电力系统无功电压调控研究

电力系统无功电压调控研究

陈静

国网四川雅安电力 ( 集团 ) 股份有限公司汉源县供电分公司 四川

雅安 625300

摘要：本文基于对电力系统正常运作的简单了解，阐述了电力系统无功电压调控的重要意义，对无功电压考核指标不协调、物质基础不足、负荷特性变化明显等问题进行深入探讨，进一步对发电厂以及变电站等发电地点进行控制与平衡研究，为促进我国电力事业发展奠定良好基础。

关键词：电力系统；无功电压；调控平衡

引言：在我国电力事业迅速发展的背景下，电力体制也在不断的改革创新，致使人们对供电质量、电压以及无功问题给予高度重视，想要有效保证电力系统的安全性和稳定性，提高电压的合格率，必须使无功电压调控发挥出其实质性作用，保障电网系统运行的安全和稳定，实现经济效益最大化发展。

1. 电力系统无功电压调控的重要意义

无功电压调控是电力系统整体有效运行的保障，能够提高电力系统的安全性和稳定性，提升电压的合格率，在此基础上还能降低电线的损坏效率，达到了节约成本的目的。电压的质量会直接对电力系统的正常运行、经济效益产生影响，使其安全性和稳定性受到威胁，如果出现无功不足的情况，会让整体电力系统的电压呈迅速下降的趋势，导致无法满足各部分用电设施的用电情况，甚至会出现电压崩溃而引发火灾等严重安全事故。与此相反，如果出现无功过剩的情况，可能会出现电压过高而导致用电设施出现安全故障，最终产生难以挽回的经济损失。在此基础上，需要运用合理的、科学的无功电压调控技术手段，在提高专业性技术水平的同时，提升管理控制能力，保证电压质量和合格率，从而提高整体电力系统运行的安全性能和效率。

2. 电力系统无功电压调控问题初探

1. 无功电压考核指标与物质欠缺

由于电力系统电网的负荷能力具有限制性，为了限制大量无功功率的跨层流动，在允许高压测功率因数最低标准下限的基础上，仍可能导致上层电网无功电压调控能力耗尽的问题，而相关电力企业主要是通过不同考核指标来进一步实现相应的调控目标，但是具体缺少交集性和调控性，因此出现相互抵消的现象。

无功功率的就地平衡是保证电压调控的物质基础和必要手段，而某些地区出现电容器配置率较高，相应配置技术及原则没有在规定范围内，其中无功功率输送量较大，电抗器配置也无法满足调压的效果和要求，从而激发了电压控制的矛盾，造成电压、机组与系统调压的能力受限，在此基础上无法满足负荷在快速变化过程中的需求。

2. VQC与AVC装置投入与经验较低

VQC设备是电压无功自动化控制最早应用的设备，能有效实现变电站无功电压的闭环控制，在此基础上，还能有效实现电压无功功率的自动调节，有效提高电压合格效率，极大程度的减轻了工作人员的工作压力和工作量，进一步保障了电网运行质量和效率。但是在部分地区仍存在着某些问题，比如VQC供应的厂家不同，所以导致设备的型号、种类以及版本也不尽相同，对后期维护工作产生阻碍；相应的管理模式没有进行完善和规范，同时缺乏先进的、科学的、专业的技术认知和使用经验，可能会造成资源浪费现象，因此造成VQC装置的投入率较低，给工作人员带来巨大的工作压力和工作量。而在实际运行过程中，与VQC相比，VAC系统的普及率相对较低，运行经验也相对欠缺，安全性和稳定性仍有不足，导致使整体无功电压运行仍处于落后状态。

3. 负荷特性与网架结构的显著变化

从目前形式看，我国电力总体负荷水平仍处于不断发展的状态，且电动机负荷所占比重也逐渐增大，与此同时，电力内主网与下层电网之间的功率交换也存在着相应变化，都是引起电压大幅度变化的影响因素。但是在负荷压力大、高度密集等区域，当高压配电网与输电网发生短路等故障时，可能导致整体系统被破坏，最终使整个电网系统处于瘫痪状态。

