关键词：变电站；电压；调整
Keywords：substation;voltage;regulation
电压做为电能质量的主要指标之一，对电网稳定及电力设备安全经济运行，对工农业生产及人民生活都有着直接影响。随着电力系统规模扩大与电网运行工况的变化，并基于用户对电压稳定的要求，一般会对系统有广泛影响的枢纽点电压进行控制。500kV变电站作为电网的重要枢纽点，网（省）调给定电压设定值，以便加以监视与控制，以协调各地区的电压水平。
1电压调整方式
为使各处电压控制在合格范围，各级调度给一些有调控能力的厂、站下达电压曲线，凡由各级调度下达电压曲线的各级母线电压，均应按下达的电压曲线进行监测、调整。调压即是电压曲线标准上实现无功功率的产、供、销平衡。供不应求时电压偏低，其极限状态会引起电压崩溃，危及整个电网的安全稳定；供过于求，电压偏高，极限状态会缩短电气设备寿命甚至烧毁设备。
由于整个系统每个节点的电压都不同，用户对电压要求也不同，因此，电压调整比频率调整更加复杂。调压方式有如下3种：
a.逆调压在控制点调整电压，使其在高峰负荷时的电压高于低谷时的电压，要求高峰时段按照电压曲线的上限调整，低谷时段则控制在电压曲线的下限运行。
b.顺调压控制点电压调整为高峰负荷时的电压低于低谷负荷时的电压。
c.恒调压任何负荷时控制点电压基本保持不变，一般保持电压高于标称电压的2％～5％。
作为电网主网架枢纽变电站的500kV变电站，一般作为电压监视点和电压调整点，由于对电压质量要求高，供电线路较长，负荷波动较大，一般按照逆调压方式进行电压调整。
2调压手段
在电力系统中最常用的调压手段是：改变发电机电压（调整无功出力）；改变变压器分接头；改变并联的无功电源（并联电容器、高抗、低抗、调相机）进行电压调整。河北省南部电网现有的几座500kV变电站的调压措施包括改变主变分接头，改变并联的无功电源（并联电容器、高抗、低抗）。
2.1改变变压器分接头位置
目前，500kV电网是我国的最高电压层，传输的功率在全网总容量中占有很大比重，需要实现无功功率补偿和电压调节能力的分层平衡，以获得相应的技术及经济效益。
作为连接2个系统的联络变压器，原则上不应承担电压层交换大量无功功率的任务。但是，由于电网建设的阶段性，以及在实际运行中电力系统会遇到各种运行方式的变化等原因，为维持系统安全和电压质量，往往需要通过改变联变的分头来改变无功潮流的分布，或通过全面降低（抬高）联变的分头来改变整个电压层面的无功平衡水平，达到改善系统电压质量，维持系统安全稳定的目的。
用联变分头调压的基本原理介绍如下。
2.1.1决定线路无功潮流的主要因素
联变两侧示意见图1。
图1中所示线路首端电压U1=U1∠0°，线路末
线路首端电流的无功为虚部与U1的乘积，即Q1=U1(U1-U2cosα)/x。
在电力系统中，一般α很小，可以近似认为cosα=1，则Q1=U1(U1-U2)/x。
可知线路上无功的流动由线路两端的电压差决定，其大小与电压差成正比，与线路的电抗成反比，流动方向是从电压较高端流向电压较低端。
若认为U1的标幺值为1，则无功的标幺值为
（U1-U2）/x
若电压差改变ΔU，则无功变化为：
ΔQ=ΔU/x（1）
2.1.2改变变压器分头对无功和电压的影响
图2为1台联络变压器的简化结构，它联络500kV和220kV系统。500kV系统和220kV系统都可以等值成1个大电源和1个阻抗的串联。
联变结线等值电路见图3。图3中阻抗为折算后的值，假定R≤X，同时不考虑线路上的无功损耗，即全线路潮流都为P-jQ，实际与送受端系统负荷特性有关。
若变压器变比增加Δn倍，则相当于E1与E2之间的电压差改变Δn倍。
根据（1）式，可得线路无功的变化值：
ΔQ=Δn/（X1 X2）（2）
设由于变压器变比改变Δn而引起高、低压侧电压变比分别为ΔU1和ΔU2，则
由（2）、（4）式可得出低压侧电压变化：
ΔU2=Δn-X2（X1 X2）（6）
若增大联络变压器变比，即改变Δn，则流过联络变压器的无功变化值ΔQ≈Δn/（X1 X2），无功的方向从低压侧指向高压侧，反之亦然。
若增大联络变压器的变比，高压侧电压升高值为ΔU1=ΔnX1（X1 X2），低压侧电压降低值为ΔU2=-ΔnX2（X1 X2），可见改变变压器变比，大系统侧（X小）电压变化较小，小系统侧（X大）电压变化较大。
