目标电压下关口力率分析

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1关口力率的状态行为

1．1关口无功缺额计算

地区与省网之间考核关口设在220kV变电站。把握变电站无功动态平衡，是完成关口力率合格率的关键。地区无功平衡计算通常在每年负荷高峰、低谷期各进行一次，除进行地区总量控制，还要做局部区域平衡，即220kV变电站所关联的供电范围的无功负荷和补偿配置。220kV作为地区一次变电站应有较多的无功调节能力，负荷高峰时受电力率大于0．96以上，低谷时也应能保证在No．42013华北电力技术NORTHCHINAELECTRICPOWER90．94～0．98区间运行。比较无功功率的就地平衡在网损方面的经济回报，有经济效益应优先安排实施。同时还要做出地区无功平衡3年滚动规划。依据当年迎峰渡夏月度最高负荷计算关口无功缺额，是区域无功平衡行之有效的简易算法之一。取用历史数据，我们用负荷代表日负荷对220kV变电站进行来年无功缺额预测计算，考虑近年负荷增长因素按照26%计，地区网供负荷将达4200MW，无功负荷按照最大自然无功负荷系数1．20计算，无功负荷将增加1000Mvar。如果电网无功负荷的60%由用户就地补偿，则将有400Mvar须由电网通过增加无功补偿设备提供。地区220kV变电站2004年无功缺额预测计算达156Mvar，可装无功设备146Mvar，差额部分将由35～110kV变电站完善。

1．2关口降损节电举证

采集电网运行参数，计算并排查电网无功缺额状态，筛选有经济回报的A、B变电站，并在某年底迎峰度夏前全部完成安装。(1)内容:在220kVA、B变电站35kV侧分别加装二组电容器，容量均为2×12Mvar，费用合计578万元。(2)评价:在此之前，供电部门无功补偿设备都安排在电网末端35～110kV变电站和用户变电站，地区电网第一次在35kV侧安装无功补偿设备。这是电网关口力率考核的需要，是电网运行的进步和理念的创新。经变电站电容器投运前后的经济技术分析计算，A变电站年节电160万kWh，B变电站年节电120万kWh，直接经济效益300万元/年。同时提高地区220kV变电站综合力率5．4%。(3)分析:A、B变电站35kV侧安装电容器，项目在迎峰度夏期前投运后，大大改善了区域电网的无功平衡水平，特别是在七、八月高峰负荷期间，相关变电站的电压合格率、力率都得到了空前有效的提高，为系统电压的稳定和安全迎峰度夏提供了充裕的无功储备。(4)关口电容器组投运前后功率因数(力率)及经济效益分析。(a)力率分析A、B变电站关口力率同期比较见表1，平均比上年分别提高48．9%、27．5%，均达到了预期的无功补偿效果，和无功缺额计算目标相吻合。(b)关口降损节电经济效益分析•A变电站力率比较及降损节电经济效益分析投切电容器前后220kV电压力率实测数据比较，见表2。电容器投运后，提高了电网的力率水平，达到了降损节能的目的。按以上实测数据估算月份减少电能损耗，节电量计算如下:降低损耗百分率:1－0．922/0．98112=12.068%，根据220kV网损率1．6%计算八月份节电量估算为:97400×744×1．6%×12．068%=13．9917万kWh，投运电容器后，一年节电约160万kWh。•B变电站力率比较及降损节电经济效益分析投切电容器前后220kV电压力率实测数据比较，见表3。电容器投运后，同理计算出一年节电约120万kWh。

1．3中、低压侧接驳电厂的变电站

220kV变电站中相当一部分中压侧110kV接有电厂，上网有功功率平衡所在变电站负荷后，大多呈现出变压器高压侧关口上下网有功功率的波动，从属的力率方向的这种飘忽不定，将对关口力率考核带来影响，因此这类变电站关口力率理应免考核。

