综述电网运行方式综合管理

【摘要】本文通过对四川茂县牧区电网运行管理现状分析，主要从电网运行方式管理和电网无功电压管理做了分析研究，并制定了优化牧区电网电压相关措施。通过对目前四川茂县牧区电网主网架结构的分析，提出了解决影响地区电网稳定运行的方案。通过分析该地区电网无功电压管理现状，结合目前在电力领域无功电压管理的工作，制定了旨在提高地区电能质量的管理规定和考核办法。

【关键词】运行方式；无功电压

1.引言

电网电压偏高的现象一直在四川茂县牧区存在，电压合格率落后于其他地方。该地区电网(其中牧区电网)受结构比较薄弱，单线单变串联供电多，而且长线路、轻负荷等的影响，电压偏高的现象非常明显，尤其是在红房子电站机组停运后，牧区各地方单独一个电网运行时。下面我们来分析电压偏高的原因和解决方法。

2.电网存在的无功功率

2.1 无功功率在变压器上的损耗

我们可以画出变压器的等效电路图如图1-1所示：

在它的无功功率损耗中（励磁支路损耗和绕组漏抗中的损耗），即：

（1-1）

空载电流乘以的百分值基本生等于励磁支路损耗的百分值，约为百分之一到百分之二；如果当变压器满载时，短路电压的百分值基本上等于绕组漏抗中损耗的百分值，大约为百分之十[1]。那么在哪种情况下可以忽略不计呢？对一台变压器或一级变压的网络而言，满载时变压器的无功功率损耗约为它额定容量的百分之几；若对多级电压网来说，变压器的无功损耗就非常可观了（如果以一个五级的变压网络为例的话，设电厂中升的电压，网络中的、、降压给客户，计算结果如表1-1所示。由此可见，系统中变压器的无功功率损耗的比例占地相当大，与有功功率损耗进行比较的话，它要大得多。

2.2 输电线路中的无功功率损耗

输电线路∏型的等效电路图如图1-2，电抗中（串联线路）的无功功率损耗与所通过的电流平方成正比 如式1-2：

（1-2）

线路电容的充电功率与此电容的电压的平方成正比如式1-3：

（1-3）

无功功率在线路中的总损耗为：

（1-4）

一般电压小于等于的架空线路的充电功率很小，基本上都是消耗无功功率的。线路的电压大于等于时，此时传输功率比较大，电抗中无功功率地消耗将大于电纳中生成的无功功率，此时该线路为无功负载，当线路传输的功率比较小时，电纳中生成的无功功率除了与电抗中的损耗抵消一部分后仍有多余，这时的线路就成为了无功电源。

3.四川牧区电网概况

四川茂县牧区的电网主要由马塘、三家寨、龙日坝、安曲、阿坝变电所，红叶、米亚罗水力发电电站，若干个小型水力发电站组成。主要向阿坝等地供电，由于是牧区，工业用电几乎没有。主要是牧民的平常生活所需的电能使用，用电的负荷并不高。牧区的特点是地广人稀，造成了输电线路较长，电网网络接线和网内线路长路详见图2-1。电抗器也没有在电网内普遍安装。

牧区电网的供电主要是来源于红房子电站，由于红房子电站装机容量比较大(3×30MW)，且机组的进相能力非常好，所以牧区电网内电压偏高，使电网中存在安全隐患的几率比较大。

4.对牧区电网电压偏高的分析

(1)前面我们已经介绍了电网中的无功功率并给出了计算式和等效电路图。输电线路的电纳B可以表示为：

（3-1）

由式3-1知电纳随着输电线路长度变长而变大。

电纳越大（线路越长），线路的输送功率小于线路的自然功率，线路就会把无功到送给电源，引起电压大于正常的范围[2]。在电网中，网架结构薄弱是造成电压偏高的基本原因。

(2)三家寨下面的小水电站跟电网一起运行期间，由于地方的小水电机组没有进相的能力，所以对无功的调节很不利。只能依靠有进相的大水电机组来调节，调节手段不够多，效果不明显而且没有连续性。

(3)四川牧区电网负荷带有冷负荷的性质，夏季和冬季的负荷差很大。夏季，受四川的气候影响，取暖负荷基本上为零，雨水充足导致小水电站发电量增加，一般电网末端负荷在2000～4000kW左右，深夜的时候还向发电系统倒送电；冬季天气变冷，取暖负荷明显上升，河水都结冰了，小水电站不能发电，全靠大电站来支撑，负荷在20～35MW左右。负荷比夏天大的多。

(4)由于农村电网的改造资金很少，电网建成运行后没有资金去改善(加装电抗器)[3]；牧区的用电量增长的幅度不大，所以建设电网的步伐很缓慢，在运行方式上无法做到灵活多变。