随着电网系统的逐渐建设，当中出现了许多新问题，比如为了节约占地面积、避免外界环境影响，采用高空架设的方式进行电缆供电，导致变电所的容性负载较大，局部的电压呈现过高状态，在此基础上需要增设并联电抗器^[1]。

3. 电力系统无功电压就地调控分析

1. 发电厂的无功电压控制与平衡

1. 单一励磁调节设施

从目前发电厂用电形式上来说，为了有效保证无功电压的控制和平衡，一般采用的都是单一励磁调节器对机器设备顶端电压进行调节管理。励磁装置的核心部件则是励磁调节器，能通过其自身的调节应用，对发动机端电压UG与相应收集处理的其他各类信息进行综合处理，从而能进一步反映出发动机端电压UG的具体变化规律以及显示出变化过程中的变化量，有效获得相应的准确数值，在此基础上，将有效数值反馈到励磁机中，以达到针对励磁电流进行调节的最终目标和预期匹配值。发电厂的无功电压只要安装了符合标准的自动调节励磁设备，不仅能在原有基础上增强对无功电压运行的保障，还能针对发动机端的电压进行有效调整，从而达到提高整体电力系统高效运行的目的

^[2]。

2. 高压母线侧电压信号引入控制系统

发电厂与电力系统的连接点是发电厂升压与变压器的高压层的关键环节和重要位置，从发电厂的全面性和整体性进行分析，无论是从商业角度、经济层次还是技术层面看，都必须要认识到高压母线侧电压信号控制与发电厂各项系统之间的无功功率交换必须给予高度重视。高压母线侧电压信号控制器的运行原理主要是通过补偿性的对传统发电机励磁系统进行有效控制，以此来保证提高电力系统的整体性、稳定性和安全性。因此，必须对发电厂进行无功电压控制，进一步保障电压无功平衡和质量，提升电网整体的经济效益和社会效益。

2. 变电站的无功电压控制与平衡

1. 静止补偿器

静止补偿器是一种具有先进性、便捷性、经济性等多种性能综合在一起的动态无功功率补偿装置，在一定条件下，能快速平滑的调节无功功率，以满足无功补偿装置的规定和要求，其属于一种新兴控制与调节装置，且具有较高的使用效率。当进行无功功率运作时，静止补偿器的使用能在调节效率极高的状态下，对电流进行及时跟踪，并对无功电压出现的各种突发状况进行补偿。由于其具有平滑性，能够将高次谐波对负荷产生的多种情况干扰进行有效消除，且在应用过程中消耗的功率也较低，后期维护工作也较为简单，在进行运作变动时能对消耗和应用的无功功率进行有效补偿，从而达到分散补偿的目的，进一步提高应用质量和效率，促进电网整体平衡发展。

2. 并联电容器

并联电容器主要应用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，有效改善电压质量、提高功率因数以及降低线路损耗。其主要组成部分包括心子、外壳和出线结构等，并具有良好的绝缘性能。并联电容器是目前使用最为广泛的无功补偿装置之一，但是由于其电压调节的质量和效应不是特别高，所以导致无法持续性的吸收、调节处于滞后状态的无功功率。由此可知，如果想要达到变电站无功电压就地控制与平衡的目标，必须对相应的电压管理措施进行科学的、合理的以及有效的改革创新，提高专业性技术水平，提高整体控制电压的合格效率，减少能量浪费与消耗的现象，保障变电站无功电压的控制与平衡质量，使电力事业整体呈上升趋势发展。

结论：综上所述，无功电压调控作为整个电力系统中的重要环节，能有效保证供电电压质量，在此基础上还能有效减少电网运行维护的资金，提高整体供电系统的运行效率，并通过发电厂与变电站的无功电压进行有效控制和平衡，进一步实现优化目标，促进电力系统的可持续发展。

参考文献：

[1]唐悦.电力系统无功电压调控分析[J].电子元器件与信息技术,2019,3(05):84-87.

[2]张艳艳. 电力系统无功电压控制分区方法的研究[D].华中科技大学,2017.