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摘要：针对珠海电网轻负荷时, 主网电压水平偏高、局部电压严重偏高，难以达到电网考核标准问题，本文通过分析电网无功电压情况，从珠海电网电缆线路较多及靠近的电源点两个方面分析重点分析，提出了从电抗器配置、AVC的管理、机组进相运行、以及对系统小电厂和用户的无功考核等方面来提高电网电压质量，以保证电网安全、稳定、经济的运行。
关键词：电压偏高；电压控制；进相运行；电缆线路；靠近电源点
Abstract: According to the Zhuhai power grid during light load, the grid voltage level is higher, the partial voltage seriously high, difficult to achieve grid assessment standards, through the analysis of the grid voltage without power, from the two aspects of Zhuhai power grid and power cable line more close to the point of focus on analysis, put forward from the reactor configuration, AVC, power management phase operation, as well as the system of small power plants and users without skills so as to improve voltage quality, to ensure network security, stability, economic operation.
Keywords: high voltage; voltage control; phase operation; cable; near the power supply point
中圖分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
引言
电力系统的无功平衡是保证电压质量的基本条件，有效控制和合理的无功补偿能保证电压质量，且能提高运行的稳定性和安全性[1]，降低电网电能损耗，提高电网设备的输电能力，发挥电网运行的经济效益。珠海电网高峰负荷时刻受端电压支撑及电压稳定问题备受关注, 而负荷低谷期电网电压偏高, 尤其是节假日电压偏高问题, 并未受到足够的重视。
珠海电网轻负荷时, 主网电压水平偏高、局部电压严重偏高。为此, 从珠海电网结构及靠近的电源点的情况两个方面分析了珠海电网电压偏高的原因, 对轻负荷时珠海电网电压及无功的调控情况进行总结, 分析轻负荷时调压存在的问题, 并提出解决问题的应对措施和建议。
1 轻负荷时电网无功电压现状
1.1电网运行方式概况
目前珠海地区共有1座500kV、13座220kV变电站。其中西区所需电力主要来自与珠海电网并网发电的3间电厂，其中珠海B厂(2*600MW)通过500kV海国甲乙线上网，珠海A厂（2*660MW）及洪湾电厂（2*180）通过220kV海雨甲乙线、海八甲乙线、海港甲乙线、海临甲乙线、洪南甲乙线与珠海电网连接。另外珠海市区电力主要通过220kV宝凤甲乙线、220kV桂乐甲乙线从从广东省网受进电力。其中珠海电网电容器组220台，总容量为1372.37Mvar；电抗器16台，总容量为117.336Mvar。珠海电网220kV电网示意如图1所示：
图1：珠海电网220kV系统示意
2012年珠海电网最高负荷2019.06MW（2012年8月28日16:00），最低负荷457.3MW（2012年1月23日05:29）。
1.2节假日负荷特性
珠海地区节假日期间，特别是春节期间各行各业纷纷停工、放假, 系统负荷急剧降低,电压飙升快, 在负荷急剧降低的过程中仅靠调度员下令进行调压, 工作量非常大, 调节速度难以满足要求, 节前系统电压即偏高。春节期间系统负荷为全年最低水平, 最低负荷约为全年最高负荷的1/ 5, 最高负荷约为全年最高负荷的2/ 5。而节假日期间珠海地区负荷基本稳定, 增长幅度很小, 在电网规模越来越大, 电厂越来越多的情况下, 节假日电压偏高的问题将越来越严重。
1.3冬小方式下珠海电网电压及无功补偿情况分析
2012年12月2日作为冬小典型日对珠海电网电压及无功补偿情况分析。
分析模型
采用2012年12月02日最小负荷DF8003系统实测参数（PAS网络拓扑）。
电压水平
1.220kV中枢点电压水平
