湖北电网无功电压问题分析

维普资讯 http://www.cqvip.com ！：　：垒　Ａｕｇ．２００２　湖　北　电　力　整圣２０　鲞箜　塑　０２年８月　湖北电网无功电压问题分析　王　涛　，黄明星。，张坚敏。　（１．湖北省电力试验研究院，湖北武汉４３００７７；２．黄冈供电局，湖北黄冈４３００７７）　４３８０００；　３．湖北省电力公司，湖北武汉［摘　要］通过对电压异常的现象进行计算分析，确定了电压低落和偏高的主要原因，并提出了相　应的解决办法。在此基础上，结合三峡电站对湖北电网无功电压方面的影响，对今后湖北电网无功电压　控制的难点进行了初步分析。　［关键词］电压；无功功率；安全稳定　［中圈分类号］ＴＭＴ１４，３　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００６—３９８６（２００２）０４—０１０７—０３　Ｐｒｏｂｌｅｍ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｐｏｗｅｒ　ｉｎ　Ｈｕｂｅｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　ＷＡＮＧ　Ｔａｏ　，ＨＵＡＮＧ　Ｍｉｎｇ—ｘｉｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｎ—ｍｉｎｇ　（１．Ｈｕｂｅｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ，４３００７７，Ｃｈｉｎａ　ｌ　２．Ｈｕａｎｇｇａｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　￣ｈ＇ｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｕａｎｇｇａｎｇ　Ｈｕｂｅｉ　４３８０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｈｕｂｅｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ，ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎ　ｏｆ　ｌｏｗ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｗａｓ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｆｒｏｍ　Ｔｈｒｅｅ　Ｇｏｒｇｅｓ　Ｐｌａｎｔ　ｏｎ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｇｒｉｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｐｏｉｎｔ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｇｒｉｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅ；ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　湖北电网１９９５￣－，１９９６年丰水期大方式电压偏　低较为严重，５００　ｋＶ最低电压达４８７　ｋＶ；２２０　ｋＶ电　水，开机出力偏小，高压母线电压在２１０　ｋＶ左右，　无功出力大于有功出力，鄂西北个别２２０　ｋＶ站最　低电压达１８３　ｋＶ，严重影响工业生产、居民用电，直　接威胁着电网的安全稳定，电压稳定裕度极小。　１．１电压低落原因分析　（１）远距离输电比例大　压仅１８３　ｋＶ，不但影响工业生产，也严重威到电网　的安全运行。