关口计量反向无功分析与改进探讨

摘要：随着我国电力体制的改革，对电能计量工作提出了更高要求，特别是从传统的计划经济向市场经济的转变，电能测量技术更重要，电能计量装置（表计）是公平秤，需要重视它的完整性和准确性。文章通过对龙背湾电站在发电工况下从220kV系统吸收无功功率、导致反向无功数据过大、功率因数偏低现象进行分析，并有针对性地提出技术改进方案。

关键词：关口计量；反向无功；电能计量；电能测量技术；电能计量装置 文献标识码：A

中图分类号：TM933 文章编号：1009-2374（2016）19-0036-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.016

1 电站概述

龙背湾水电站是水利部小浪底水利枢纽管理中心所属黄河小浪底水资源投资有限公司控股投资开发的第一个水电站，工程位于湖北省竹山县堵河流域南支官渡河下游，为堵河流域梯级开发的“龙头”电站，以发电为主要目标，兼顾航运和旅游业，在电网中主要承担调峰、调频和事故备用任务。

该站主体工程于2010年12月28日开工，2011年11月21日工程截流，2014年10月12日下闸蓄水，电站安装2台9万千瓦的水轮发电机组，总装机容量18万千瓦，多年平均发电量4.19亿千瓦时，两台机组相继于2015年5月份和8月份并网发电。龙背湾水电站发电机、变压器采用单元接线，220kV电气主接线采用单母线接线，仅1回220kV出线。

2 现象描述

从2015年5月份投产发电至次年1月份的月度发电量历史数据反映见表1～表3，在发电工况下龙背湾电站从220kV系统吸收无功功率，导致反向无功数据过大，功率因数偏低现象。

3 原因分析与检查

3.1 存在的原因

分析可能存在的原因如下：（1）220kV关口电能计量表计存在二次接线错误；（2）220kV关口电能计量表计参数设置出错或者表计质量出现问题；（3）电能计量小主站及其终端参数设置出错或者通讯点表出现不对应问题；（4）机组存在进相运行的可能。

3.2 现场检查

（1）通过查阅龙背湾电站监控系统及电能计量小主站与220kV线路对侧潘口电站相关历史数据综合对比分析后，确定220kV关口电能表性能、质量均工作正常，其二次接线正确；（2）通过检查，电能计量小主站及其终端参数设置及通讯点表均工作正确可靠；（3）通过查阅龙背湾电站监控系统及电能计量小主站相关历史数据综合对比分析后，确认龙背湾机组在发电工况下不存在进相运行。

3.3 查询历史记录

（1）查询监控系统及电量采集终端较多的数据分析，情况类似，此处仅以2015年10月3日数据为例分析；（2）两台机组运行工况为：2号机组当日停备；1号机组07∶02开机，21∶38停备；（3）从07∶02～21∶38期间，1号机组处于发电运行工况，机端电压为13.65kV，定子电流为3350A，P=85MW，Q=8.9Mvar；正向无功由2504172.0kWh增长到2555652.0kWh，增长量为51480.0kWh；反向无功由3234501.6.0kWh增长到3238382.4kWh。

从07∶02～18∶05期间，220kV线路关口无功数值未出现增长现象；从18∶05～21∶38期间，220kV线路关口无功数值一直在增长，增长量为3880.8kWh。

由此得知：1号机组在发电运行期间，即向系统发出了有功功率和无功功率，发动机没有进相运行，确实又从系统吸收了无功，接下来就要查清这些无功功率到哪儿去了、被谁消耗了。

3.4 龙背湾电站感性负载分析

龙背湾电站长期运行的感性负载如下：两台主变压器、六台厂用变及两台机组辅助设备的异步电机等都属于感性负载，为维持它们正常运行都需要吸收大量的无功功率。

3.5 发电工况下现场实测

（1）2016年3月13日14时26分，1号机组发电工况下，机端电压为13.7kV，定子电流为3470A，

P=81.3MW，Q=15.9Mvar；220kV母线电压为224.3kV，线路电流为208.4A，P=80.8MW，Q=6.6Mvar；（2）根据查询的监控系统数据和询问现场值班人员，从2015年5月份至本次发电前，机组在发电工况下，一直维持机端电压在13.6kV、Q=9Mkvar左右运行；（3）综上所述分析判断认为：机组在发电工况下，一直维持在机端电压偏低（额定13.8kV），发电机发出的无功功率较少的工况下运行，此时发电机发出的无功功率不能满足龙背湾电站较多的感性负载需求，经过单台发电机组实际发电运行观察测算，该工况下需要消耗的无功功率大概为8～9Mvar，它随机组所带有功功率的变化而变化，为维持它们正常运行必然要从220kV系统吸收大量的无功功率。这就是从2015年5月份至次年1月份月度发电时，从系统吸收无功功率的原因。

4 解决措施

机组在发电工况下，监视220kV母线电压在调度要求的时间段内不超标的情况下，运行人员应做到如下两点：（1）要认真监盘、仔细跟踪观察220kV母线电压与发电机组无功功率的变化，在调度要求的时间段内220kV母线电压不超标的情况下，及时调整发电机的无功功率；（2）调整发电机的无功功率的原则：在调度要求的时间段内220kV母线电压不超标的情况下，尽量让返回屏和上位机监控屏220kV线路无功功率大于零，不能显示为负值。

5 实际验证

机组在发电工况下，通过现场调整发电机组的无功功率实际验证。

第一，2016年3月26日08时26分，1号机组发电工况下，无功功率调整前采集监控系统上位机数据记录如下：机端电压为13.66kV，定子电流为2129A，P=50.0MW，Q=9Mvar；220kV母线电压为225.0kV，线路电流为125.9A，P=50.0MW，Q=4.0Mvar。

第二，1号机组发电工况下，无功功率调整前采集电量采集小主站终端220kV线路关口计量主表数据记录如下：P+=1040.3045；P-=2.0908；Q+=18.4575；Q-=14.3079。

第三，2016年3月26日08时30分，1号机组发电工况下，其无功功率往减小趋势调整后，采集监控系统上位机数据记录如下：机端电压为13.43kV，定子电流为2136A，P=50.0MW，Q=3Mvar；220kV母线电压为223.7kV，线路电流为126.8A，P=49.0MW，Q=-1.0Mvar。

第四，1号机组发电工况下，其无功功率往减小趋势调整后，采集电量采集小主站终端220kV线路关口计量主表数据记录如下：P+=1040.3201；P-=2.0908；Q+=18.4576；Q-=14.3082。

6 改进效果

通过上述改进措施后观察和实际验证，自2016年3月13日至今，1、2号机组在发电工况下，没有出现反向无功数据增加，功率因数偏低现象。

7 结语

通过对龙背湾电站在发电工况下从220kV系统吸收无功功率，导致反向无功数据偏多过大，功率因数偏低现象进行查找分析原因，并有针对性地提出技术改进方案，使该电站发电机组更加安全、可靠地并入220kV系统稳定运行。

参考文献

[1]周莉，刘开培.电能计量误差分析与电能计费问题的

讨论[J].电工技术学报，2005，（2）.

[2]王金.电能计量装置综合误差分析及降低措施[J].内

蒙古科技与经济，2006，（24）.

[3]李天然，王正风，司云峰.发电机无功功率与系统稳

定运行[J].现代电力，2005，（1）.

[4]李铭荣.电力变压器无功损耗的计算与分析[J].江苏

机械制造与自动化，1996，（6）.

作者简介：彭昌清（1973-），男，湖北十堰人，国网湖北省黄龙滩水力发电厂高级技师，高级工程师，研究方向：电力系统自动化。

（责任编辑：蒋建华）