最小负荷时刻，珠海电网电压最低的220kV母线在大港站，线电压235.3kV；电压最高的220kV母线是在珠海站，线电压238.7kV。几乎所有220kV母线线电压都超过合格范围（-3%~+7%）。
图2：2012年小负荷时刻220kV电压分布图
表1：2012年小负荷时刻220kV母线电压
2.110kV电压水平
最大负荷时刻，珠海电网电压最低的110kV母线是三灶站110kVII母，线电压110.1kV；电压最高的110kV母线是南屏站110kV母线，线电压117kV。珠海电网处于运行状态的88条110kV母线线电压全部在合格范围内（-3%~+7%）。
图3：2012年小负荷时刻110kV电压分布图
3.10kV电压水平
小负荷时刻，珠海电网电压最低的10kV母线是明珠站10kV III母，线电压10.1kV；电压最高的10kV母线是东堡站10kVI母，线电压10.7kV。珠海电网处于运行状态的140条10kV母线中，线电压全部在合格范围内（10.0~10.7kV）
图4：2012年小负荷时刻10kV电压分布图
冬小日分析结论
1.220kV母线电压都超过235kV，不在合格范围内。
2.110kV、10kV电压都在合格范围内。
2轻负荷时220kV母线电压偏高问题分析
2.1电厂220kV母线电压规定与变电站220kV母线电压规定不一致
依照《广东电力系统调度规程》的规定，发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0%——10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5%——+10%。而220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV——35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3%——+7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。[2]
小负荷时刻，珠海A厂220kV母线电压235.6kV，在中调调规规定的合格范围内（0%~10%），但是与珠海A厂连接的八一站、大港站、临港站和雨塘站电压已经超出合格范围（-3~+7%）。同理，南屏站因为洪湾电厂电压偏高（237.3kV）而超出了合格范围。
2.2轻负荷时时电厂未能进相运行
电力系统的电压高低和无功功率的平衡情况有关,无功功率欠缺时,电压水平降低;无功功率有剩余时,电压就会上升。在节、假日或后半夜低负载时,有可能出现无功功率过剩以致电压过高,超出允许范围的情况。这种现象,随着电力系统的不断发展,大型机组、长距离超高压输电线路及供电电缆线路的大量增加,已经日趋严重。[3]根据相关统计表明珠海A厂、珠海B厂、洪湾电厂在负荷较低时并未进相运行，甚至有时电厂还会发出无功，这就造成了珠海电网无功更加过剩，给调压造成了更大的困难。
2.3电缆线路产生大量无功功率
表2：220kV珠海站220kV电缆线路冬小最小负荷时刻倒送无功功率统计表：
注：珠海市区冬小最小负荷时刻220kV电缆线路向220kV珠海站倒送无功152.5Mvar。
以220kV珠海站为例。冬小最小负荷时珠海站220kV母线线电压达到238.7kV，超过电压上限235kV。珠海站10kV母线装设12组并联电抗器组，小负荷时刻投入了4组，10kV母线电压在合格范围（10.1~10.3），这说明小负荷时刻AVC动作正确。珠海站220kV出线中，珠河甲乙线和拱河线都是2500的电缆线路，小负荷时刻，四回电缆线路总共倒送无功功率152.5MVa，这也是珠海站220kV母线电压偏高的主要原因。小负荷时刻珠河甲乙线线路负载2*70MW，珠拱甲乙线线路负载2*70MW，远小于波阻抗功率，线路中部的电压将比两端的电压更高，对绝缘构成较大的威胁。拱北站和琴韵站的情况与珠海站类似。
2.4对电网感性补偿设备的配备不重视
珠海电网, 在电网设计、规划及建设上, 一直都以容性补偿设备为重, 忽略了感性补偿设备的配备,只在电缆线路较多的220kV珠海站、拱北站、琴韵站、临港站配有少量并联电抗器, 导致电网在负荷低谷无功过剩, 无法分层分区就地平衡。
2.5小电厂无功出力考核缺乏有效手段
地区小电厂由于从自身经济利益和机组运行水平考虑，在高峰时少发无功，而此时电网是最需要无功的时候，低谷时，无功并不少发，使得小电源接入的变电站无功难以平衡。
3 建议及采取的应对措施
根据珠海电网靠近电源点，系统电压相对较高，且市区内电缆线路众多，而地区电网低谷时负荷非常轻等情况，对无功电压存在的问题建议采取以下措施：
（1）向中调申请，建议小负荷时刻，珠海各电厂电压要控制在较低的水平。