时隔两年，１９９８￣１９９９年冬春季节，湖　北电网又出现了高电压现象，５００　ｋＶ电压高达５４８　ｋＶ，部分２２０　ｋＶ电压达２４６　ｋＶ，据湖北省超高压　局反映，变电站停电检修时，瓷瓶上已有爬电痕迹，　１９９５年，鄂东负荷约３　２００　ＭＷ，鄂东火电机组　出力为１　５００　Ｍｗ，５３　的电力通过一回５００　ｋＶ线　路和４回２２０　ｋＶ线路由鄂西经过约３００　ｋｍ线路　设备安全无法保证，电压问题再次威胁湖北主网的　安全。　１丰水期电压偏低的原因与对策　１９９６年以前，湖北电网５００　ｋＶ网架薄弱，鄂东　火电机组较少，丰水期鄂西水电大发，通过二回５００　输入鄂东，负荷重、线路长、压降大，是造成湖北电网　电压低落的主要原因。　（２）无功补偿不足　潮流实测数据表明：全省２２０　ｋＶ主变容量　９　６９９　ＭＶＡ，无功补偿容量８２６　Ｍｖａｒ（包括调相机、　ｋＶ线路，送往鄂东负荷中心，在丰水期高峰负荷　时，鄂东主要２２０　ｋＶ变电站电压均在２００　ｋＶ左　电容器），２２０　ｋＶ等级容性补偿度为９．０　。原水电　部颁发的《电力系统电压与无功电力技术导则》（以　下简称《导则》）规定的补偿度为１０　～３０％，当时　无功补偿度离《导则》规定的下限还差一个百分点。　右，鄂东火电大机组功率因数小于０．８０，无功负荷　超载；鄂中荆州地区负荷重、线路长，缺乏大电源支　持，电压普遍偏低；鄂西北主要电源丹江电厂多年枯　［收稿日期］２００２—０５—３１　（３）无功补偿设备投运率低　多次潮流实测数据显示：湖北电网无功补偿设　［作者简介］王　涛（１９７０一）。男。湖北武汉人，湖北省电力试　验研究院高级工程师。　备投运率不到６０％。在无功补偿度不高的情况下，　设备投运率低，进一步降低了实际运行的无功补偿　・】０７・　维普资讯 http://www.cqvip.com 箜　鲞箜　塑　湖　北　电　力　Ａ：　：　２００２年８月　度，如上所述２２０　ｋＶ等级补偿度为９．０　９，６，但实际　运行无功补偿度不足５．４　。　１．２防止电压低落的对策　（１）大力加强无功补偿　湖北电网１９９５～１９９６年电压低落极为严重，其　主要原因是负荷增长快、网络结构薄弱、负荷中心电　厂出力不足、远距离输电造成的，解决丰水期电压偏　低的关键是大力加强无功补偿。表１列出了１９９６＂－－　１９９８年潮流实测的负荷水平及各层面无功流动状　况。　表１　丰水期大方式潮流实测结果　ＭＷ、Ｍｖａｌ－　时　间　１９９６年８月１９９７年８月１９９８年８月　方　５００　ｋＶ线路东送潮流ｌ　４００￣１　５２０　７１０￣１　１８０　６９０￣１　０５０　式　全省用电负荷　５　０００￣５　５３０　４　９８０￣５　９８０　４１１０￣５　７１０　鄂东开大机台数４　７～８　６～８　无功５００　ｋＶ送人２２０　ｋＶ’　６２０￣６９０　３４０￣４４０　５７０￣８７０　平衡２２０　ｋＶ送人１１０　ｋＶ。１　４００￣１　５８０　１　３５０￣１　５２０　１１４０￣１　５９０　＊注　蕾栏统计为变电站中压倒无功潮流的总和．　从表１可看出湖北电网无功缺额较大，１１０　ｋＶ　及以下电网无功缺额尤为突出，今后湖北中低压配　网无功补偿任务十分艰巨。　（２）无功补偿设备投运率急待提高　无功补偿设备投运率低的原因是多方面的，主　要包括设备损坏、变压器抽头调整困难、谐波放大　等，而无功补偿设备投运率低的根源在于没有配套　的界面无功功率考核办法，如无功功率界面实行考　核，可有效提高无功补偿设备投运率。　２枯水期电压偏高　１９９６年以后，随着玉贤５００　ｋＶ变电站及双玉　二回的投产，鄂西与鄂东联系的５００　ｋＶ线路增至３　回。负荷中心的武汉地区，汉川、阳逻、鄂州等大型火　电机组相继投产，网络结构的增强、负荷中心大型火　电机组的建设直接导致了系统电压水平的变化，　１９９８－－－１９９９年的冬春之交，湖北电网持续高电压，　５００　ｋＶ电压高达５４８　ｋＶ，２２０　ｋＶ电压高达２４６　ｋＶ。　