5.四川牧区电网电压偏高解决办法

(1)近期采取的措施是加装电抗器。长距离输电线路需要有无功补偿，常用的补偿设备是电抗器，电抗器是补偿输电线路对地电容的充电功率，从而来抑制工频过电压。电抗器的容量要根据实际的线路长度和过电压限制的水平来选择，它的补偿度(电抗器容量除以线路充电功率)一般不低于60为好。

(2)远期采取的措施是尽量加快电网网络建设，从本质上改善牧区电网单线串联供电的情况。改善电网基本结构，从而使电网运行方式变的灵活。在电网发展中消除高电压现象以降低不安全的威胁。

(3)利用地理优势大力发展四川牧区的旅游产业，招商引资发展工业，来增大用电量。

6.电网运行方式管理

电网运行管理包括运行方式的编制与管理、负荷管理、设备检修管理、无功电压管理、低频减载装置管理、继电保护及自动装置管理等。本文根据四川茂县牧区电网现存的主要问题，对无功电压和负荷管理方面制定了规定。

6.1 无功电压管理

(1)地方电网调度主要负责本地区电网的电压、无功管理，以保证电压的质量。

(2)凡装有电压监测器的变电站，应认真对该仪表进行维护，并确保其正常运行，未经当值调度员的许可，不得将电压监测器退出运行。

(3)对设有电压监视点的变电站的值班人员，要求他们认真监视变电站电压的变化，若发现电压偏差值超出规定的数值时，应立即向地调值班调度员报告情况，根据调度员的命令切实做好无功补偿装置和有载调压变压器分接开关的调整，使电压恢复至允许范围之内[4]。

(4)接有长距离输电线路的变电站，如发现母线电压异常升高，应尽快查明原因，报告地调值班调度员并根据调度指令进行处理。

(5)地调应定期分析电网潮流和电压的变化，据此调整主变压器分接开关及运行方式，从而改善电压质量，提高经济运行水平。

(6)按期绘制地区电网代表日潮流图，代表日为每月15日，潮流图中应标明主变压器分头位置，主变各侧有无功负荷、主要联络线潮流和各级母线电压值，以及当日电网的实际结线方式。应于每月25日前把潮流图上报到调通中心。

(7)对因系统原因长期不需要运行的无功装置，在能保证电压合格的情况下，每季度投入一定的时间，运行设备，对其进行试验。

6.2 负荷管理

(1)编制运行方式就是负荷管理工作要做的，若要确保电力系统安全经济运行就要做好负荷管理。

(2)负荷管理人员应于每日11时前将本地区次日的预计负荷曲线，日供电量报调通中心，逢节日应在节前三日提出节日至节后一日的预计负荷曲线。

(3)负荷管理人员应按时收集以下资料：

1)地区及大用户的代表日24小时负荷及电量。

2)地区及大用户的节日24小时负荷及电量。

3)地区每日的负荷率、每月的平均负荷率。

4)地区及大用户具有代表的特殊小时及日功率的因数，月平均功率的因数。

5)用户无功补偿所需的容量，用户对用电的性质以及对需要用电的要求。

6)大负荷用户的月度、季度、年度生产计划以及其对设备的检修计划[5]。

(4)加强负荷分析是搞好负荷管理的中心环节，负荷分析应进行下列工作：

1)从总负荷中分析出用户用电、网损率的比例和地区功率因数的变化规律。

2)从用电负荷中分析出各大厂矿生产用电和生活用电的比例。

3)从生产用电中分析出各行业的用电特性及规律。

4)分析对负荷造成影响的气候和季节因数[6]。

5)调查并深入了解事故发生后对用户造成的影响。

7.结语

随着国家电网的发展，越来越多的地方都在对电网进行优化，使各个环节电压都满足国家规定，减少发生严重事故的几率。减少电能在传输过程中的损失。这就需要对整个电网的结构和运行方式进行科学的合理的安排，研究不同地区不同的运行方式对于电力系统安全、经济、优质运行具有重要意义。

参考文献

[1]何仰赞,温增银.电力系统分析第三版[M].武汉:华中科技大学出版社,2007.

[2]孟祥萍,高蟋.电力系统分析[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]姜宁,王春宁,董其国.无功电压与优化技术问答[M].北京:中国电力出版社,2006.

[4]王守相,王成山.现代配电系统分析[M].北京:高等教育出版社,2007.

[5]盛万兴.农网全网无功优化与补偿模式[J].农村电气化,2011(8):16-18.

[6]高孟平.切实做好电网运行方式的安排和管理[J].云南电业,2010(12):34-39.

作者简介：李志兰（1983—），女，四川自贡人，大学本科，助理工程师，研究方向：方式管理、无功电压管理。