６ 文章编号：１００６～３４８Ｘ（２０１０）０５—０００６—０４ 江西电力第３４卷２０１０年第５期 江西电网无功平衡与调压计算分析 李峥山，熊建华 （江西省电力调度通信中心，江西南昌 ３３００２９） 摘要：根据江西电网结构特点，分东、西、南、北、中５个区，进行了无功分层分区平衡计算，分析了江西电网无功补 偿的现状和充裕度。利用四种负荷水平，对江西电网常见运行方式进行了调压计算。进而揭示了江西电网电压无功 运行的特点。大负荷方式下，全网无功基本平衡，但分布不均衡；低电压问题逐步缓解，但末端地区在特殊方式下，低 电压问题仍可能发生；高电压问题越来越突显，已成为调压的主要矛盾。 关键字：电网：无功；调压 中图分类号：ＴＭ７４４ 文献标识码：Ａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｂａｌａｎｃｅ ａｎｄ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ＬＩ Ｚｈｅｎ—ｓｈａｎ，ＸＩＯＮＧ Ｊｉａｎ—ｈｕａ （Ｊｉａｎｇｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐａｔｃｈ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｈｃｎａｎｇ ３３００７７，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｊｉａｎｇｘｉ ｇｒｉｄ ｉｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｉｖｅ ａｒｅａｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｍａｒｇｉｎ ｏｆ Ｊｉａｎｇｘｉ ｇｒｉｄ ａｒｃ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｕｎｄｅｒ ｎｏｒｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｏｕｒ ｌｏａｄｓ ｔｏ ｒｅｖｉｅｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｊｉａｎｇｘｉ ｇ．ｄ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｌｏａｄ，ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ａｎｄ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｗｉｌｌ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｓｐｅｃｉａｌ ｍｏｄｅ ｉｎ ｅｎｄ ａｒｅａｓ ｗｈｉｌｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｓｅｖｅｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ；ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ Ｏ 引言 无功分层分区平衡，是保证电压质量的关键。 区域无功不足，易发生低电压问题；区域无功过剩， 易发生高电压问题。同时，电网电压与电网结构、电 １．