２．１电压偏高原因　（１）供电方式变化　１９９７－－－１９９８年湖北省内阳逻Ｂ厂、鄂州电厂、　襄樊电厂相继投产发电，１９９８年底鄂东大机组台数　已达１４台，机组容量已超过４　０００　ＭＶＡ，随着省网　火电装机容量的扩大，改变了以往枯水期大量从河　南受电的局面。发电机直接在负荷中心供电与大量　电力远距离输送相比，负荷水平、网络结构基本一　・】０８・　ｕｇ．２００２　致，系统电压水平将显著提高。仿真计算表明：１９９８　年湖北电网枯小方式下，鄂东增加２台机代替接受　４００　ＭＷ河南火电，鄂东５００　ｋＶ母线电压大约升高　１．０个百分点，约５．２　ｋＶ；２２０　ｋＶ母线电压大约升　高０．６个百分点，约１．４　ｋＶ。１９９８＂－－１９９９年冬春河　南火电南下及葛洲坝水电东送较往年同期更为减少　是电压异常偏高的最主要、最直接的原因。　（２）高压线路感性补偿不够　１９９８年底湖北电网境内的５００　ｋＶ线路有９　回，线路总长度约１　０６８　ｋｍ，充电功率约１　２８２　Ｍｖａｒ，感性无功补偿容量为１　１２５　Ｍｖａｒ，感性补偿　度为８８　；２２０　ｋＶ线路约６　０００　ｋｍ，充电功率约　９６０　Ｍｖａｒ，基本没有考虑感性补偿。大量未补偿的　充电功率是枯小方式湖北电网电压偏高的一个主要　原因，计算表明：枯小方式停运未装高压电抗器的葛　双一回５００　ｋＶ线路，凤凰山５００　ｋＶ高压母线电压　下降０．５６个百分点，约３　ｋＶ。　为比较起见，将１９９８年枯小方式仿真计算中，　各方式变化对系统电压的影响列于表２中。　表２运行方式变化对系统电压的影响　％　运行方式的变化　凤凰山５００　ｋＶ电压舵幕口２２０　ｋＶ电压　注：电压利用对垂本方式电压的变化平表示。　２．２抑制离电压的对策　为了降低小方式下过高电压，通常采取了发电　机进相、停运超高压线路、加装并联电抗器、调整变　压器抽头变比等措施。　（１）发电机进相　仿真计算结果表明：以１９９８年枯小方式为基　础，汉川、阳逻等湖北省境内６大火电厂平均每厂少　发无功５０　Ｍｖａｒ，平均功率因数从目前的平均迟相　０．９７左右变为１．０至进相０．９９，可以将２２０　ｋＶ主　网电压下降５个百分点，约１２　ｋＶ，机端电压下降２　～３个百分点，显著缓解电网枯小方式高电压矛盾。　目前，湖北电网主要火电机组均完成了进相试　验，进相深度受限条件为发电机功角　、机端电压、　厂用电压、低励限制，各电厂进相能力如表３。　由表３所示，大部分３００　ＭＷ机组额定出力　时，进相深度在５０－－－８Ｏ　Ｍｖａｒ之间，进相主要受功　维普资讯 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：　：生　湖　北　Ａｕｇ．２００２　角限制；有功出力减为额定的６Ｏ　，进相深度在１００　Ｍｖａｒ左右，进相主要受机端电压和低励限制。　裹３各主要火电机组进相能力　ＭＷ、Ｍｖａｒ　电厂有功出力进相深度限制条件有功出力进相深度限制条件　鄂州１号　３００　—７９　鄂州２号　３００　—６５　功功功功低低功　襄樊２号　３００　—７６　角角角角励励角　襄樊４号　３００　－５４　汉川３号　３００　—８１　０　０　０　０　０　０　０　汉川４号　３００　—７４　青山１２号　３００　—５９　ｍ螂　螂　埘蜥　（２）加装并联电抗器　厂厂　机　目前湖北境内５００　ｋＶ线路感性补偿度为　低低甩用低低端　励励电电励励电　８８　，２２０　ｋＶ线路约６　０００　ｋｍ，充电功率约９６０　压压　压　Ｍｖａｒ，感性补偿度为零。对于少量线路长、负荷轻、　电压高的２２０　ｋＶ线路，安装并联电抗器十分迫切。　计算表明：２２０　ｋＶ变电站安装一台２０　Ｍｖａｒ的电抗　器，可使变电站电压下降０．