大型工业负荷城市电网春节期间无功电压控制策略

朱艳伟，龚向阳，励文伟，严勇，蔡一骏，王洪磊

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江宁波315010）

大型工业负荷城市电网春节期间无功电压控制策略

朱艳伟，龚向阳，励文伟，严勇，蔡一骏，王洪磊

（国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江宁波315010）

根据宁波电网2014年春节期间的负荷特性以及宁波电网的无功控制难点，制定了无功控制的具体调控措施，实现了春节期间宁波电网各电压等级中枢点电压合格率100%，表明了所提措施的正确性及有效性。

城市电网；无功控制；调度运行；春节；负荷特性

0 引言

春节是中国最隆重的节日，每逢春节，大部分企业都会停工、放假。宁波是大型工业城市，春节期间的负荷受企业停工的影响更为明显。春节期间宁波电网负荷水平低、潮流轻，易发生全网电压越上限情况。而电压是衡量电能质量的主要指标之一，电压质量对负载端的安全和经济运行有着至关重要的作用。系统无功对电压的影响比较大，无功功率不足或过多将引起系统电压下降或上升。2014年春节前，为抑制高电压发生，避免发生母线电压越上限、无功功率倒送现象，宁波电网制定了无功电压控制预案，从系统实际情况出发，对春节特殊运行方式进行理论计算和分析，针对春节特殊运行方式进行了精心调整和控制，实现了春节期间各电压等级中枢点电压合格率100%，为春节轻负荷方式下的无功调压工作提供了宝贵经验。

1 春节期间宁波电网的运行特点

1.1 天气情况

2014年春节前，宁波地区天气晴好，最高气温约25℃。从春节后正月初四开始，冷空气来袭，造成大面积阴雨天气，气温骤降，逼近0℃。

1.2 春节期间宁波电网负荷特性

宁波市是典型工业城市，工业负荷占总负荷的60%～70%。春节期间，多数工厂、企业停工，系统负荷急剧降低。春节全网负荷降至全年最低水平，仅为正常负荷的15%～20%。全网统调日最高负荷的最低水平出现在正月初一（1月31日），为2 202 MW；全网统调日最低负荷的最低水平也出现在正月初一，为1 589 MW，而2014年全年最高统调日负荷为10 344 MW。

由图1可以看出，春节前随着工矿企业逐步减产、停产，负荷大幅度下降。工业负荷下降的同时，受天气影响民用负荷也有所下降，宁波电网正月初一最高统调负荷降至最低负荷水平。由图2可以看出，春节期间负荷基本稳定，增长幅度较小。春节前后全网最高统调负荷趋势呈“U”状。从正月初四起，受气温下降取暖增加、企业开工等影响，负荷逐步上升[1-4]。

图1 春节前日最高统调负荷

图2 春节期间日最高统调负荷

2 无功控制主要设备及控制策略

电网电压和无功功率控制主要通过调节有载调压变压器分接头和投切并联补偿电容器组来实现，以达到无功平衡和控制电压合格的目的[5]。

2.1 有载调压变压器

变压器本身并不能当作无功电源来提供无功功率，只能起到调节电压的作用，而且其本身还会消耗电网中的一部分无功功率。通过调节变压器的分接头可以改变变压器两侧的电压状况和无功功率分布状况。

2.2 并联电容器

并联电容器是电力系统中最常见的无功补偿设备，用于校正电网中的功率因数以及电压。并联电容器的主要优点是投资低、损耗低，可满足各种无功补偿的需要。其缺点是随电压的变化而波动较大，不利于电网电压的稳定，电压下降时电容器所能补偿的无功功率值也快速降低。

2.3 并联电抗器

并联电抗器与并联电容器的性质相反，其作用是降低电路中的感性无功，达到降低电网电压的目的。在超高压长距离的线路中，需要安装并联电抗器来补偿线路的对地电容。

2.4 春节无功控制原理

一般情况下，电网采取的降压措施主要有：切除并网运行电容器；调节变压器分接头位置；利用发电机进相吸收系统无功；投入并联电抗器；停运空充线路、停运负荷较低的主变压器[6]。

春节轻负荷期间，调节变压器分接头只能改变电力系统无功分布，对无功严重过剩情况的调节效果欠佳。停运一些长距离高压轻载或者空充输电线路以及负荷较低的主变压器，对降低系统电压水平的效果比较显著，但对电力系统的供电可靠性、安全性造成不良影响。而利用发电机进相运行，则是解决春节期间高电压问题比较经济且有效的方法。机组进相运行时，只需改变发电机的励磁运行工况，不需要增加额外的投资，即可达到吸收系统过剩无功功率和调整系统电压的目的。

3 宁波电网春节期间无功控制的难点

随着宁波电网规模的不断扩大，电缆线路不断增加，电网充电功率显著提升，而电抗器容量却未得到及时补充。宁波电网42座220 kV变电站中，超过四分之三变电站的110 kV馈线电缆在5 km以上，四分之一变电站的110 kV馈线电缆长度超过25 km。受此影响，市区内多座220 kV变电站即便是在工作日低谷时段也长期面临无功功率倒送及功率因数越上限的问题。在元旦、国庆、春节等长假期间，该问题尤为突出。全网负荷最低降至正常负荷的15%～20%，无功平衡更加困难。

（1）并联电抗器配置缺口进一步加大。

宁波电网作为受端大电网，在电网设计、规划及建设中，一直都重点考虑容性补偿设备，忽略了感性补偿设备的配备。近几年在电网新建、改建工程中电缆线路越来越多，全网充电功率加速提升。节假日期间，电气设备轻载现象严重。电网利用率较低，空充、轻载设备进一步加大了电网空充功率。

