朱永佳
（浙江省电力试验研究所，浙江杭州310014）
关键词：春节；高电压；发电机进相；并联电抗器春节期间电网高电压问题是浙江电网新的研究课题之一。近几年来我省春节高电压问题相当突出，为了提高电网运行的电压质量，从系统实际情况出发，对春节特殊运行方式进行详细理论计算分析，主要采取发电机进相、在220kV电网中加装并联电抗器、停运500／220kV线路、调整变压器分接头位置等一系列降压措施，以满足电压要求。通过大量的潮流电压分析计算，表明浙江220kV电网春节期间轻负荷方式下的电压水平和无功配置情况，并分析了系统发电机进相容量和并联电抗器感性无功补偿容量，为提高我省电网电压质量，进一步加强电网无功管理，实施无功补偿容量提供了理论依据。
1电网概况
到2001年底，浙江220kV及以上电网装机总容量为12384．1MW（包括华东直调的新安江、富春江水电厂和天荒坪抽水蓄能电站），其中火电8554．4MW，水电3529．7MW（含天荒坪电站），核电300MW。220kV线路190回，总长度约为6072．42km（不包括省际联络线），220kV系统共有充电功率820Mvar；500kV线路18回，总长度1798．88km（省际联络线仅统计浙江段），500kV系统共有充电功率1979Mvar；220kV变电所75座，主变132台，总容量17996．5MVA；500kV变电所5座，主变10台，总容量7250MVA。500kV线路高抗有2组，瓶窑变和双龙变各为150Mvar；500kV低压电抗器共有27组，每组容量均为45Mvar；220kV并联电抗器共有40Mvar，金华变和跃新变各20Mvar。
浙江省电压考核标准为：电厂和500kV变电所电压范围为220～242kV，220kV变电所为214～236kV，同时日电压波动幅度不得超过额定电压的5％。
2电网计算结果及分析
以2001年底浙江电网作为计算分析网络。从近几年的运行实绩来看，春节期间是全年负荷最低水平，全省最低负荷均处于2000MW左右，如2000年春节全省统调最低负荷为2297MW，2001年调最低负荷为1823MW。本次计算考虑春节运行方式时的网供负荷按2300MW计，全省发电出力与有功负荷基本平衡，负荷功率因数按0．95、0．96和0．97等3种条件进行计算分析。
2．1发电机组不考虑进相运行
为了暴露春节期间电网的高电压问题，首先对系统发电机组不考虑进相运行的方式进行计算分析。计算条件为：投入500kV主变低压电抗器共27组，容量为1215Mvar，投入现有的220kV主变低压电抗器40Mvar，发电机组的功率因数控制在0．99，根据计算得出，负荷功率因数在0．95～0．97范围，全网电压超标问题非常严重，主要厂站的220kV母线电压在242～255kV之间，500kV母线电压在534～565kV之间，这就说明，系统在轻负荷高力率运行时，有大量的无功功率需系统吸收，否则，电网出现高电压将会成为一种不可控的严重现象。
为了说明电网的无功电压问题，对系统发电机组不发无功功率的情况也作一分析。假如运行机组只发有功功率，不发无功功率，通过计算得知，全网高电压问题没有上述方式那么恶劣，当全省220kV主变负荷功率因数达到0．95时，电压基本满足要求，但是当负荷功率因数大于0．95时，系统高电压情况还是普遍存在，尤其是浙南220kV电网电压均超过了238kV。
从而可说明二点，第一，负荷功率因数是影响电压的重要因素之一；第二，高力率运行即使发电机不发无功功率，系统仍有无功功率过剩，导致电网电压水平超标。为此，不仅要减少无功电源的无功出力，还要增加系统吸收无功的能力，以满足系统电压要求。
2．2发电机进相运行基础上的补偿分析
发电机进相运行是吸收无功功率的经济而有效的降压措施。近几年，我省绝大多数电厂的机组都已采用了进相运行方式，然而进相容量受到机组运行方式限制，再则从电网安全稳定角度出发，运行机组不可能均处于进相状态，更何况春节期间电网实际运行机组台数不多，能进相的机组就更有限，这样仅靠进相单一手段很难保证实际电网的电压要求。为此必须增加主网的调压手段，即在220kV系统中增装并联电抗器，以提高系统降压能力，满足电网的电压要求。下面对不同进相方式下的补偿容量进行计算分析。
3发电机进相补偿分析
3．1进相方式一补偿分析
方式一进相情况：全省机组总进相量为170Mvar，其中北仑电厂和嘉兴电厂各进相50Mvar，镇海、台州和半山电厂各进相20Mvar，新安江电站进相10Mvar，不进相的机组发电功率因数控制为0．99。