２～０．３个百分点，０．４８　～０．７２　ｋＶ。　（３）停运５００　ｋＶ线路　停运未装高压电抗器或高抗补偿度较低的５００　ｋＶ线路，是降低枯小方式高电压的有力手段。湖北　电网葛双一回未装高抗，充电功率为１４０　Ｍｖａｒ，双　玉线仅双河侧安装了高抗，高抗补偿度为６５　，小　方式每回线剩余充电功率８２　Ｍｖａｒ。葛双线、双玉线　的停运降压效果见表２。　（４）调整５００　ｋＶ变压器抽头　计算表明双河、玉贤、凤凰山３个变电站抽头各　下调一档，２２０　ｋＶ电压下降约０．２～０．３个百分点，　５００　ｋＶ电压上升０．７～１．０个百分点，对系统降压　不利。原因是由于枯小方式５００　ｋＶ网络短路容量　小于２２０　ｋＶ网络短路容量，而５００　ｋＶ网络的无功　电压特性又强于２２０　ｋＶ网络，因此枯小方式电压　过高，采用抽头调节降低系统电压时应慎重。　３三峡电站对湖北无功电压的影响　２０１０年三峡电站建成后，将成为系统主力调峰　电厂，调峰容量在１２０～１３０　ＧＷ之间，电厂出力的　剧烈变化必然导致系统电压的大幅波动，三峡电站　必将在无功电压方面对湖北电网产生极大的影响。　３．１枯水期潮流变化剧烈　２０１０年三峡电站２６台机组全部投产，枯水期　一天之中的峰谷５００　ｋＶ线路潮流变化巨大。枯水　期小方式，送鄂东７回５００　ｋＶ线路潮流总计３４４　ＭＷ，是枯水期大方式西电东送潮流５　３８０　Ｍｗ的　电　力　筮　鲞签　塑　２００２年８月　６．４　。２０１０年丰枯、枯水期峰谷５００　ｋＶ潮流变化　大，是系统电压调控的主要矛盾。　３．２三峡调峰方式电压日波动极大　非汛期三峡电厂调峰时，５００　ｋＶ网络峰谷潮流　变化大，若不采取有力措施，５００　ｋＶ变电站电压日　变化最大为１００　ｋＶ，鄂东凤凰山５００　ｋＶ母线电压　最高达５７２　ｋＶ，最低至４６３　ｋＶ。三峡升压变抽头难　以兼顾大小方式电压，火电机组无功出力变化极大，　为保证湖北电网安全稳定运行和电压的合理调控，　应研究鄂东安装无功功率连续可调的静止补偿器或　新型无功静止发生器的必要性。　３．３感性补偿急待加强　２０１０年湖北境内５００　ｋＶ线路充电功率５　７６２　Ｍｖａｒ，高抗配置台数为１９台，总容量为２　８５０　Ｍｖａｒ，高抗补偿度为５０％，低抗配置２　２６５　Ｍｖａｒ，　综合感性补偿度８９　，枯小方式５００　ｋＶ下灌无功　功率为１　３６０　Ｍｖａｒ。由于枯小方式５００　ｋＶ网络短　路容量小于２２０　ｋＶ网络短路容量，故５０　以上的　低抗容量实际补偿到２２０　ｋＶ网络，为保证系统设　备安全，超高压网络仍需安装用于无功电压控制容　量为１５０　Ｍｖａｔ的高压并联电抗器５～６台。　３．４大力加强中低压网络无功补偿　为保证湖北电网在三峡电站投产以后，丰水期　大方式仍保持较好电压水平，同时防止发电机的无　功出力过大，提高鄂东地区的动态无功储备，确保系　统电压稳定，应大力加强容性无功补偿做到无功的　分层分区平衡。２００２￣２０１０年间，湖北电网２２０　ｋＶ　及以下需增加容性无功补偿２　４００　Ｍｖａｒ，２２０　ｋＶ站　同１１０　ｋＶ及以下站无功补偿比例大体为１：２。　４结论与建议　（１）湖北电网丰水期西电东送潮流大、线路长、　压降大，是造成湖北电网电压低落的主要原因。而在　枯水期，河南火电南下及葛洲坝水电东送减少，鄂东　火电机组开机多是电压异常偏高的最主要、最直接　的原因。　（２）抑制枯小方式过高电压的最有效方法是发　电机进相。安装并联电抗器补偿小方式超高压线路　充电无功，是降低电压的有利手段。　（３）大力加强中低压网络无功补偿，力争无功　的分层分区平衡。　（４）２０１０年三峡电站建成投产后，５００　ｋＶ网络　峰谷潮流变化剧烈，导致湖北电网电压调整困难，建　议开展新型无功补偿装置的安装可行性研究。　・】０９・