目標(biāo)電壓下關(guān)口力率分析

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1關(guān)口力率的狀態(tài)行為

1．1關(guān)口無功缺額計算

地區(qū)與省網(wǎng)之間考核關(guān)口設(shè)在220kV變電站。把握變電站無功動態(tài)平衡，是完成關(guān)口力率合格率的關(guān)鍵。地區(qū)無功平衡計算通常在每年負(fù)荷高峰、低谷期各進(jìn)行一次，除進(jìn)行地區(qū)總量控制，還要做局部區(qū)域平衡，即220kV變電站所關(guān)聯(lián)的供電范圍的無功負(fù)荷和補(bǔ)償配置。220kV作為地區(qū)一次變電站應(yīng)有較多的無功調(diào)節(jié)能力，負(fù)荷高峰時受電力率大于0．96以上，低谷時也應(yīng)能保證在No．42013華北電力技術(shù)NORTHCHINAELECTRICPOWER90．94～0．98區(qū)間運(yùn)行。比較無功功率的就地平衡在網(wǎng)損方面的經(jīng)濟(jì)回報，有經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)優(yōu)先安排實(shí)施。同時還要做出地區(qū)無功平衡3年滾動規(guī)劃。依據(jù)當(dāng)年迎峰渡夏月度最高負(fù)荷計算關(guān)口無功缺額，是區(qū)域無功平衡行之有效的簡易算法之一。取用歷史數(shù)據(jù)，我們用負(fù)荷代表日負(fù)荷對220kV變電站進(jìn)行來年無功缺額預(yù)測計算，考慮近年負(fù)荷增長因素按照26%計，地區(qū)網(wǎng)供負(fù)荷將達(dá)4200MW，無功負(fù)荷按照最大自然無功負(fù)荷系數(shù)1．20計算，無功負(fù)荷將增加1000Mvar。如果電網(wǎng)無功負(fù)荷的60%由用戶就地補(bǔ)償，則將有400Mvar須由電網(wǎng)通過增加無功補(bǔ)償設(shè)備提供。地區(qū)220kV變電站2004年無功缺額預(yù)測計算達(dá)156Mvar，可裝無功設(shè)備146Mvar，差額部分將由35～110kV變電站完善。

1．2關(guān)口降損節(jié)電舉證

采集電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，計算并排查電網(wǎng)無功缺額狀態(tài)，篩選有經(jīng)濟(jì)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(nèi)容:在220kVA、B變電站35kV側(cè)分別加裝二組電容器，容量均為2×12Mvar，費(fèi)用合計578萬元。(2)評價:在此之前，供電部門無功補(bǔ)償設(shè)備都安排在電網(wǎng)末端35～110kV變電站和用戶變電站，地區(qū)電網(wǎng)第一次在35kV側(cè)安裝無功補(bǔ)償設(shè)備。這是電網(wǎng)關(guān)口力率考核的需要，是電網(wǎng)運(yùn)行的進(jìn)步和理念的創(chuàng)新。經(jīng)變電站電容器投運(yùn)前后的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析計算，A變電站年節(jié)電160萬kWh，B變電站年節(jié)電120萬kWh，直接經(jīng)濟(jì)效益300萬元/年。同時提高地區(qū)220kV變電站綜合力率5．4%。(3)分析:A、B變電站35kV側(cè)安裝電容器，項(xiàng)目在迎峰度夏期前投運(yùn)后，大大改善了區(qū)域電網(wǎng)的無功平衡水平，特別是在七、八月高峰負(fù)荷期間，相關(guān)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(tǒng)電壓的穩(wěn)定和安全迎峰度夏提供了充裕的無功儲備。(4)關(guān)口電容器組投運(yùn)前后功率因數(shù)(力率)及經(jīng)濟(jì)效益分析。(a)力率分析A、B變電站關(guān)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(dá)到了預(yù)期的無功補(bǔ)償效果，和無功缺額計算目標(biāo)相吻合。(b)關(guān)口降損節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益分析•A變電站力率比較及降損節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益分析投切電容器前后220kV電壓力率實(shí)測數(shù)據(jù)比較，見表2。電容器投運(yùn)后，提高了電網(wǎng)的力率水平，達(dá)到了降損節(jié)能的目的。按以上實(shí)測數(shù)據(jù)估算月份減少電能損耗，節(jié)電量計算如下:降低損耗百分率:1－0．922/0．98112=12.068%，根據(jù)220kV網(wǎng)損率1．6%計算八月份節(jié)電量估算為:97400×744×1．6%×12．068%=13．9917萬kWh，投運(yùn)電容器后，一年節(jié)電約160萬kWh。•B變電站力率比較及降損節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益分析投切電容器前后220kV電壓力率實(shí)測數(shù)據(jù)比較，見表3。電容器投運(yùn)后，同理計算出一年節(jié)電約120萬kWh。

