朱艷偉，龔向陽，勵文偉，嚴勇，蔡一駿，王洪磊

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江寧波315010）

大型工業(yè)負荷城市電網(wǎng)春節(jié)期間無功電壓控制策略

朱艷偉，龔向陽，勵文偉，嚴勇，蔡一駿，王洪磊

（國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江寧波315010）

根據(jù)寧波電網(wǎng)2014年春節(jié)期間的負荷特性以及寧波電網(wǎng)的無功控制難點，制定了無功控制的具體調(diào)控措施，實現(xiàn)了春節(jié)期間寧波電網(wǎng)各電壓等級中樞點電壓合格率100%，表明了所提措施的正確性及有效性。

城市電網(wǎng)；無功控制；調(diào)度運行；春節(jié)；負荷特性

0 引言

春節(jié)是中國最隆重的節(jié)日，每逢春節(jié)，大部分企業(yè)都會停工、放假。寧波是大型工業(yè)城市，春節(jié)期間的負荷受企業(yè)停工的影響更為明顯。春節(jié)期間寧波電網(wǎng)負荷水平低、潮流輕，易發(fā)生全網(wǎng)電壓越上限情況。而電壓是衡量電能質(zhì)量的主要指標之一，電壓質(zhì)量對負載端的安全和經(jīng)濟運行有著至關重要的作用。系統(tǒng)無功對電壓的影響比較大，無功功率不足或過多將引起系統(tǒng)電壓下降或上升。2014年春節(jié)前，為抑制高電壓發(fā)生，避免發(fā)生母線電壓越上限、無功功率倒送現(xiàn)象，寧波電網(wǎng)制定了無功電壓控制預案，從系統(tǒng)實際情況出發(fā)，對春節(jié)特殊運行方式進行理論計算和分析，針對春節(jié)特殊運行方式進行了精心調(diào)整和控制，實現(xiàn)了春節(jié)期間各電壓等級中樞點電壓合格率100%，為春節(jié)輕負荷方式下的無功調(diào)壓工作提供了寶貴經(jīng)驗。

1 春節(jié)期間寧波電網(wǎng)的運行特點

1.1 天氣情況

2014年春節(jié)前，寧波地區(qū)天氣晴好，最高氣溫約25℃。從春節(jié)后正月初四開始，冷空氣來襲，造成大面積陰雨天氣，氣溫驟降，逼近0℃。

1.2 春節(jié)期間寧波電網(wǎng)負荷特性

寧波市是典型工業(yè)城市，工業(yè)負荷占總負荷的60%～70%。春節(jié)期間，多數(shù)工廠、企業(yè)停工，系統(tǒng)負荷急劇降低。春節(jié)全網(wǎng)負荷降至全年最低水平，僅為正常負荷的15%～20%。全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)日最高負荷的最低水平出現(xiàn)在正月初一（1月31日），為2 202 MW；全網(wǎng)統(tǒng)調(diào)日最低負荷的最低水平也出現(xiàn)在正月初一，為1 589 MW，而2014年全年最高統(tǒng)調(diào)日負荷為10 344 MW。

由圖1可以看出，春節(jié)前隨著工礦企業(yè)逐步減產(chǎn)、停產(chǎn)，負荷大幅度下降。工業(yè)負荷下降的同時，受天氣影響民用負荷也有所下降，寧波電網(wǎng)正月初一最高統(tǒng)調(diào)負荷降至最低負荷水平。由圖2可以看出，春節(jié)期間負荷基本穩(wěn)定，增長幅度較小。春節(jié)前后全網(wǎng)最高統(tǒng)調(diào)負荷趨勢呈“U”狀。從正月初四起，受氣溫下降取暖增加、企業(yè)開工等影響，負荷逐步上升[1-4]。

圖1 春節(jié)前日最高統(tǒng)調(diào)負荷

圖2 春節(jié)期間日最高統(tǒng)調(diào)負荷

2 無功控制主要設備及控制策略

電網(wǎng)電壓和無功功率控制主要通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭和投切并聯(lián)補償電容器組來實現(xiàn)，以達到無功平衡和控制電壓合格的目的[5]。

2.1 有載調(diào)壓變壓器

變壓器本身并不能當作無功電源來提供無功功率，只能起到調(diào)節(jié)電壓的作用，而且其本身還會消耗電網(wǎng)中的一部分無功功率。通過調(diào)節(jié)變壓器的分接頭可以改變變壓器兩側的電壓狀況和無功功率分布狀況。

2.2 并聯(lián)電容器

并聯(lián)電容器是電力系統(tǒng)中最常見的無功補償設備，用于校正電網(wǎng)中的功率因數(shù)以及電壓。并聯(lián)電容器的主要優(yōu)點是投資低、損耗低，可滿足各種無功補償?shù)男枰Ｆ淙秉c是隨電壓的變化而波動較大，不利于電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，電壓下降時電容器所能補償?shù)臒o功功率值也快速降低。

2.3 并聯(lián)電抗器

并聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器的性質(zhì)相反，其作用是降低電路中的感性無功，達到降低電網(wǎng)電壓的目的。在超高壓長距離的線路中，需要安裝并聯(lián)電抗器來補償線路的對地電容。