（2）对机组进相运行的重要性认识不足。

部分电厂对进相运行的重要性认识不足，对进相调压的积极性不高。

（3）地方电厂机组进相运行能力极其有限。

目前，经110 kV母线并网的发电厂装机容量不足500 MW，合计进相能力不足20 Mvar。而受机组运行工况、厂用电电压等各种因素限制，发电厂的实际进相能力更低，与春节期间实际需求相距甚远。

4 2014年春节期间的无功控制措施

因春节前全网电压已呈现偏高迹象，国网宁波供电公司为此及时出台了应对措施。针对宁波电网春节期间的无功控制难点，提出了相应的无功控制策略。

4.1 网内电容器退出运行

（1）各县市区110 kV，35 kV变电站及10 kV配网公用变压器、专用变压器、线路电容器全部退出运行。

（2）停产、减产企业的各级电网用户电容器全部退出运行。如确实需要组织生产，应控制专线功率因数在0.95以下。

（3）宁波电网各220 kV及以下变电站电容器全部退出运行。

4.2 投入网内并联电抗器

自1月20日（腊月二十）起，宁波电网各220 kV及以下变电站并联电抗器全部投入运行。

4.3 地方发电厂进相运行

发电机进相运行对系统母线电压的调压效果比较明显，一般可使电网系统电压降低1%～5%，最大可达5.85%。

宁波电网要求具备进相运行能力的地方发电厂机组按要求进相运行。但因限制出力运行，故进相深度有限。

4.4 采取其他调压措施

除了采取退出所有电容器、投入并联电抗器、要求具备进相能力的机组按照要求功率因数运行外，根据仿真计算结果，宁波电力调度控制中心结合春节期间电网负荷变化特点，以分层分区为原则，调整了部分110 kV变电站的受电方式，拉停了12条110 kV联络线路和8条220 kV空充功率较大的空充线路，使220 kV变电站主变压器负载相对均衡，电网充电功率过高的矛盾也得到缓解。

5 2014年春节期间无功控制结果

2014年春节期间，宁波电网严格执行调压预案来控制系统电压，并做好电压分层控制，严禁500 kV变电站主变压器由220 kV侧上送无功。采取上述调压措施后，春节期间全网电压合格率达100%。在正月初一电网负荷处于全年低谷时，宁波市区110 kV母线中枢点电压贴近上限运行。各区电压如表1所示。

表1 正月初一宁波市110 kV母线中枢点电压

由表1可见，对无功进行精心控制后，在全网负荷最低水平期间，中枢点电压贴近上限运行。因老市区电缆线路较多，老市区电压水平略高。

具备进相能力的机组是吸收过剩无功最关键的手段，其开机数目直接决定了调压效果。而2014年春节期间，宁波电网地方发电厂开机容量非常有限，具备进相运行能力的机组数目不足，因而对电压的调控手段略显不够。

6 春节期间调压应对措施建议

电网容量不断发展，为缓解春节期间电网高电压、高功率因数的矛盾，建议采取以下措施：

（1）调控中心、运维部、营销、客服等多部门配合协作，共同治理春节期间无功倒送问题，重点加强用户侧无功管理。

（2）加强对感性无功补偿设备的重视。结合电网规划、设计、技改、大修工程，分层级、分区域地选择变电站，新建、扩建电抗器等感性无功补偿设备。根据无功就地平衡原则，在各站点配置适量的电抗器，使得在重大节假日等负荷低谷期的电网具备足够的电压调节手段。

（3）加强地方发电厂及电力大用户的无功平衡管理，无供热、供水要求的机组一律调停，并网运行机组严格按照0.990以上的功率因数运行，可进相运行的机组在厂用电电压合格前提下进相运行。节假日期间停产企业的用户电容器全额切除，减产企业的功率因数控制在0．95以下。建议营销部门针对春节期间的电网无功电压特点，出台与该期间相适应的电费政策，鼓励地方电厂、电力大用户多从电网吸收无功。

7 结语

作为大型工业城市，宁波电网在春节期间的负荷降至全年最低水平，春节期间无功控制有相当难度，全网无功电压呈现全年最高水平。本文介绍了2014年春节期间宁波电网无功控制与电压调节的成功经验，针对存在的问题提出应对措施与建议，为节假日调压工作提供了宝贵经验，对今后的电网无功规划也有一定的参考价值。

[1]杨银国，崔丽华，李扬絮，等．广东电网2007春节电压调控存在问题与对策[J]．广东电力，2008，21（4）∶20-24．

[2]王坚，徐克强，刘淼，等．南方电网春节期间运行经验[J]．南方电网技术，2013，7（1）∶58-61．

[3]汪剑波，徐友平．华中电网春节调压控制与分析[J]．华中电力，2010，23（2）∶47-49

[4]汪剑波，李勇．华中电网东部四省春节期间电压运行情况分析[J]．华中电力，2008，21（2）∶49-50．

[5]刘文颖，但扬清，朱艳伟，等．复杂电网自组织临界态辩识物理指标研究[J]．电工技术学报，2014，28（8）∶247-280．

[6]李丰伟，秦俊宁，王威．发电机进相运行在宁波电网的实践[J]．农村电气化，2008（11）∶15-18．

（本文编辑：龚皓）

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

朱艳伟（1983－），女，河北保定人，工程师，从事电网调度控制研究。