（2）当前电网普遍存在电压高、无功功率过剩的问题，利用发电机的固有进相运行能力，则是解决该问题的最佳经济选择与技术选择。[4]加强电厂运行人员对进相运行的正确认识, 重视电厂机组进相运行, 积极完成进相试验, 并在系统需要时按调度要求进相运行, 实现对电压的有效调控, 保证系统和电厂的安全。在系统无功过剩, 电压偏高的时候, 若电厂不仅不能进相, 还向系统输送无功, 优先考虑停运其出线调压。
（3）在电网规划建设上加强对感性无功补偿设备的重视，在市区变电站多建低压电抗器。随着城市电网建设的需要，220kV电压等级的电缆线路铺设量逐渐增加,由于每公里电缆线路电容值较大,产生的充电功率比常规架空线路约高一个數量级,为更好地利用和调节电缆线路产生的充电无功容量,在电网中需要装设一定容量的感性无功补偿设备,以补偿电网小负荷运行方式时电缆线路多余的充电无功功率。[5]为此，我们也可向澳门电网学习，在电缆线路较多的220kV变电站220kV母线上装设高压并联电抗器。
（4）加强对于地方小电厂的功率因数考核，如何激励小电厂配合调压管理和研究电压功率因数考核办法是需要研究的新课题。
（5）加强电容器、电抗器的日常巡视、试验和消缺管理，确保设备健康状况良好，以进一步提高设备可用率。
（6）春节期间退出所有变电站AVC投、切电容器、电抗器压板，所有工况正常的电容器、电抗器热备用，AVC控制主变档位调节压板继续投入。监控班在节假日期间，加强各220kV变电站220kV母线电压、主变档位和主变变高无功功率的监视，根据电压情况遥调电容器、电抗器及主变分接头，确保各电压等级母线的电压在合格范围。特别加强220kV珠海变电站、拱北变电站、凤凰变电站的监视，根据无功、电压情况遥调电抗器及主变分接头，确保主变变高无功不倒送，各电压等级母线的电压在合格范围。
4 结语
对于靠近电源点送端系统的地区电网，由于其系统电压偏高，并且该地区电网有大量电缆线路，当地区负荷太轻时，地区电网的无功平衡和功率因素将难以达到考核的标准。而地区电网因其可调节的有功、无功电源少而对主网电压无法进行控制，要保证对用户供电的电压质量，降低线损，保证电网的安全经济稳定运行，需要联系电网实际运行情况，对地区电网中的电抗器配置、AVC的管理、机组进相运行、以及对系统小电厂和用户的无功考核等进行有效的实施。
参考文献：
[1]黄伟.地区电网可靠运行分析.广东电力, 2005, 18(05) :17-20.
[2]广东电网公司.广东电力系统调度规程（修订），2012
[3] 李海峰，王小英，杨志新. 关于发电机进相运行若干问题的探讨黑龙江电力, 2002,24(05)：358-363.
[4] 陈迅吴晓宇陈群. 对广东电网开展发电机进相运行若干问题的剖析
[5] 王 非，李群炬，李 伟. 高压电缆对电网无功平衡的影响及相应措施华北电力技术, 2007,6：1-3.
关键词：电压偏高；电压控制；进相运行；电缆线路；靠近电源点
Abstract: According to the Zhuhai power grid during light load, the grid voltage level is higher, the partial voltage seriously high, difficult to achieve grid assessment standards, through the analysis of the grid voltage without power, from the two aspects of Zhuhai power grid and power cable line more close to the point of focus on analysis, put forward from the reactor configuration, AVC, power management phase operation, as well as the system of small power plants and users without skills so as to improve voltage quality, to ensure network security, stability, economic operation.
Keywords: high voltage; voltage control; phase operation; cable; near the power supply point
中圖分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
引言
电力系统的无功平衡是保证电压质量的基本条件，有效控制和合理的无功补偿能保证电压质量，且能提高运行的稳定性和安全性[1]，降低电网电能损耗，提高电网设备的输电能力，发挥电网运行的经济效益。珠海电网高峰负荷时刻受端电压支撑及电压稳定问题备受关注, 而负荷低谷期电网电压偏高, 尤其是节假日电压偏高问题, 并未受到足够的重视。
