2019電氣工程師基礎(chǔ)知識(shí)備考資料：變電站電壓無功控制分析

電壓無功VQC

介紹了變電站電壓和無功控制的方法和調(diào)控原則，以及電壓無功自動(dòng)控制裝置的原理以及應(yīng)用。前言

隨著對供電質(zhì)量和可靠性要求的提高，電壓成為衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行具有重大影響。無功是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素，保證電壓質(zhì)量的重要條件是保持無功功率的平衡，即要求系統(tǒng)中無功電源所供應(yīng)的無功功率等于系統(tǒng)中無功負(fù)荷與無功損耗之和，也就是使電力系統(tǒng)在任一時(shí)間和任一負(fù)荷時(shí)的無功總出力與無功總負(fù)荷保持平衡，以滿足電壓質(zhì)量要求。

1、電壓控制的方法和原則

變電站調(diào)節(jié)電壓和無功的主要手段是調(diào)節(jié)主變的分接頭和投切電容器組。通過合理調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組，能夠在很大程度上改善變電站的電壓質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無功潮流合理平衡。調(diào)節(jié)分接頭和投切電容器對電壓和無功的影響為：上調(diào)分接頭電壓上升、無功上升，下調(diào)分接頭電壓下降、無功下降;投入電容器無功下降、電壓上升，切除電容器無功上升、電壓下降。

變電站電壓無功管理調(diào)控原則如下：

1.1變電站電壓允許偏差范圍為：220kV變電站的110KV母線:106.7～117.7kV;220kV、110kV變電站的10kV母線10.0～10.7kV。

1.2補(bǔ)償電容器的投退管理原則：以控制各電壓等級(jí)母線電壓在允許偏差范圍之內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)無功功率就地平衡為主要目標(biāo)，原則上不允許無功功率經(jīng)主變高壓側(cè)向電網(wǎng)倒送，同時(shí)保證在電壓合格范圍內(nèi)盡量提高電壓。一般情況下：峰期應(yīng)按上述要求分組投入電容器組，谷期應(yīng)按上述要求分組退出電容器組。

2、電壓無功自動(dòng)控制裝置的特點(diǎn)

過去老式變電站通常是人工調(diào)節(jié)電壓無功，這一方面增加了值班員的負(fù)擔(dān)和工作量，另一方面人為去判斷、操作，很難保證調(diào)節(jié)的合理性。隨著用戶對供電質(zhì)量要求的不斷提高和無人值班變電站的增多，由人工手動(dòng)調(diào)節(jié)電壓無功的方式已不能適應(yīng)發(fā)展的需要，所以利用電壓無功自動(dòng)控制裝置是實(shí)現(xiàn)電壓和無功就地控制的最佳方案。

VQC可以自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的一次接線方式、運(yùn)行模式，并根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式和工況以及具體要求，采取對應(yīng)的優(yōu)化措施，使電壓無功滿足整定的范圍。同時(shí)VQC具有豐富的閉鎖功能，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且用戶可以根據(jù)需要靈活配置相關(guān)遙信作為閉鎖信號(hào)。對于電容器組的投切，用戶可以自行定義投切的順序。

3、VQC的控制策略

VQC根據(jù)低壓側(cè)電壓和無功的越限情況，將控制策略劃分為不同區(qū)域，在各個(gè)區(qū)域內(nèi)采取相應(yīng)的控制策略。除了常規(guī)控制模式，一般采取電容器優(yōu)先模式，在實(shí)施調(diào)節(jié)策略之前，VQC根據(jù)給定的參數(shù)預(yù)測調(diào)節(jié)的結(jié)果，如果調(diào)節(jié)后會(huì)造成低壓側(cè)無功/功率因數(shù)越限、低壓側(cè)電壓越限，則后臺(tái)VQC會(huì)調(diào)整動(dòng)作策略或不動(dòng)作。

當(dāng)電壓越上限，無功正常/功率因數(shù)正常時(shí)：下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則切除電容器;電容器優(yōu)先模式：切除電容器，若切電容器會(huì)導(dǎo)致無功/功率因數(shù)越限或者無電容器可切，則下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強(qiáng)切電容器。當(dāng)電壓越上限，無功越上限/功率因數(shù)越下限時(shí)：下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則切除電容器。當(dāng)電壓正常，無功越上限/功率因數(shù)越下限時(shí)：電壓未接近上限時(shí)，投入電容器，若無電容器可投，則不動(dòng)作;電壓接近上限時(shí)，如果有可投的電容器則下調(diào)分接頭，否則不動(dòng)作。當(dāng)電壓越下限，無功越上限/功率因數(shù)越下限時(shí)：投入電容器，如果投電容器會(huì)導(dǎo)致無功/功率因數(shù)反方向越限或者無電容器可投，則上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強(qiáng)投電容器。當(dāng)電壓越下限，無功正常/功率因數(shù)正常時(shí)：上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則投入電容器;電容器優(yōu)先模式則投入電容器，如果投電容器會(huì)導(dǎo)致無功/功率因數(shù)越限或者無電容器可投，則上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強(qiáng)投電容器。當(dāng)電壓越下限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時(shí)：上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則投入電容器。當(dāng)電壓正常，無功越下限/功率因數(shù)越上限，電壓未接近下限時(shí)，切除電容器，若無電容器可切，則不動(dòng)作;電壓接近下限時(shí)，如果有可切的電容器則上調(diào)分接頭，否則不動(dòng)作。當(dāng)電壓越上限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時(shí)切除電容器，若切電容器會(huì)導(dǎo)致無功/功率因數(shù)反方向越限或者無電容器可切，則下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強(qiáng)切電容器。當(dāng)電壓正常，無功正常/功率因數(shù)正常時(shí)，中壓側(cè)越上限，下調(diào)分接頭;中壓側(cè)越下限，上調(diào)分接頭;中壓側(cè)電壓正常則不動(dòng)作。

4、VQC的應(yīng)用效果及問題

VQC的應(yīng)用，對保證電網(wǎng)良好的電壓質(zhì)量、優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面發(fā)揮了較大的作用。和傳統(tǒng)的調(diào)壓方式相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：按“逆調(diào)壓”進(jìn)行電壓調(diào)整，提高電壓合格率;平衡無功、使無功潮流合理，達(dá)到降損節(jié)能的目的;大大減小了運(yùn)行人員日常調(diào)整電壓、投切電容器組的工作量。但由于硬件問題、設(shè)備工藝、功能問題以及受系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變等問題，VQC有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或者拒動(dòng)，需要人工進(jìn)行電壓和無功的調(diào)節(jié)，有時(shí)甚至?xí)绊懻５脑O(shè)備運(yùn)行。隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的改進(jìn)以及運(yùn)行管理水平的不斷提高，VQC將更廣泛的應(yīng)用于各級(jí)變電站中，為復(fù)雜電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的保障。