数越限、低压侧电压越限,那么后台VQC会调整动作策略或不动作。当电压越上限,无功正常/功率因数正常时:下调分接头,如果分接头不可调则切除电容器;电容器优先模式:切除电容器,若切电容器会导致无功/功率因数越限或者无电容器可切,则下调分接头,如果分接头不可调,则强切电容器。当电压越上限,无功越上限/功率因数越下限时:下调分接头,如果分接头不可调则切除电容器。当电压正常,无功越上限/功率因数越下限时:电压未接近上限时,投入电容器,若无电容器可投,则不动作;电压接近上限时,如果有可投的电容器则下调分接头,否则不动作。当电压越下限,无功越上限/功率因数越下限时:投入电容器,如果投电容器会导致无功/功率因数反方向越限或者无电容器可投,则上调分接头,如果分接头不可调,则强投电容器。当电压越下限,无功正常/功率因数正常时:上调分接头,如果分接头不可调则投入电容器;电容器优先模式则投入电容器,如果投电容器会导致无功/功率因数越限或者无电容器可投,则上调分接头,如果分接头不可调,则强投电容器。当电压越下限,无功越下限/功率因数越上限时:上调分接头,如果分接头不可调则投入电容器。当电压正常,无功越下限/功率因数越上限,电压未接近下限时,切除电容器,若无电容器可切,则不动作;电压接近下限时,如果有可切的电容器则上调分接头,否则不动作。当电压越上限,无功越下限/功率因数越上限时切除电容器,若切电容器会导致无功/功率因数反方向越限或者无电容器可切,则下调分接头,如果分接头不可调,则强切电容器。当电压正常,无功正常/功率因数正常时,中压侧越上限,下调分接头;中压侧越下限,上调分接头;中压侧电压正常则不动作。
  
  4 VQC的应用效果和问题
  VQC的应用,对保证电网良好的电压质量、优化电网无功潮流和电网经济运行等方面发挥了较大的作用。和传统的调压方式相比,具有以下明显优点:按“逆调压”进行电压调整,提高电压合格率;平衡无功、使无功潮流合理,达到降损节能的目的;大大减小了运行人员日常调整电压、投切电容器组的工作量。但由于硬件问题、设备工艺、功能问题以及受系统运行方式的改变等问题,VQC有时会出现误动或者拒动,需要人工进行电压和无功的调节,有时甚至会影响正常的设备运行。随着产品设计制造的改进以及运行管理水平的不断提高,VQC将更广泛的应用于各级变电站中,为复杂电网经济运行提供可靠的保障。
  
  参考文献
  [1] 李升.变电站电压无功控制理论与设计[M].北京:水利水电出版社,2009.
  [2] 中国电力出版社.国家电网公司企业标准:变电站10KV SVQC无功补偿与电压优化成套装置技术标准[M].北京:中国电力出版社,2010.
  [3] 《变电站综合自动化原理与运行》编写组.变电站综合自动化原理与运行[M].北京:中国电力出版社,2008.
  [4] 丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2006.

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