2.4 春節(jié)無功控制原理

一般情況下，電網(wǎng)采取的降壓措施主要有：切除并網(wǎng)運行電容器；調(diào)節(jié)變壓器分接頭位置；利用發(fā)電機進相吸收系統(tǒng)無功；投入并聯(lián)電抗器；停運空充線路、停運負荷較低的主變壓器[6]。

春節(jié)輕負荷期間，調(diào)節(jié)變壓器分接頭只能改變電力系統(tǒng)無功分布，對無功嚴重過剩情況的調(diào)節(jié)效果欠佳。停運一些長距離高壓輕載或者空充輸電線路以及負荷較低的主變壓器，對降低系統(tǒng)電壓水平的效果比較顯著，但對電力系統(tǒng)的供電可靠性、安全性造成不良影響。而利用發(fā)電機進相運行，則是解決春節(jié)期間高電壓問題比較經(jīng)濟且有效的方法。機組進相運行時，只需改變發(fā)電機的勵磁運行工況，不需要增加額外的投資，即可達到吸收系統(tǒng)過剩無功功率和調(diào)整系統(tǒng)電壓的目的。

3 寧波電網(wǎng)春節(jié)期間無功控制的難點

隨著寧波電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電纜線路不斷增加，電網(wǎng)充電功率顯著提升，而電抗器容量卻未得到及時補充。寧波電網(wǎng)42座220 kV變電站中，超過四分之三變電站的110 kV饋線電纜在5 km以上，四分之一變電站的110 kV饋線電纜長度超過25 km。受此影響，市區(qū)內(nèi)多座220 kV變電站即便是在工作日低谷時段也長期面臨無功功率倒送及功率因數(shù)越上限的問題。在元旦、國慶、春節(jié)等長假期間，該問題尤為突出。全網(wǎng)負荷最低降至正常負荷的15%～20%，無功平衡更加困難。

（1）并聯(lián)電抗器配置缺口進一步加大。

寧波電網(wǎng)作為受端大電網(wǎng)，在電網(wǎng)設計、規(guī)劃及建設中，一直都重點考慮容性補償設備，忽略了感性補償設備的配備。近幾年在電網(wǎng)新建、改建工程中電纜線路越來越多，全網(wǎng)充電功率加速提升。節(jié)假日期間，電氣設備輕載現(xiàn)象嚴重。電網(wǎng)利用率較低，空充、輕載設備進一步加大了電網(wǎng)空充功率。

（2）對機組進相運行的重要性認識不足。

部分電廠對進相運行的重要性認識不足，對進相調(diào)壓的積極性不高。

（3）地方電廠機組進相運行能力極其有限。

目前，經(jīng)110 kV母線并網(wǎng)的發(fā)電廠裝機容量不足500 MW，合計進相能力不足20 Mvar。而受機組運行工況、廠用電電壓等各種因素限制，發(fā)電廠的實際進相能力更低，與春節(jié)期間實際需求相距甚遠。

4 2014年春節(jié)期間的無功控制措施

因春節(jié)前全網(wǎng)電壓已呈現(xiàn)偏高跡象，國網(wǎng)寧波供電公司為此及時出臺了應對措施。針對寧波電網(wǎng)春節(jié)期間的無功控制難點，提出了相應的無功控制策略。

4.1 網(wǎng)內(nèi)電容器退出運行

（1）各縣市區(qū)110 kV，35 kV變電站及10 kV配網(wǎng)公用變壓器、專用變壓器、線路電容器全部退出運行。

（2）停產(chǎn)、減產(chǎn)企業(yè)的各級電網(wǎng)用戶電容器全部退出運行。如確實需要組織生產(chǎn)，應控制專線功率因數(shù)在0.95以下。

（3）寧波電網(wǎng)各220 kV及以下變電站電容器全部退出運行。

4.2 投入網(wǎng)內(nèi)并聯(lián)電抗器

自1月20日（臘月二十）起，寧波電網(wǎng)各220 kV及以下變電站并聯(lián)電抗器全部投入運行。

4.3 地方發(fā)電廠進相運行

發(fā)電機進相運行對系統(tǒng)母線電壓的調(diào)壓效果比較明顯，一般可使電網(wǎng)系統(tǒng)電壓降低1%～5%，最大可達5.85%。

寧波電網(wǎng)要求具備進相運行能力的地方發(fā)電廠機組按要求進相運行。但因限制出力運行，故進相深度有限。

4.4 采取其他調(diào)壓措施

除了采取退出所有電容器、投入并聯(lián)電抗器、要求具備進相能力的機組按照要求功率因數(shù)運行外，根據(jù)仿真計算結果，寧波電力調(diào)度控制中心結合春節(jié)期間電網(wǎng)負荷變化特點，以分層分區(qū)為原則，調(diào)整了部分110 kV變電站的受電方式，拉停了12條110 kV聯(lián)絡線路和8條220 kV空充功率較大的空充線路，使220 kV變電站主變壓器負載相對均衡，電網(wǎng)充電功率過高的矛盾也得到緩解。