通过计算得出，在进相170Mvar方式下，当负荷功率因数控制到0．95，高电压有所缓解，其中嘉兴地区电压满足了要求，但其余地区220kV母线电压仍超上限，需增补并联电抗器40Mvar，增补的地点分别在天台变、丽水变2个220kV变电站。全省负荷功率因数达到0．96的条件下，补偿容量为100Mvar，增补的地点分别在天台变、丽水变、楠江变、城西变、慈湖变5个220kV变电站。而负荷功率因数为0．97，本省电网仍处于高电压状况，所有220kV母线电压都超上限，电压最高为台州电厂，达248．5kV，此时需增补并联电抗器160Mvar，增补的地点分别在天台变、临海变、跃龙变、方岩变、丽水变、慈湖变、乐清变、城西变8个220kV变电站。通过增补感性无功容量后，主网母线电压均满足要求。
3．2进相方式二补偿分析
方式二进相情况：全省机组总进相量为270Mvar，其中北仑电厂进相120Mvar，镇海、台州、半山、温州、紧水滩和长兴电厂各进相20Mvar，嘉兴电厂进相30Mvar，不进相的机组发电功率因数控制为0．99。
经计算，系统进相运行后，负荷功率因数为0．95，全网电压满足要求；而当负荷功率因数高于0．96时，台州、丽水和温州地区电压仍偏高，镇海电厂附近的变电站母线电压也会出现电压偏高问题。从全网来看，浙北电网，由于长兴电厂进相运行，嘉兴电厂进相量相应可减少，电压也均能满足要求；浙南电网，由于台州、温州和紧水滩电厂均有一台进相运行，高电压问题也得到了一定的控制，母线电压均控制了242kV以下，但超标问题仍然存在，需要进行无功补偿。
经补偿分析计算，全省负荷功率因数达到0．96的条件下，在天台变和乐清变各装设20Mvar并联电抗器，增补容量共为40Mvar；全省负荷功率因数达到0．97的条件下，分别在天台变、临海变、城西变、楠江变各装设20Mvar并联电抗器，增补容量共为80Mvar，这样全省主网电压均可满
足要求。该方式由于紧水滩电厂采取了进相运行，丽水变没有考虑增补并联电抗器，其母线电压也满足要求；从中也不难看出紧水滩机组进相对丽水变母线的降压作用。
3．3进相方式三补偿分析
方式三进相情况：全省机组进相容量达410Mvar，该方式着重考虑北仑电厂进相能力，按2台机运行，且2台机均能进相运行，每台机按有功出力为300MW，相应进相容量按160Mvar计，镇海、台州和半山各进相20Mvar，嘉兴电厂各进相30Mvar，不进相的机组发电功率因数控制为0．99。
该进相方式由于北仑电厂进相容量比较大，系统整体降压效果也非常显著，大部分地区母线电压都能降至合格水平，但是台州、丽水、温州以及金华等地区还存在母线电压超标现象，当负荷功率因数高于0．96，最高是临海变，母线电压高达240kV。计算结果看出，北仑电厂进相运行可以缓解系统高电压状况，但解决不了浙南局部地区的高电压问题。这也说明全网无功功率应从分层分区平衡来考虑，才能保证系统的电压质量。
经电抗器补偿计算，全省负荷功率因数达到0．96的条件下，在丽水变增补感性无功容量20Mvar；全省负荷功率因数达到0．97的条件下，分别在天台变、城西变和丽水变各装设20Mvar并联电抗器，增补容量共为60Mvar，这样全省主网电压均可满足要求。
综上计算说明，发电机进相运行既经济，降压效果又比较显著，继续深入开展系统进相工作是非常有意义的。然而浙江电网在目前的机组进相条件下，不能完全解决电网高电压问题，必须增加主网的调压手段。对于目前高电压问题最突出的浙南电网进行增补并联电抗器，不同条件下的补偿容量为20～160Mvar，降压幅度为2～9kV，其降压效果较为明显，从而满足电压要求，并提高了系统的调压能力。
4考虑发电机进相运行的同时停运部分500／220kV线路
由于增装并联电抗器不仅投资大，而且还要受变电站场地的限制，所以真正要落实到现场发挥作用需要经费和时间，从实际情况考虑，短期内难以实现增补大量低压电抗器，只能逐步进行
补偿，来吸收系统剩余无功，对于春节期间低负荷高力率运行方式，还可以采用发电机进相的同时停运部分500／220kV线路的措施，减少线路的充电功率，以遏制全网春节期间的高电压。下面对前述的3种进相方式即总进相容量为170Mvar、270Mvar和410Mvar，全省负荷功率因数为0．97，配合接线路的降压措施进行计算分析。计算中停运的线路选择潮流较轻的线路，保证电网的安全稳定性。
（1）经计算得出：当系统机组进相容量为170Mvar，停运一条500kV线路（北仑港－兰亭线）和九条200kV线路（富春江－雅致线、临海－方岩线、双龙－丽水线、天台－东阳线、台厂－临海线、紧水滩－丽水双回线、台厂－温厂线、温厂－城西线），或者停运3条500kV线路（北仑港－兰亭线、兰亭－双龙线、福州－双龙线）[1][2]下一页
