无功电压分析及改进措施浅谈

黎远忠

【摘 要】电压是电能质量的重要指标之一，而电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件。本文通过对无功补偿容量、电容顺配置方式、变压器的额定电压、电网运行人员对无功的重要性的认识、无功电压自动控制系统、小电源的接入、用户补偿等问题分析，查找地区电网无功电压管理中存在的问题，提出了从建立一个完善的网络、配备合理的无功补偿设备、合理配置与选择变压器变比和采用有载调压变压器、搞好无功平衡工作、提高认识等方面着手来搞好无功电压的管理工作，以适应社会发展对电力的需求，保证电网的安全、稳定和经济运行。

【关键词】电压质量；无功电压；合理配置

确定规模的配电网终端系统，无功过剩时一方面会提高系统运行电压，导致运行中的用电设备的运行电压超出额定工况，缩短设备的使用寿命；另一方面，无功过剩也会影响线路传输的安全稳定性，导致系统的输送容量下降，给电网运行调度带来不利的影响。而系统无功不足时，一方面会降低电网电压，另一方面，电网中传送的无功功率还增加了电能传输时的网络损耗，加大了电网的运行成本。所以，无功是影响电压质量的一个重要因素。

实现无功的分层、分区就地平衡是降低网损的主要原则和重要手段。电压和无功调节是各级变电所需要承担的重要任务。其中，电容器投切是变电站无功调节的最有效而简便的方法，变压器分接头的调节是母线电压控制的最直接手段。近几年以来，我国的电力工作者在此基础上，对电压与无功控制方式进行了大量的研究与开发工作，并相继推出了一系列的基于微机控制技术的电压与无功综合控制装置（VQC系统）。

1.无功电压系统的组成

调度自动化系统、变电所综合自动化系统和信息网的实施，实现了实时数据的采集和传输，为县级无功电压优化控制打下了基础， 无功电压优化控制系统结线图， 该系统采用一台无功电压优化工作站从调度SCADA系统采集全网各变电所实时运行数据， 进行无功电压优化计算，无功潮流计算，无功电压潮流综合优化计算后，形成主变有载调压开关调节指令、电容器开关投切指令以及相关控制信息， 然后将控制信息发送至调度自动化系统执行，此后循环往复。

2.电压无功控制现有的问题

目前VQC系统的实现方式多种多样，包括专用的VQC装置、利用变电站综合自动化后台或利用RTU可编程逻辑控制等方式。其控制策略为九区图控制，即根据电压和无功功率两个参数的综合分析后，判断是投切电容还是调节变压器分接头。采用VQC装置后，变电站的电压无功调节实现了自动控制，改变了过去依靠人工实现电压-无功调节的传统方式，可以满足变电站中母线电压与无功潮流的综合控制，大大地减轻了运行人员的工作负担，降低了误操作的发生，并取得了一定的运行经验，受到了运行部门的认同，成为一种发展趋势，在变电站得到了大力的推广。但从运行的效果看来，该种方式还有很多地方值得讨论：

（1）容性无功是通过电容器的投切实现的，因容性功率调节不平滑而呈现阶梯性调节，故在系统运行中无法实现最佳补偿状态。电容器分组投切，使变电站无功补偿效果受电容器组分组数和每组电容器容量的制约，分组过少则电容调整梯度过大和冲击大；分组多则需增加开关、保护等附属设备及其占地面积。

（2）电容器组仅提供容性无功补偿，当系统出现无功过剩时，无法实现无功就地平衡。

（3）由于系统无功的变化而导致电容器的频繁投切，使得电容器充放电过程频繁，减少其使用寿命，对设备运行也带来了不可靠因素。

（4）电容器的投切主要采用真空断路器实现（VSC）。其开关投切响应慢，不能进行无功负荷的快速跟踪；操作复杂，尤其不宜频繁操作。近来出现了使用晶闸管投切电容器组（TSC）来代替用真空开关投切电容器组的方法。该法解决了开关投切响应慢和合闸时冲击电流大的问题，但不能解决无功调节不平滑以及电容器组分组的矛盾，同时由于采用了大功率的电力电子器件，也提高了系统的造价。

（5）该方法需要在变压器上配置有载开关。变压器带负荷时调节有载开关分接头，会出现短时的匝间短路产生电弧，影响变压器油的性能，也会损坏分接头的机械与电气性能，因此，运行部门往往采取尽量不调或少调有载分接开关的原则，使得VQC的综合调节效果难以实现。

（6）变压器分接头只能调节母线电压而无法改变系统中的无功大小，其结果是：当无功缺乏较严重的情况下调整分接头，大量的无功将从上一级系统中被强行拉过来；系统无功过剩时调整分接头，把大量的无功送入系统中。这些结果会导致产生大量损耗，做法是不合理的。

3.加强无功电压管理的措施探讨

根据无功电压存在的问题，建议采取以下措施：

（1）加大电网建设，改善电网结构。加强无功无偿容量建设，配网线路及台架合理配置补偿装置，提高用户功率因素，减少线路输送的无功功率。

（2）加强无功负荷经济调度减少输变电设备损耗。在有功负荷分配已确定的前提下，运行人员注意监视设备的运行状态，充分利用电网无功电源、无功补偿及电压调节设备，保证无功电力的就地平衡。调整各无功电源间的负荷分配，使有功网损最小，实现无功功率经济调度。

（3）加强电容器的日常巡视、实验和消缺管理，确保设备健康状况良好，对有缺陷的电容器尽快处理，保证电容器可用率达到100%。

（4）继续加强对县（市）供电局无功电压的管理工作，分批次、分阶段的纳入县局的电压数据。同时，完善各类电压检测点设置问题，尽快完成电压检测表的安装，并将电压监测点设置情况上报地调。

（5）加强新技术的应用。将AVC与省中调AVC系统联网，对县级子公司VQC装置进行计划验收投入，逐步将县级子公司110KV变电站投入AVC闭环控制。

（6）将无功电压控制和电网规划工作相结合。

4.结束语

电压和无功管理设计到电力生产的全过程，需要各生产运行部门协同配合。要保证对用户供电的电压质量，降低线损，保证电网的安全稳定经济运行，必须按无功电力分层、分区和就地平衡的原则，做好无功补偿设备的规划、设计、建设，合理安排无功电源，根据电网结构、潮流分布等情况配置相应的无功补偿设备。同时要强调科技支撑，加强技术手段的应用，提高无功电压的运行管理水平。