浅谈变电站无功优化

郑丽霞

内蒙自治区呼和浩特供电局

一、国内无功研究

现在国内提出的《利率电费调整办法》，证明我们已经把无功优化调整，放到了国家的政策、法规层面。电网的合理无功补偿分配，可以使输、配电设备的有功损耗降低35%--50%，输、配电设备的负载能力增加20%--30%。因此无功功率补偿的深入研究，可增加我国电力电网的经济效益。

我国北方电力的无功功率分布不合理，使输电线路的电压降增大、线路损耗增加、供电安全性和经济性也大幅下降。因此，选择合适的无功优化方法，可提高电网无功优化的自动控制水平，在保证电网电压水平和改善电压质量的前提下，可有效降低网损，提高电力系统运行的经济性和安全性[3-4]。

二、变电站无功不足的影响

(1)无功功率不足对系统的影响

当电力电网无功不足时，系统内的无功储备不能满足无功负荷的需要，将造成无功电源和无功负荷处于低电压状态下运行。电网在低电压下运行，可能造成的危害有1)线路的输送能力下降。电压降低后，线路输送等量电能时的损耗加多，造成线路的输送量减少；2)变压器允许通过的电能减少。与线路类似，当系统电压降低后，变压器也会出现损耗增加，输送能力减弱；3)电压降低后，无功设备不能在标准电压下工作，产生的无功会减少。

(2)无功不足对电压的影响

呼和浩特负荷以民用负荷为主，大工业负荷占比重少，负荷峰谷差大，其中昭君变、南郊变、乌素图变、因负荷太大，不能转带，所以在负荷高峰时电压偏低，负荷低谷时电压偏高。而新华变、大台变、北郊变等所带负荷较小，存在电压偏高现象。因此，负荷不平衡及负荷分布不均等原因对主网电压造成一定影响，仅靠投退站内电容器等方式调压，不能解决实际问题。

内蒙电网经过多年的改进，无功功率因数提高了很多，但大用户及10kV用户，无功补偿容量不足或不能根据负荷投退。主网的无功补偿设备安装在10kV母线上，而有的变电站单组无功设备容量大，有投入则过补，不投则欠补。另外无功补偿设备种类少，投切慢，对电网的无功水平无法动态跟踪。当负荷变化较频繁时，造成电压调整困难，无法及时跟踪投切。

(3)无功补偿方案

电力无功平衡的工作，需要掌握无功电源和无功负荷基本情况及分布，确定无功补偿需求，并且要根据无功需求，确定最优补偿方案及补偿容量。实际中，基本采取就地平衡、分级补偿和便于调整电网电压的补偿方式，找到最优的分配方案。

三、变电站对无功不足问题的改进

我们在变电站无功优化技术改造方面经验不足，变电站的经济运行分析借助理论计算软件，对变电站的无功优化进行了改进。

例：某变电站主变压器容量：1号主变180MVA，2号主变180MVA。无功设备容量：10Kv I II段母线接有四台电容器：1号电容器、2号电容器、3号电容器、4号电容器，共4组电容器，其中两组容量分别为：3MVar、6MVar。

(1)变电站变压器轻载运行

由计算和分析可知1号变压器铜铁损失比为1：0.12，是轻载运行，损失电量随供电量的增加而增加，而主变线损率随主变器负荷的增大而减小，损失电量的增加量小于供电量增加量，所以，增加主变负荷是减小主变线损的主要手段。

由于变压器轻载，主要考虑增加负荷，接入大量负荷，可解决主变轻载的问题。两台主变运行的变电站，为了达到用电可靠性的要求，需两台主变并列运行。由于实际负荷和运行情况不同，一台主变接入本站大部分负荷运行，另一台主变接入少负荷运行，可以缓解变压器轻载运行。

(2)变压器重载运行

经过计算发现2号主变重载运行，损失电量随供电量的增加而增加，其主变线损率随主变器负荷的增大而减小，损失电量的增加量小于供电量增加量，所以增加2号主变的负荷是减小2号主变线损的主要手段，但在重载情况下不能过高增加负荷，负荷过重会引起电网电压问题，因此合理适度增加主变负荷是降低线损的主要措施。

四、变电站的无功优化

站内变压器带的负荷比较小的时候，从220kV负荷供入较大无功，变电站投运较小无功即可。根据无功就地平衡原则，变压器轻载运行时，电容器投如较大，会增加站内损耗电量。

在变电站供电量不变的时，减少电量的损失进行无功优化，产生长期的经济效益是很可观的。

变电站大负荷运行时负荷的增加，对电网对无功的需求更大，无功补偿容量需增加才能满足变电站降低损失电量的需求，无功调节更加频繁。所以电力系统急需，自动调整无功的控制系统(如AVC、AVG等)进行调控，提高电网无功优化的自动控制水平，进而实现无功的自动优化控制。主网潮流变化对无功的需求很高，单一的投退电容器进行无功补偿，解决不了实际问题。由于先进的电力电网技术和负荷大小变化的不同，对电网的影响也很大，故对于大负荷情况下的无功补偿及优化，需要实现变电站的无功自动化控制后，再进行优化才更加有效和合理。

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