目標電壓下關口力率分析

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1關口力率的狀態行為

1．1關口無功缺額計算

地區與省網之間考核關口設在220kV變電站。把握變電站無功動態平衡，是完成關口力率合格率的關鍵。地區無功平衡計算通常在每年負荷高峰、低谷期各進行一次，除進行地區總量控制，還要做局部區域平衡，即220kV變電站所關聯的供電范圍的無功負荷和補償配置。220kV作為地區一次變電站應有較多的無功調節能力，負荷高峰時受電力率大于0．96以上，低谷時也應能保證在No．42013華北電力技術NORTHCHINAELECTRICPOWER90．94～0．98區間運行。比較無功功率的就地平衡在網損方面的經濟回報，有經濟效益應優先安排實施。同時還要做出地區無功平衡3年滾動規劃。依據當年迎峰渡夏月度最高負荷計算關口無功缺額，是區域無功平衡行之有效的簡易算法之一。取用歷史數據，我們用負荷代表日負荷對220kV變電站進行來年無功缺額預測計算，考慮近年負荷增長因素按照26%計，地區網供負荷將達4200MW，無功負荷按照最大自然無功負荷系數1．20計算，無功負荷將增加1000Mvar。如果電網無功負荷的60%由用戶就地補償，則將有400Mvar須由電網通過增加無功補償設備提供。地區220kV變電站2004年無功缺額預測計算達156Mvar，可裝無功設備146Mvar，差額部分將由35～110kV變電站完善。

1．2關口降損節電舉證

采集電網運行參數，計算并排查電網無功缺額狀態，篩選有經濟回報的A、B變電站，并在某年底迎峰度夏前全部完成安裝。(1)內容:在220kVA、B變電站35kV側分別加裝二組電容器，容量均為2×12Mvar，費用合計578萬元。(2)評價:在此之前，供電部門無功補償設備都安排在電網末端35～110kV變電站和用戶變電站，地區電網第一次在35kV側安裝無功補償設備。這是電網關口力率考核的需要，是電網運行的進步和理念的創新。經變電站電容器投運前后的經濟技術分析計算，A變電站年節電160萬kWh，B變電站年節電120萬kWh，直接經濟效益300萬元/年。同時提高地區220kV變電站綜合力率5．4%。(3)分析:A、B變電站35kV側安裝電容器，項目在迎峰度夏期前投運后，大大改善了區域電網的無功平衡水平，特別是在七、八月高峰負荷期間，相關變電站的電壓合格率、力率都得到了空前有效的提高，為系統電壓的穩定和安全迎峰度夏提供了充裕的無功儲備。(4)關口電容器組投運前后功率因數(力率)及經濟效益分析。(a)力率分析A、B變電站關口力率同期比較見表1，平均比上年分別提高48．9%、27．5%，均達到了預期的無功補償效果，和無功缺額計算目標相吻合。(b)關口降損節電經濟效益分析•A變電站力率比較及降損節電經濟效益分析投切電容器前后220kV電壓力率實測數據比較，見表2。電容器投運后，提高了電網的力率水平，達到了降損節能的目的。按以上實測數據估算月份減少電能損耗，節電量計算如下:降低損耗百分率:1－0．922/0．98112=12.068%，根據220kV網損率1．6%計算八月份節電量估算為:97400×744×1．6%×12．068%=13．9917萬kWh，投運電容器后，一年節電約160萬kWh。•B變電站力率比較及降損節電經濟效益分析投切電容器前后220kV電壓力率實測數據比較，見表3。電容器投運后，同理計算出一年節電約120萬kWh。

1．3中、低壓側接駁電廠的變電站

220kV變電站中相當一部分中壓側110kV接有電廠，上網有功功率平衡所在變電站負荷后，大多呈現出變壓器高壓側關口上下網有功功率的波動，從屬的力率方向的這種飄忽不定，將對關口力率考核帶來影響，因此這類變電站關口力率理應免考核。