2000年11月，500kV蔺廉线做系统调试前，蔺河侧开关在断开位置，由于500kV电压高，500kV廉州站在投入35kV电抗器后将主变分接头由8调至7位置，当时500kV有功308MW、无功93MV·A，调整后500kV电压由523kV下降为521kV，220kV电压由232.3kV上升为233.3kV。
在当时500kV系统较小的情况下，利用主变分接头调整的特性，在一侧系统很大，另一侧系统很小的情况下，调整小系统的电压效果较好的特性得到了充分应用。
2.2并联电抗器
500kV线路往往很长，同时采用分裂导线，线路分布电容显著增大，造成流过线路的容性电流增大。而且如果线路处于空载状态，所产生的容性电流导致电压分布不均匀，在线路末端会产生高的过电压，同时造成大量功率损耗，这就是所谓的容升效应。
由于空载线路的工频容抗XC大于工频感抗XL，因此在电源电势E的作用下，线路中的电容电流在感抗上的压降ΔUL使容抗上的电压UC高于电源电势，UC=E ΔUL，即空载线路电压高于电源电压。为限制工频过电压升高，采用并联电抗器补偿导线电容和吸收电容无功功率，以达到均压目的。
例1.2000年12月，500kV蔺河变电站高抗检修未投运，蔺廉线负荷310MW，500kV廉州主变负荷270MW，500kV廉州变电站主变检修，在拉开廉州主变500kV开关后，廉州侧母线电压升至555.8kV，为防止设备绝缘损坏，及时将主变恢复运行，恢复运行后电压为521.4kV。
例2.2000年11月，在500kV廉州侧不带500kV蔺廉线高抗做系统调整试验，在进行三相开关合闸后单相跳合跳试验时，蔺河侧瞬时电压最高为1120kV，过电压2.2倍，终止了试验项目。
在实际运行中，当线路中传输很大的有功负载时，即使不装电抗器，沿线路的电压也会自然地趋向均匀。但任何电网都有可能在轻载、接近空载或空载下运行，因此装设并联电抗器是非常必要的，现在500kV变电站电抗器设计由刀闸接入线路，随线路开关投退，保证了在高抗故障情况下线路开关跳闸，线路不会产生过电压。在高抗检修，线路不带高抗运行时，在运行方式上要考虑线路轻载时末端过电压的问题。
2.3低压并联电容器、电抗器
断路器投切无功补偿装置的基本结构见图4，它是利用断路器来实现电容器、电抗器的投切。特别是对于电容器，由于其投切时的暂态过程比较严重，为限制投入产生的涌流，一般在电容器前面串联1个电抗较小的电抗器；同时此电抗器与电容器组成串联谐振滤波器，以消除系统特征谐波。
另外，由于Q=U2/XC，当连接点电压下降时，它所产生的无功功率将减少，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降，这说明断路器投切无功补偿装置的调节性能比较差，为此一般采用多组等容量的安装方式来改善其调节性能。
现500kV保北变电站有40MV·A并联电容器组3组，45MV·A并联电抗器3组，每投切1组电容器或电抗器500kV电压变化0.5kV，220kV电压变化1～1.5kV，35kV变化1kV左右。
3调压手段的比较
在电力系统中，500kV变电站作为电压监视点和控制点，宜根据电压曲线采用投切电容器、电抗器，并且电容器、电抗器投入不碰头的方式进行电压调节，在进行调节过程中，应监视低压380V电压，当380V电压太高或太低后将会影响变电站站内设备的正常运行。高压并联电抗器应随线路进行投退。作为连接2个系统的联络变压器，由于500、220kV2个系统容量均很大，系统日负荷变化比较大，宜将主变分接头稳定在1个位置，不宜作为日常的调压手段，在春灌前后或夏季大负荷到来时，根据系统情况，将主变分接头进行适当调节，改变系统无功分配，会有利于日常电压的调整。
4结束语
做为500kV变电站值班员，应根据上级下发的电压曲线，按照电压调整的方式，运用现有的调压手段及时准确地进行电压调整，保证电压在合格范围。当运用本变电站调压手段不能保证电压在合格范围内时，应及时向上级调度汇报，采取其他调压手段保证电压质量合格。
安防之家专注于各种家居的安防,监控,防盗,安防监控,安防器材,安防设备的新闻资讯和O2O电商导购服务，敬请登陆安防之家：http://anfang.jc68.com/