5 2014年春節(jié)期間無功控制結果

2014年春節(jié)期間，寧波電網(wǎng)嚴格執(zhí)行調(diào)壓預案來控制系統(tǒng)電壓，并做好電壓分層控制，嚴禁500 kV變電站主變壓器由220 kV側上送無功。采取上述調(diào)壓措施后，春節(jié)期間全網(wǎng)電壓合格率達100%。在正月初一電網(wǎng)負荷處于全年低谷時，寧波市區(qū)110 kV母線中樞點電壓貼近上限運行。各區(qū)電壓如表1所示。

表1 正月初一寧波市110 kV母線中樞點電壓

由表1可見，對無功進行精心控制后，在全網(wǎng)負荷最低水平期間，中樞點電壓貼近上限運行。因老市區(qū)電纜線路較多，老市區(qū)電壓水平略高。

具備進相能力的機組是吸收過剩無功最關鍵的手段，其開機數(shù)目直接決定了調(diào)壓效果。而2014年春節(jié)期間，寧波電網(wǎng)地方發(fā)電廠開機容量非常有限，具備進相運行能力的機組數(shù)目不足，因而對電壓的調(diào)控手段略顯不夠。

6 春節(jié)期間調(diào)壓應對措施建議

電網(wǎng)容量不斷發(fā)展，為緩解春節(jié)期間電網(wǎng)高電壓、高功率因數(shù)的矛盾，建議采取以下措施：

（1）調(diào)控中心、運維部、營銷、客服等多部門配合協(xié)作，共同治理春節(jié)期間無功倒送問題，重點加強用戶側無功管理。

（2）加強對感性無功補償設備的重視。結合電網(wǎng)規(guī)劃、設計、技改、大修工程，分層級、分區(qū)域地選擇變電站，新建、擴建電抗器等感性無功補償設備。根據(jù)無功就地平衡原則，在各站點配置適量的電抗器，使得在重大節(jié)假日等負荷低谷期的電網(wǎng)具備足夠的電壓調(diào)節(jié)手段。

（3）加強地方發(fā)電廠及電力大用戶的無功平衡管理，無供熱、供水要求的機組一律調(diào)停，并網(wǎng)運行機組嚴格按照0.990以上的功率因數(shù)運行，可進相運行的機組在廠用電電壓合格前提下進相運行。節(jié)假日期間停產(chǎn)企業(yè)的用戶電容器全額切除，減產(chǎn)企業(yè)的功率因數(shù)控制在0．95以下。建議營銷部門針對春節(jié)期間的電網(wǎng)無功電壓特點，出臺與該期間相適應的電費政策，鼓勵地方電廠、電力大用戶多從電網(wǎng)吸收無功。

7 結語

作為大型工業(yè)城市，寧波電網(wǎng)在春節(jié)期間的負荷降至全年最低水平，春節(jié)期間無功控制有相當難度，全網(wǎng)無功電壓呈現(xiàn)全年最高水平。本文介紹了2014年春節(jié)期間寧波電網(wǎng)無功控制與電壓調(diào)節(jié)的成功經(jīng)驗，針對存在的問題提出應對措施與建議，為節(jié)假日調(diào)壓工作提供了寶貴經(jīng)驗，對今后的電網(wǎng)無功規(guī)劃也有一定的參考價值。

[1]楊銀國，崔麗華，李揚絮，等．廣東電網(wǎng)2007春節(jié)電壓調(diào)控存在問題與對策[J]．廣東電力，2008，21（4）∶20-24．

[2]王堅，徐克強，劉淼，等．南方電網(wǎng)春節(jié)期間運行經(jīng)驗[J]．南方電網(wǎng)技術，2013，7（1）∶58-61．

[3]汪劍波，徐友平．華中電網(wǎng)春節(jié)調(diào)壓控制與分析[J]．華中電力，2010，23（2）∶47-49

[4]汪劍波，李勇．華中電網(wǎng)東部四省春節(jié)期間電壓運行情況分析[J]．華中電力，2008，21（2）∶49-50．

[5]劉文穎，但揚清，朱艷偉，等．復雜電網(wǎng)自組織臨界態(tài)辯識物理指標研究[J]．電工技術學報，2014，28（8）∶247-280．

[6]李豐偉，秦俊寧，王威．發(fā)電機進相運行在寧波電網(wǎng)的實踐[J]．農(nóng)村電氣化，2008（11）∶15-18．

（本文編輯：龔皓）

Control Strategy of Grid Reactive Voltage in Large Industrial Load City during Spring Festival

ZHU Yanwei，GONG Xiangyang，LI Wenwei，YAN Yong，CAI Yijun，WANG Honglei
（State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315010，China）

According to load characteristic of Ningbo power grid in Spring Festival in year 2014 and difficulties of reactive power control，a specific reactive power control strategy is formulated，by means of which voltages at pilot nodes of various voltage classes are 100%passing.It is shown that the proposed measures are correct and effective.

city power grid；reactive control；operation dispatching；Spring Festival；load characteristic

TM714.3

：B

：1007-1881（2014）12-0012-03

2014-06-18

朱艷偉（1983－），女，河北保定人，工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度控制研究。