珠海电网轻负荷时, 主网电压水平偏高、局部电压严重偏高。为此, 从珠海电网结构及靠近的电源点的情况两个方面分析了珠海电网电压偏高的原因, 对轻负荷时珠海电网电压及无功的调控情况进行总结, 分析轻负荷时调压存在的问题, 并提出解决问题的应对措施和建议。
1 轻负荷时电网无功电压现状
1.1电网运行方式概况
目前珠海地区共有1座500kV、13座220kV变电站。其中西区所需电力主要来自与珠海电网并网发电的3间电厂，其中珠海B厂(2*600MW)通过500kV海国甲乙线上网，珠海A厂（2*660MW）及洪湾电厂（2*180）通过220kV海雨甲乙线、海八甲乙线、海港甲乙线、海临甲乙线、洪南甲乙线与珠海电网连接。另外珠海市区电力主要通过220kV宝凤甲乙线、220kV桂乐甲乙线从从广东省网受进电力。其中珠海电网电容器组220台，总容量为1372.37Mvar；电抗器16台，总容量为117.336Mvar。珠海电网220kV电网示意如图1所示：
图1：珠海电网220kV系统示意
2012年珠海电网最高负荷2019.06MW（2012年8月28日16:00），最低负荷457.3MW（2012年1月23日05:29）。
1.2节假日负荷特性
珠海地区节假日期间，特别是春节期间各行各业纷纷停工、放假, 系统负荷急剧降低,电压飙升快, 在负荷急剧降低的过程中仅靠调度员下令进行调压, 工作量非常大, 调节速度难以满足要求, 节前系统电压即偏高。春节期间系统负荷为全年最低水平, 最低负荷约为全年最高负荷的1/ 5, 最高负荷约为全年最高负荷的2/ 5。而节假日期间珠海地区负荷基本稳定, 增长幅度很小, 在电网规模越来越大, 电厂越来越多的情况下, 节假日电压偏高的问题将越来越严重。
1.3冬小方式下珠海电网电压及无功补偿情况分析
2012年12月2日作为冬小典型日对珠海电网电压及无功补偿情况分析。
分析模型
采用2012年12月02日最小负荷DF8003系统实测参数（PAS网络拓扑）。
电压水平
1.220kV中枢点电压水平
最小负荷时刻，珠海电网电压最低的220kV母线在大港站，线电压235.3kV；电压最高的220kV母线是在珠海站，线电压238.7kV。几乎所有220kV母线线电压都超过合格范围（-3%~+7%）。
图2：2012年小负荷时刻220kV电压分布图
表1：2012年小负荷时刻220kV母线电压
2.110kV电压水平
最大负荷时刻，珠海电网电压最低的110kV母线是三灶站110kVII母，线电压110.1kV；电压最高的110kV母线是南屏站110kV母线，线电压117kV。珠海电网处于运行状态的88条110kV母线线电压全部在合格范围内（-3%~+7%）。
图3：2012年小负荷时刻110kV电压分布图
3.10kV电压水平
小负荷时刻，珠海电网电压最低的10kV母线是明珠站10kV III母，线电压10.1kV；电压最高的10kV母线是东堡站10kVI母，线电压10.7kV。珠海电网处于运行状态的140条10kV母线中，线电压全部在合格范围内（10.0~10.7kV）
图4：2012年小负荷时刻10kV电压分布图
冬小日分析结论
1.220kV母线电压都超过235kV，不在合格范围内。
2.110kV、10kV电压都在合格范围内。
2轻负荷时220kV母线电压偏高问题分析
2.1电厂220kV母线电压规定与变电站220kV母线电压规定不一致
依照《广东电力系统调度规程》的规定，发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0%——10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5%——+10%。而220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV——35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3%——+7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。[2]
小负荷时刻，珠海A厂220kV母线电压235.6kV，在中调调规规定的合格范围内（0%~10%），但是与珠海A厂连接的八一站、大港站、临港站和雨塘站电压已经超出合格范围（-3~+7%）。同理，南屏站因为洪湾电厂电压偏高（237.3kV）而超出了合格范围。
2.2轻负荷时时电厂未能进相运行
电力系统的电压高低和无功功率的平衡情况有关,无功功率欠缺时,电压水平降低;无功功率有剩余时,电压就会上升。在节、假日或后半夜低负载时,有可能出现无功功率过剩以致电压过高,超出允许范围的情况。这种现象,随着电力系统的不断发展,大型机组、长距离超高压输电线路及供电电缆线路的大量增加,已经日趋严重。[3]根据相关统计表明珠海A厂、珠海B厂、洪湾电厂在负荷较低时并未进相运行，甚至有时电厂还会发出无功，这就造成了珠海电网无功更加过剩，给调压造成了更大的困难。