1．3中、低壓側(cè)接駁電廠的變電站

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

1．4220kV變電站進(jìn)城的思考

城鎮(zhèn)化步伐的加快，觸發(fā)城市范圍急劇膨脹，第三產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和居民生活用電的不斷提高，引發(fā)220kV變電站大量進(jìn)城，城市規(guī)劃要求220kV變電站進(jìn)出線全部下地(全電纜)。據(jù)統(tǒng)計某220kV變電站僅110kV電纜累計長度就達(dá)36km，充電功率相當(dāng)大。又因供電半徑缺少工業(yè)負(fù)荷，致使區(qū)域內(nèi)無功嚴(yán)重過剩，在缺少電抗器可調(diào)節(jié)情況下，力率合格率只能達(dá)到40%左右。這類現(xiàn)象目前在國內(nèi)比較普遍，為此我們采取措施，要求類似區(qū)域內(nèi)低端變電站負(fù)荷高峰期停用50%無功補(bǔ)償設(shè)備投運(yùn)量，低谷期電容器全停，使該區(qū)域關(guān)口力率合格率較前升高4%。

2力率運(yùn)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(qū)連接220～500kV省網(wǎng)的紐帶和橋梁，穩(wěn)定關(guān)口力率運(yùn)行對主網(wǎng)無功潮流至關(guān)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(dá)到0．96～1，則與之匹配二次變電站負(fù)荷高峰時力率也要求達(dá)到0．9～0．96。只有各級電網(wǎng)關(guān)口力率考核分別達(dá)標(biāo)，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的電能質(zhì)量、降損節(jié)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(wǎng)推廣安裝區(qū)域無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分層分區(qū)分壓無功功率自動平衡。

2．235～110kV變電站力率考核標(biāo)準(zhǔn)

(1)考核范圍:地區(qū)所有35～110kV變電站。(2)考核指標(biāo)變壓器功率因數(shù)cosΦ(受電力率)。有功、無功功率采集優(yōu)先等級如下:(a)變壓器高壓側(cè)有開關(guān)的采集高壓側(cè);(b)變壓器高壓側(cè)無開關(guān)，進(jìn)線側(cè)有開關(guān)的采集進(jìn)線側(cè);(c)變壓器高壓側(cè)、進(jìn)線側(cè)均無開關(guān)的采集(中+)低壓側(cè)。各變電站功率因數(shù)上下限值、10kV電壓合格范圍，由電力調(diào)度中心每季度頒發(fā)一次。(3)考核方法(a)時段按上一級電網(wǎng)常規(guī)同步設(shè)定高峰、低谷時段(略);要求實(shí)時系統(tǒng)按0．5h/點(diǎn)采集，全天48點(diǎn)。(b)電壓35～110kV變電站考核10母線電壓，本著逆調(diào)壓的原則:負(fù)荷高峰期波動范圍:10．2～10．7kV;負(fù)荷低谷期波動范圍:10～10．5kV。(c)合格率•受電力率合格點(diǎn)的確定變電站運(yùn)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(biāo)電壓范圍內(nèi)判定合格;不滿足上述“與”條件的均視為不合格點(diǎn)。•受電力率cosΦ如變電站內(nèi)多臺主變運(yùn)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(tǒng)計考核。一線帶二變方式下，又遇受電力率考核點(diǎn)在進(jìn)線，有一臺變壓器進(jìn)線參數(shù)被閉鎖情況下，則該變壓器受電力率在該時段不作統(tǒng)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(diǎn)數(shù)/(總點(diǎn)數(shù)－不考核點(diǎn)數(shù))———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(shù)量(4)考核表頁面要求(略)

2．3無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用

無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)能對整體變電站無功電壓做出優(yōu)化處理，做到變電站無功功率的就地平衡。原廠家設(shè)計方案是裝置引進(jìn)低壓側(cè)電壓和力率參數(shù)，這樣只能解決低壓側(cè)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(yōu)化。實(shí)際上無功功率在電網(wǎng)傳輸元件上的損耗主要表現(xiàn)在變壓器，線路無功損僅占15%，變壓器無功損耗高達(dá)85%。無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)應(yīng)以低壓側(cè)母線電壓為依托，捕捉變壓器高壓側(cè)力率來判斷無功電壓的優(yōu)化，經(jīng)與廠家溝通后得到糾正，并在考核細(xì)則中得以體現(xiàn)。隨著無功電壓管理的深入，我們已在220kV變電站實(shí)施無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)，最大限度的提高無功電壓自動投切手段。中遠(yuǎn)期將實(shí)行網(wǎng)絡(luò)版的無功優(yōu)化系統(tǒng)，在調(diào)度智能系統(tǒng)發(fā)揮作用。開展無功潮流優(yōu)化控制，建立地區(qū)性的無功電壓優(yōu)化調(diào)度指揮系統(tǒng)，平衡區(qū)域無功潮流，智能協(xié)調(diào)基層公司無功設(shè)備投切，真正做到電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化后的自動控制。

本文作者：張建民工作單位：南京供電公司