浅谈如何提高县级电网变电站输出电压质量
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摘要：县级电网是现代化大电网的一个有机组成部分，确实提高县级电网变电站输出电压质量有着十分重要的意义。本文以武鸣县为例，介绍了县级电网输、变电设施的基本情况，目前常用电压质量控制方法，探讨了在现有条件下改善变电站输出电压质量的措施。
关键字：电压质量； 电网； 武鸣县
中图分类号： U665.12 文献标识码： A 文章编号：
1 提高县级电网变电站输出电压质量的意义
电压质量对电力客户以及电网的安全经济运行都有着直接的影响，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对县级电网的电压质量提出了越来越高的要求，保证客户端电压接近额定值是县级电网运行控制的基本任务之一。
目前县级电网的电压控制主要通过对变电站输出端母线电压的调整来实现，控制了这些母线的电压偏差，也就控制了电网中大部分客户端的电压偏差，使电压质量达到用户可接受的范围。因此变电站输出的电压质量，对客户端的电压质量十分重要，当县级输电网的供电能力比较薄弱时，变电站输出电压质量的问题就比较突出，因此加强电网建设与管理，确实提高县级电网变电站输出电压质量有着十分重要的意义。
2 武鸣县输电网的现状
2.1输电网现状
2.1.1变电站现状
至2012年3月，武鸣县电网有公用35 kV变电站16座，主变压器30台，总变电容量198.6 MVA。各35kV变电站基本承担所在乡镇的负荷，无变电站分布的乡镇由邻近的35kV变电站出10kV线路供电（宁武镇除外）。
2.1.2输电线路现状
武鸣县电网现有公用35 kV输电线路共19回，总长度268.39千米，平均供电半径20～25千米，主流导线型号为LGJ-(95～150)，平均运行年限为13年。
2.1.3供用电现状
武鸣县电网覆盖全县的13个乡镇及1个自治区级开发区（南宁―东盟经济园）。近年来用电增长迅猛，2011年供电用户19.55万户，最高负荷190 MW，同比增长3.9%，供电量9.55亿 KW•h，同比增长8.65%。
武鸣县输电网最大负荷一般出现在冬季，原因是武鸣县现有近四十余家淀粉厂，11月至2月份是木薯榨季，各淀粉企业相继开榨，拉动负荷迅速上涨。
2.2武鸣电网常用的电压调节方法
目前武鸣县电网调节和控制各变电站母线电压主要采用调节各变电站主变调压分接开关和投切装设在变电站低压侧母线上的电容器组来实现。遵循的主要原则是：
（1）变电站母线电压应在合格范围之内。
（2）先投入电容进行无功补偿，并使用有载调压开关调节电压。
（3）有载调压开关每天的调节次数不得超过规定值。
（4）系统关口功率因素符合上级下达的指标。
变电站有载调压开关和电容器组的投切，目前主要有以下几种方式：
（1）由巡检班人员根据变电站母线电压变化情况，手动调节该变电站主变有载调压开关或投切电容器组。
（2）由安装在变电站现场的电压控制器自动控制。该控制器能根据实测到主变低压侧母线电压的变化情况，根据事先设立的参数，来调节变电站有载调压开关。
（3）采用远方集中人工控制。由监控班值班员进行遥调操作，即监控调度自动化系统采集来的实时信息，监控变电站母线电压和无功投入情况，来调节变电站主变有载调压开关和投切电容器组，实现变电站的电压和无功控制。
（4）根据调度自动化系统采集来的信息的分析，由变检班适时对变电站无载调压开关进行档位调整。
3.1 合理调整电网运行方式
武鸣县电网内没有大的发电厂，主要依靠大电网供电，因此潮流的最优化问题不突出，调节效果不明显。为控制输电网的电压质量，在调度方面主要有以下几种作法：
1、合理调整输电网运行方式，满足电压、线损等方面的要求。
2、对装机或发电量较大的小水电厂作好无功出力的监控和考核。
3、负载端实行无功就地补偿。
3.2 变电站10kV母线电压与无功的最优控制问题
对变电站就地补偿来讲，为了使电压与无功达到所需的值，通常采用改变主变分接头档位和电容器组投退来改变系统的电压与无功。
下面以一台变压器为例分析各种情况下电压与无功的调节方式。图中，电压（U）为主变低压侧母线电压；无功（Q）为主变高压侧无功。
3.2.1 改变主变分接头档位
分接头调节对电压及无功的影响趋势见下图：
图中：A―调节前的运行暂态点； A1―分接头上调后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，U变大，Q变大；
A2―分接头下调后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，U变小，Q变小。
3.2.2 电容器组投切
电容器投切对电压及无功的影响趋势见下图：
图中：A调节前的运行暂态点；
A1―投入电容器后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，Q变小，U变大；
A2―退出电容器后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，Q变大；U变小。
3.2.3 控制区域与策略
根据调节原理，可以将整个调节区域划分成“井”字形9区，在各个区内执行相应的控制策略。
3.2.4 变电站电压无功的优化控制实例
35kV陆斡站位于武鸣县的东北部，该站有两台主变，都为有载调压。其在输电网中的位置如下图：
陆斡站有小水电上网，其下端变电站小陆站有上网的小水电也较多，供区内还有多家淀粉厂，有一家装机容量1200kW的铸造厂，因此在许多时段， 该站35kV侧、10kV母线电压波动幅度比较大，其冬季典型月电压曲线见下图：
由于武鸣县电网尚无无功电压优化控制装置，以前的做法是：通过人工监视调度自动化系统采集的实时数据，对可遥调、遥控的站，由值班人员依据有关的管理规定，经过简单的经验判断后进行遥调、遥控；对不能远动的不需停电就可操作的站（有载调压主变），由巡检班人员到现场操作，反应时间比较慢；对无载调压主变的站，一般要等变电站有停电工作时才顺便进行，调压周期比较长，一般为3～12个月。
陆斡站的两台有载调压主变、电容器组均可遥调，以前的控制方法为：监控班值班员根据电压上下限、功率因数的要求，当超限时间比较长（几天或一个月），或者超限比较严重时，就遥控调整10kV母线电压，就是通过人工的简单经验判断法，因此对电压、无功的控制比较滞后，谈不上优化控制，为了提高这个站的输出电压质量，我公司主要依据9区图控制原理制定了对可遥调的变电站电压与无功的最优控制方法，其原理如下：
1、35kV陆斡站电压、无功控制图
注：陆斡站内无功补偿装置600 kvar
2、无功电压调节策略
注：电压、无功指主变二次侧
3.3站端电压自动控制装置与有载调压主变的配合问题
有些变电站有载调压主变的调压控制装置功能比较完善，包含了电压自动控制功能，这时可充分利用这一功能，对负荷、电压波动频率不大的站，可考虑将其投入。一方面可减轻变电运行人员的工作强度，另一方面也使输出电压得到及时调整，有效地控制输出电压质量。
如35kV锣圩变电站供区内这几年来用户装机容量增加较快，新增负荷主要来自锣圩镇周边的香蕉、甘蔗经济作物抽水灌溉，抽水灌溉用电负荷占了锣圩变的很大比例，而抽水灌溉用电基本都在白天，深夜主要为农村生活用电，这样的特点形成了每天的负荷特征都为大起大落，白天负荷多在500A(10kV)以上，而深夜负荷多在100A以下，每天因负荷周期性负荷变化引起的电压波动已达6％。其典型电压曲线（取自2011年11月）如下：