１ ５ｏｏ ｋＶ电网无功补偿 随着５００ ｋＶ电网逐步成为江西电网的主网架， ５００ ｋＶ电网无功平衡情况对江西电网的影响越来 越大。 ２０１０年．江西电网５００ ｋＶ变电站达到１４座 网负荷、运行方式直接相关。 （含１座开关站），主变压器２０台，总变电容量１ ５２５ 万ｋＶＡ。装设低压电容器１５组，总容量１３４．８８万ｋＶａｒ， 占总变电容量的８．８％。这一比例虽然不到ｌ０％，但 考虑到大部分５００ ｋＶ主变压器处于轻载状态，５００ ｋＶ 电压偏高，低压电容器补偿基本满足需要，待主变压 ｌ江西电网无功平衡 近年来，江西电网得到跨越式发展，无功补偿情 况总体有了较大改善，但局部不足的情况依然存在。 同时随着网架加强，线路充电功率过剩现象逐步凸 现。本节就上述２个问题对２０１０年江西电网无功 平衡的情况进行分析。 收稿日期：２０１０—０７—１２ 器负载率提高后，可逐步增加低压电容器补偿。 ２０１０年，江西电网共有５００ ｋＶ线路３７条，总 长度约２ ９７３ ｋｍ（江西电网与华中电网联络线按一 作者简介：李峥山（１９６９一），男，高级工程师，长期从事电力系统运行方式研究工作。 江西电力第３４卷２０１０年第５期 ７ 表２江西２２０ ｋＶ电网大负荷方式受端地区无功平衡情况 ／ｋＶａｒ 半计入），充电功率约３５０．８万ｋＶａｒ。共装设并联电 抗器５３组．总容量３９６万ｋＶａｒ，其中，低抗３９组， 总容量２２８万ｋＶａｒ；母线高抗２组，容量２７万ｋＶａｒ； 线路高抗１２组，总容量１４１万ｋＶａｒ。感性无功补偿 度为１．１３，满足《电力系统电压和无功技术导则》 （以下称《导则》）的要求。但５００ ｋＶ线路传输功率 较轻，均低于自然功率，小负荷方式下，５００ ｋＶ系统 电压仍然偏高。 １．２ ２２０ ｌ【ｖ电网无功平衡 ２０１０年，江西省调直调总装机８２１万ｋＷ，最大 发电无功约５０９万ｋＶａｒ；低压电容器总容量６４３万 ｋＶａｒ，其中电力电容器４７８万ｋＶａｒ，用户电容器１６６ 万ｋＶａｒ：ＳＶＣ装置１组，最大输出无功２万ｋＶａｒ； ２２０ ｋＶ及以下线路充电功率约１８１万ｋＶａｒ；无功电 源总容量约Ｉ ３３６万ｋＶａｒ。江西电网最大供电负荷 预计为１ ０２０万ｋＷ，最大自然无功约ｌ １５４万ｋＶａｒ。 全网无功电源总容量与最大自然无功负荷之比为 １．１６，基本满足《导则》要求，因此江西电网整体不缺 少无功。 以下根据江西电网结构特点，分成中部、北部、 东部、西部、南部５个区，对江西电网进行无功平衡 分析。 １．２．１ 大负荷分区无功平衡 表１、２通过发电无功、电容器补偿、充电功率、 最大自然无功，计算出无功电源与最大自然无功的 比值，从而揭示大负荷方式江西电网无功在各分区 和重点地区的平衡情况。 表】 江西２２０ ｋＶ电网大方式无功分区平衡情况 ，ｋＶａｒ 巾部 东部 南部 两部 北部 全网 发电机无功 １５４．Ｏ４ ７８．１２ １ １８．１ １ ８９－３３ ６９．４４ ５０９．０４ 电力电容器 １４６．１４ ＩｌＯ．１６ ８６．８２ ９４．６１ ３９．８１ ４７７．５４ 用户电容器 ７５．５７ ｌ９．３６ Ｊ４．５８ ２７．７４ ２９．Ｏ１ １６６．２６ ＳＶＣ发出无功 ２．０Ｏ ２．ＯＯ 线路充电功率 ５８．８９ ３６．６５ ４Ｏ．４９ ２３．９５ ２１．１４ ｌ８１．１２ 无功电源４３４．６４ ２４４．２９ ２６２．Ｏ０ ２３５。６３】５９。４０ １３３５．９５ 有功负荷 ３３５．５０ １９３．Ｏ０ １６６．Ｏ０ ｌ９Ｏ．５Ｏ １３５．Ｏ０ １０２０．Ｏ０ 最大自然无功 ３６９．