1．4220kV变电站进城的思考

城镇化步伐的加快，触发城市范围急剧膨胀，第三产业的迅猛发展和居民生活用电的不断提高，引发220kV变电站大量进城，城市规划要求220kV变电站进出线全部下地(全电缆)。据统计某220kV变电站仅110kV电缆累计长度就达36km，充电功率相当大。又因供电半径缺少工业负荷，致使区域内无功严重过剩，在缺少电抗器可调节情况下，力率合格率只能达到40%左右。这类现象目前在国内比较普遍，为此我们采取措施，要求类似区域内低端变电站负荷高峰期停用50%无功补偿设备投运量，低谷期电容器全停，使该区域关口力率合格率较前升高4%。

2力率运行的分级管理

2．1力率分级管理的必要性和可行性

220kV变电站是地区连接220～500kV省网的纽带和桥梁，稳定关口力率运行对主网无功潮流至关重要。220kV变电站除自身做到无功就地平衡外，下一级35～110kV变电站也要无功功率就地平衡。如果说220kV一次变电站力率水平要达到0．96～1，则与之匹配二次变电站负荷高峰时力率也要求达到0．9～0．96。只有各级电网关口力率考核分别达标，才能实现真正意义上的电能质量、降损节电。对35～110kV变电站电压力率的考核，是力率分级管理的需要，通过全网推广安装区域无功电压优化系统，实现分层分区分压无功功率自动平衡。

2．235～110kV变电站力率考核标准

(1)考核范围:地区所有35～110kV变电站。(2)考核指标变压器功率因数cosΦ(受电力率)。有功、无功功率采集优先等级如下:(a)变压器高压侧有开关的采集高压侧;(b)变压器高压侧无开关，进线侧有开关的采集进线侧;(c)变压器高压侧、进线侧均无开关的采集(中+)低压侧。各变电站功率因数上下限值、10kV电压合格范围，由电力调度中心每季度颁发一次。(3)考核方法(a)时段按上一级电网常规同步设定高峰、低谷时段(略);要求实时系统按0．5h/点采集，全天48点。(b)电压35～110kV变电站考核10母线电压，本着逆调压的原则:负荷高峰期波动范围:10．2～10．7kV;负荷低谷期波动范围:10～10．5kV。(c)合格率•受电力率合格点的确定变电站运行力率分别在高峰、低谷受电力率上下限值之间，且10kV母线电压在目标电压范围内判定合格;不满足上述“与”条件的均视为不合格点。•受电力率cosΦ如变电站内多台主变运行时，分别计算各变压器总功率下的受电力率。遇变压器停，则该变压器受电力率在该时段不作统计考核。一线带二变方式下，又遇受电力率考核点在进线，有一台变压器进线参数被闭锁情况下，则该变压器受电力率在该时段不作统计考核。即全站力率:cosΦ=ΣP/SQR(ΣP2+ΣQ2)•合格率———变电站受电力率合格率=100%×合格点数/(总点数－不考核点数)———基层公司受电力率合格率=各变电站受电力率合格率之和/变电站数量(4)考核表页面要求(略)

2．3无功电压优化系统的应用

无功电压优化系统应能对整体变电站无功电压做出优化处理，做到变电站无功功率的就地平衡。原厂家设计方案是装置引进低压侧电压和力率参数，这样只能解决低压侧母线无功功率的就地平衡，失误在没考虑变电站变压器的无功损耗和变电站整体的无功优化。实际上无功功率在电网传输元件上的损耗主要表现在变压器，线路无功损仅占15%，变压器无功损耗高达85%。无功电压优化系统应以低压侧母线电压为依托，捕捉变压器高压侧力率来判断无功电压的优化，经与厂家沟通后得到纠正，并在考核细则中得以体现。随着无功电压管理的深入，我们已在220kV变电站实施无功电压优化系统，最大限度的提高无功电压自动投切手段。中远期将实行网络版的无功优化系统，在调度智能系统发挥作用。开展无功潮流优化控制，建立地区性的无功电压优化调度指挥系统，平衡区域无功潮流，智能协调基层公司无功设备投切，真正做到电网无功电压优化后的自动控制。

本文作者：张建民工作单位：南京供电公司