2.3电缆线路产生大量无功功率
表2：220kV珠海站220kV电缆线路冬小最小负荷时刻倒送无功功率统计表：
注：珠海市区冬小最小负荷时刻220kV电缆线路向220kV珠海站倒送无功152.5Mvar。
以220kV珠海站为例。冬小最小负荷时珠海站220kV母线线电压达到238.7kV，超过电压上限235kV。珠海站10kV母线装设12组并联电抗器组，小负荷时刻投入了4组，10kV母线电压在合格范围（10.1~10.3），这说明小负荷时刻AVC动作正确。珠海站220kV出线中，珠河甲乙线和拱河线都是2500的电缆线路，小负荷时刻，四回电缆线路总共倒送无功功率152.5MVa，这也是珠海站220kV母线电压偏高的主要原因。小负荷时刻珠河甲乙线线路负载2*70MW，珠拱甲乙线线路负载2*70MW，远小于波阻抗功率，线路中部的电压将比两端的电压更高，对绝缘构成较大的威胁。拱北站和琴韵站的情况与珠海站类似。
2.4对电网感性补偿设备的配备不重视
珠海电网, 在电网设计、规划及建设上, 一直都以容性补偿设备为重, 忽略了感性补偿设备的配备,只在电缆线路较多的220kV珠海站、拱北站、琴韵站、临港站配有少量并联电抗器, 导致电网在负荷低谷无功过剩, 无法分层分区就地平衡。
2.5小电厂无功出力考核缺乏有效手段
地区小电厂由于从自身经济利益和机组运行水平考虑，在高峰时少发无功，而此时电网是最需要无功的时候，低谷时，无功并不少发，使得小电源接入的变电站无功难以平衡。
3 建议及采取的应对措施
根据珠海电网靠近电源点，系统电压相对较高，且市区内电缆线路众多，而地区电网低谷时负荷非常轻等情况，对无功电压存在的问题建议采取以下措施：
（1）向中调申请，建议小负荷时刻，珠海各电厂电压要控制在较低的水平。
（2）当前电网普遍存在电压高、无功功率过剩的问题，利用发电机的固有进相运行能力，则是解决该问题的最佳经济选择与技术选择。[4]加强电厂运行人员对进相运行的正确认识, 重视电厂机组进相运行, 积极完成进相试验, 并在系统需要时按调度要求进相运行, 实现对电压的有效调控, 保证系统和电厂的安全。在系统无功过剩, 电压偏高的时候, 若电厂不仅不能进相, 还向系统输送无功, 优先考虑停运其出线调压。
（3）在电网规划建设上加强对感性无功补偿设备的重视，在市区变电站多建低压电抗器。随着城市电网建设的需要，220kV电压等级的电缆线路铺设量逐渐增加,由于每公里电缆线路电容值较大,产生的充电功率比常规架空线路约高一个數量级,为更好地利用和调节电缆线路产生的充电无功容量,在电网中需要装设一定容量的感性无功补偿设备,以补偿电网小负荷运行方式时电缆线路多余的充电无功功率。[5]为此，我们也可向澳门电网学习，在电缆线路较多的220kV变电站220kV母线上装设高压并联电抗器。
（4）加强对于地方小电厂的功率因数考核，如何激励小电厂配合调压管理和研究电压功率因数考核办法是需要研究的新课题。
（5）加强电容器、电抗器的日常巡视、试验和消缺管理，确保设备健康状况良好，以进一步提高设备可用率。
（6）春节期间退出所有变电站AVC投、切电容器、电抗器压板，所有工况正常的电容器、电抗器热备用，AVC控制主变档位调节压板继续投入。监控班在节假日期间，加强各220kV变电站220kV母线电压、主变档位和主变变高无功功率的监视，根据电压情况遥调电容器、电抗器及主变分接头，确保各电压等级母线的电压在合格范围。特别加强220kV珠海变电站、拱北变电站、凤凰变电站的监视，根据无功、电压情况遥调电抗器及主变分接头，确保主变变高无功不倒送，各电压等级母线的电压在合格范围。
4 结语
对于靠近电源点送端系统的地区电网，由于其系统电压偏高，并且该地区电网有大量电缆线路，当地区负荷太轻时，地区电网的无功平衡和功率因素将难以达到考核的标准。而地区电网因其可调节的有功、无功电源少而对主网电压无法进行控制，要保证对用户供电的电压质量，降低线损，保证电网的安全经济稳定运行，需要联系电网实际运行情况，对地区电网中的电抗器配置、AVC的管理、机组进相运行、以及对系统小电厂和用户的无功考核等进行有效的实施。
参考文献：
[1]黄伟.地区电网可靠运行分析.广东电力, 2005, 18(05) :17-20.
[2]广东电网公司.广东电力系统调度规程（修订），2012
[3] 李海峰，王小英，杨志新. 关于发电机进相运行若干问题的探讨黑龙江电力, 2002,24(05)：358-363.
[4] 陈迅吴晓宇陈群. 对广东电网开展发电机进相运行若干问题的剖析
[5] 王 非，李群炬，李 伟. 高压电缆对电网无功平衡的影响及相应措施华北电力技术, 2007,6：1-3.