０５ ２ｌ２．３０ ２０７．５０ ２０９．５５ １５５．２５ １１５３．６５ １．１８】．１５ １．２６】．１２ ｌ＿（）３】．１６ 注：最大自然无功系根据电网结构、负荷特点、电源构成取值， 中部、东部、西部、南部、北部分别取１．１０、１ １０、１．２５、１．１０、１．１５。 注：南昌、景乐、上饶、赣州、萍乡最大臼然无功负荷系数分别取 １．０５、１．１Ｏ、１．Ｏ０、１．３０、１．Ｏ５。 １）从分区平衡看，中部、东部、南部无功电源容 量与最大自然无功之比均大于１．１５，通过控制发电 机组力率、合理投退无功补偿装置。可以做到无功平 衡；西部和北部无功电源容量与最大自然无功之比 分别只有１．１２和１．０３，存在一定的无功缺口，但通 过邻网和主网输入的无功功率，可以满足电压要求。 ２）从受端地区平衡看，中部和东部虽然整体不 缺少无功，但南昌地区是江西电网负荷中心，上饶 地区属于典型的纯受端网络，两地区负荷增长迅 速，无功电源容量与最大自然无功之比均低于ｌ，无 功缺口较大；西部无功缺口主要集中在萍乡地区，该 地区处于江西电网末端。萍乡电厂是唯一的２２０ ｋＶ 电源支撑．无功电源容量与最大自然无功之比只有 １．０２。 １．２．２小负荷方式下无功平衡分析 由于江西电网这几年快速发展，２２０ ｋＶ线路充 电功率增长迅速，但２２０ ｋＶ电网缺少感性无功补偿 装置，小负荷方式，部分地区充电功率过剩，容易产 生高电压问题。因此，在２２０ ｋＶ变电站电容器全部 退ｆ“，２２０ ｋＶ发电厂高力率运行的条件下，选取汛 期小负荷对电网无功分区平衡进行了分析．以校核 系统对充电无功的吸收，见表３、４。 表３江西２２０ ｋＶ及以下电网汛期小负荷方式无功分区平衡情况 ，ｋＶａｒ 中部东部南部 西部ｊ￡部全网 发电机无功 】】．６Ｏ ７．１Ｏ ０．ｏｏ ｌ５．４０ ６．ｏ０ ４０．１Ｏ 线路充电功率 ４１．５８ ２３．８４ ２９。６８ ｌ６．９６ １４．６８ １２６．７４ 电力电抗器 ２．８８ ２．８８ ＳＶＣ吸收无功 ３．ｏｏ ３．０ｏ 无功负荷 ４５．８３ ２１．９０ ８－３Ｏ ２７．１７ １６．８０ １２Ｏ．ｏ０ 无功损耗 ７．２９ ３．２０ ５．６５ ５．１４ ３．８５ ２５．１３ ２２０ ｋＶ无功过剩 ０．ｏ６ ５．８４ ９．８５ ０．Ｏ５ ０．０３ ｌ５．８３ ８ 表４江西２２０ ｋＶ及以下电网汛期小负荷方式 江西电力第３４卷２０１０年第５期 萍宜分地区通过５００ ｋＶ罗安双回线和２２０ ｋＶ 受端地区无功分区平衡情况 ，ｋｖａｒ １）从分区平衡来看，南部无功过剩较大，接近 １Ｏ万ｋＶａｒ；东部存在少量无功过剩；中部、西部和北 部通过控制发电机组力率、合理投退无功补偿装置． 基本可以做到无功平衡。 ２）从受端地区平衡看。南部赣州地区充电功率 过剩较严重，过剩无功接近８万ｋＶａｒ．占南部过剩 无功的８０％；东部充电功率过剩主要发生在上饶地 区，过剩无功接近６万ｋＶａｒ。 ３）小负荷情况下，适时投入５００ ｋＶ变电站低 抗，有助于缓解２２０ ｋＶ电网无功过剩现象。万安、 瑞金、井冈山电厂进相，南部充电功率过剩基本可 以缓解．贵溪二期电厂进相，东部充电功率过剩基 本可以缓解。 １．３无功平衡结论 江西电网５００ ｋＶ与２２０ ｋＶ之间基本能做到 无功分层平衡。大负荷方式下，全网无功基本平衡， 但分布不均衡，北部和西部存在少量无功缺口，受 端电网南昌、上饶、萍乡无功缺口较大。汛期小负 荷，东部、南部出现无功过剩。特别是赣州、上饶在 小水电大量上网，无功过剩较为严重；春节期间，充 电功率过剩现象更严重。 ２江西电网调压计算 根据无功平衡情况，选取夏大、夏小、冬大和冬 小等四种负荷水平对电网常见运行方式进行调压 计算，进一步揭示江西电网电压运行规律。 ２．１夏季大负荷 ２０１０年，夏季大负荷按９４ｏ＋ｊ３１ｏ万ｋＶＡ测算， 计及厂用电和线损，相当于全网用电１ ０１０万ｋＷ。 全网均衡开机，电容器基本投入的情况下，电压质 量较好．２２０ ｋＶ母线电压维持在２２５～２３２ ｋＶ之 间，均能满足《导则》要求。但是在特殊方式，低电压 情况依然可能发生，以下对夏季萍宜分受电方式和 景乐受电方式的电压情况进行了分析。 ２．１．１夏季萍宜分受电方式 袁仙线、大袁线、分下线与主系统相联。在萍电开一 机（１２５ ＭＷ）、分宜１、２期开ｌ机（１００ ＭＷ），新电开 １机、东津开１机方式下，系统电压整体保持良好。 安源主变承受了断面６３％的潮流。安源主变Ⅳ一１， 萍乡地区２２０ ｋＶ系统电压下降约９ ｋＶ。萍乡电厂 ２２０ ｋＶ母线电压只有２１５ ｋＶ，电压偏低。 ２．１．２夏季景乐受电方式 乐平ｌ台主变压器检修，景德镇电厂开两机（负 荷２７５ ＭＷ），景乐地区电压整体保持正常。但是，乐 平另ｌ台主变压器肛１，德兴２２０ ｋＶ母线电压跌落 至２０９ ｋＶ ２．２夏季小负荷 ２０１０年夏季小负荷按４ｏｏ＋ｊ１２０万ｋＶＡ测算， 计及厂用电和线损，相当于全网用电４３０万ｋＷ。全 网电容器基本退出，５００ ｋＶ变电站低压电抗器基本 投入，发电机组高力率运行，电压质量较好，２２０ ｋＶ 系统电压保持在２２５～２３２ ｋＶ之间，满足《导则》要 求。但是汛期，小水电倒送上网，易激发高电压问题， 以下作重对赣南、上饶、柘武水电大发方式进行分 析。 ２．２．１夏季赣南水电大发方式 赣南地区小水电丰富．汛期特别是低谷时负荷 很小，甚至有小水电倒送功率上网。万安、上犹江、 瑞金、井冈山电厂满发时，退出南部地区所有可退的 电容器，投入赣州、文山变电站的电抗器，南部机组 完全不发无功。赣南地区电压刚刚合格．但２２０ ｋＶ 系统电压均在２３１ ｋＶ之上，瑞金、横田变电站２２０ ｋＶ 母线电压超过２３４ ｋＶ。赣州主变压器检修，由于赣 州低抗退出，赣南地区电压进一步升高。万安电厂 进相４万ｋＶａｒ，瑞金、井冈山电厂各进相３万ｋＶａｒ． 赣南地区电压刚刚合格，但２２０ ｋＶ系统电压均在２３１ ｋＶ之上，金堂变电站２２０ ｋＶ母线电压超过２３４ ｋＶ。 ２．２．２夏季上饶水电大发方式 上饶地区小水电丰富．汛期特别是低谷时负荷 很小，甚至有小水电倒送功率上网，同时上饶地区 有多个２２０ ｋＶ电铁站，在无机车通过时，２２０ ｋＶ线 路处于充电空载状态，充电功率倒送上网。因此，上 饶地区汛期低谷负荷按接近于０考虑，投入信州变 ５组低抗，对该地区进行调压计算，结果表明：上饶 地区２２０ ｋＶ系统电压保持在２３０ ｋＶ左右。信州一 台主变压器检修，上饶地区电压进一步升高，２２０ ｋＶ 系统电压超过２３２ ｋＶ。另一台主变压器Ⅳ一ｌ，上饶 地区２２０ ｋＶ系统电压上升至２３５ ｋＶ。 江西电力第３４卷２０１０年第５期 ９ ２．２．３夏季柘武水电大发方式 柘武地区小水电丰富．汛期小水电经叶家山变 倒送功率上网，致使造成该地区偏高，调压困难。夏 季小负荷方式。柘叶线向主网倒送８万ｋＷ功率，叶 家山变２２０ ｋＶ母线电压达到２３６ ｋＶ。柘林电厂５ （或６）号进相１．５万ｋＶａｒ，叶家山２２０ ｋＶ母线电压 全网按负荷为２８０万ｋＷ考虑．水电机组除万 安和柘林开一机外。其余全停，火电机组均压出力 至最小技术出力运行，运行机组均不发无功；退出所 有可退电容器，投入所有可投电抗器。