1．4220kV變電站進城的思考

城鎮化步伐的加快，觸發城市范圍急劇膨脹，第三產業的迅猛發展和居民生活用電的不斷提高，引發220kV變電站大量進城，城市規劃要求220kV變電站進出線全部下地(全電纜)。據統計某220kV變電站僅110kV電纜累計長度就達36km，充電功率相當大。又因供電半徑缺少工業負荷，致使區域內無功嚴重過剩，在缺少電抗器可調節情況下，力率合格率只能達到40%左右。這類現象目前在國內比較普遍，為此我們采取措施，要求類似區域內低端變電站負荷高峰期停用50%無功補償設備投運量，低谷期電容器全停，使該區域關口力率合格率較前升高4%。

2力率運行的分級管理

2．1力率分級管理的必要性和可行性

220kV變電站是地區連接220～500kV省網的紐帶和橋梁，穩定關口力率運行對主網無功潮流至關重要。220kV變電站除自身做到無功就地平衡外，下一級35～110kV變電站也要無功功率就地平衡。如果說220kV一次變電站力率水平要達到0．96～1，則與之匹配二次變電站負荷高峰時力率也要求達到0．9～0．96。只有各級電網關口力率考核分別達標，才能實現真正意義上的電能質量、降損節電。對35～110kV變電站電壓力率的考核，是力率分級管理的需要，通過全網推廣安裝區域無功電壓優化系統，實現分層分區分壓無功功率自動平衡。

2．235～110kV變電站力率考核標準

(1)考核范圍:地區所有35～110kV變電站。(2)考核指標變壓器功率因數cosΦ(受電力率)。有功、無功功率采集優先等級如下:(a)變壓器高壓側有開關的采集高壓側;(b)變壓器高壓側無開關，進線側有開關的采集進線側;(c)變壓器高壓側、進線側均無開關的采集(中+)低壓側。各變電站功率因數上下限值、10kV電壓合格范圍，由電力調度中心每季度頒發一次。(3)考核方法(a)時段按上一級電網常規同步設定高峰、低谷時段(略);要求實時系統按0．5h/點采集，全天48點。(b)電壓35～110kV變電站考核10母線電壓，本著逆調壓的原則:負荷高峰期波動范圍:10．2～10．7kV;負荷低谷期波動范圍:10～10．5kV。(c)合格率•受電力率合格點的確定變電站運行力率分別在高峰、低谷受電力率上下限值之間，且10kV母線電壓在目標電壓范圍內判定合格;不滿足上述“與”條件的均視為不合格點。•受電力率cosΦ如變電站內多臺主變運行時，分別計算各變壓器總功率下的受電力率。遇變壓器停，則該變壓器受電力率在該時段不作統計考核。一線帶二變方式下，又遇受電力率考核點在進線，有一臺變壓器進線參數被閉鎖情況下，則該變壓器受電力率在該時段不作統計考核。即全站力率:cosΦ=ΣP/SQR(ΣP2+ΣQ2)•合格率———變電站受電力率合格率=100%×合格點數/(總點數－不考核點數)———基層公司受電力率合格率=各變電站受電力率合格率之和/變電站數量(4)考核表頁面要求(略)

2．3無功電壓優化系統的應用

無功電壓優化系統應能對整體變電站無功電壓做出優化處理，做到變電站無功功率的就地平衡。原廠家設計方案是裝置引進低壓側電壓和力率參數，這樣只能解決低壓側母線無功功率的就地平衡，失誤在沒考慮變電站變壓器的無功損耗和變電站整體的無功優化。實際上無功功率在電網傳輸元件上的損耗主要表現在變壓器，線路無功損僅占15%，變壓器無功損耗高達85%。無功電壓優化系統應以低壓側母線電壓為依托，捕捉變壓器高壓側力率來判斷無功電壓的優化，經與廠家溝通后得到糾正，并在考核細則中得以體現。隨著無功電壓管理的深入，我們已在220kV變電站實施無功電壓優化系統，最大限度的提高無功電壓自動投切手段。中遠期將實行網絡版的無功優化系統，在調度智能系統發揮作用。開展無功潮流優化控制，建立地區性的無功電壓優化調度指揮系統，平衡區域無功潮流，智能協調基層公司無功設備投切，真正做到電網無功電壓優化后的自動控制。

本文作者：張建民工作單位：南京供電公司