５００ ｋＶ系统 电压在５３８～５４９ ｋＶ．偏高：赣州地区２２０ ｋＶ系统电 压在２３５—２３９ ｋＶ，越上限；九江叶家山２２０ ｋＶ母线 电压接近２３７ ｋＶ，越上限。 仅下降１ ｋＶ左右，仍然不足以使叶家山２２０ ｋＶ母 线的电压合格。 ２．３冬季大负荷 冬季大负荷９３０＋ｊ３２０万ｋＶＡ，计及厂用电和线 损，相当于全网用电１ ０００万ｋＷ。全网以火电开机 为主，水电少量参与调峰。在全网电容器基本投入 的情况下，全网电压质量较好，２２０ ｋＶ系统电压在 ２２５—２３２ ｋＶ之间，均能满足导则要求。但是冬季赣 南和上饶由于小水电枯竭，在检修方式下易产生低 电压问题，以下分别说明。 ２．３．１ 冬季赣南受电方式 冬季大负荷时，赣州主变压器承担赣南断面 ７Ｏ％的潮流。赣州主变检修，瑞金电厂开２机，万安 不开机，金堂变２２０ ｋＶ母线电压只有２１５ ｋＶ；赣州 主变压器检修，瑞金电厂开１机，万安开３机，金堂 变２２０ ｋＶ母线电压只有２１４ ｋＶ。 ２．３．２冬季上饶受电方式 冬季大负荷时，５００ ｋＶ鹰信双回线承受了断 面９０％以上的潮流，５００ ｋＶ鹰信线（贵信线或贵鹰 线）检修，贵溪二期开２机，贵信线或贵鹰线（鹰信 线）Ⅳ＿１，上饶２２０ ｋＶ系统电压下降至２０８～２１５ ｋＶ。 ２．４冬季小负荷 冬季小负荷４１０＋ｊ１３０万ｋＶＡ，计及厂用电和线 损，相当于全网用电４４０万ｋＷ。水电全停，火电机 组压出力至最小技术出力进行调峰，并保持高力率 运行，低压电容器基本退出，５００ ｋＶ变电站低压电 抗器基本投入，此时全网电压质量较好，２２０ ｋＶ母 线电压在２２５～２３２ ｋＶ之间。满足导则要求。但是春 节期间，由于负荷陡降。容易激发高电压问题。 春节调压方式：每年的１、２月为我国传统的春 节，春节长假及长假前一周全网负荷最低，高电压 问题突出。尤其赣南和柘武地区电压居高不下，很 难调整。 ・ 如果黄金埠、丰城二期各进相４万ｋＶａｒ，井冈 山电厂进相３万ｋＶａｒ，瑞金电厂进相３万ｋＶａｒ，万 安电厂进相２万ｋＶａｒ．柘林电厂进相１万ｋＶａｒ．赣 卅Ｉ地区２２０ ｋＶ系统电压均回落到２３５ ｋＶ以下，叶 家山２２０ ｋＶ母线电压仍超过２３６ ｋＶ。在叶家山 １０ ｋＶ母线增加２组６ ０００ ｋＶａｒ的电抗器．该站 ２２０ ｋＶ母线电压可以再降低３ ｋＶ ２．５调压计算结论 １）调压计算结果表明：在各种正常方式下，保持 均衡开机，做好无功补偿装置的投退管理。控制好发 电机无功出力，全网２２０ ｋＶ母线电压可控制在 ２２５—２３２ ｋＶ之间，均能满足导则要求。 ２）赣州、柘武地区小水电丰富，汛期小水电向主 网倒送功率，容易出现高电压问题。 ３）由于柘武地区调压手段有限，仅依靠柘林电 厂进相才能降低２２０ ｋＶ电压１～２ ｋＶ。在柘林电厂 不开机时高电压问题难以解决。因此，建议在叶家 山ｌＯ ｋＶ母线增加２组６ Ｏ０ｏ ｋＶａｒ的电抗器。 ４）随着江西电网网架加强．大负荷方式下末端 地区低电压情况有了较大好转，但景乐、萍宜、上饶、 赣州等地区在特定方式下低电压问题仍然存在。 ３ 结束语 江西电网５００ ｋＶ与２２０ ｋＶ之间基本能做到无 功分层平衡。大负荷方式下。全网无功基本平衡，但 分布不均衡。随着江西电网跨越式发展，低电压问 题逐步缓解，但末端地区在特殊方式下．低电压问 题仍可能发生。随着线路充电功率激增．高电压问 题越来越突显，已成为调压的主要矛盾。 参声文献： 【１】ＳＤ３２５－８９电力系统电压和无力电压技术导则（试行）【Ｓ】．
