淺析變電站電壓無功控制

李秀文 肖安賓

摘要：供電質量和可靠性作為衡量電能質量重要標志——電壓，是電力系統的穩定性的一個重要指標，電壓是否穩定對電力設備的安全運行具有顯著的影響。無功是影響電壓質量的一個重要因素，保證電壓質量的重要條件是保持無功功率的平衡，即要求系統中無功電源所供應的無功功率等于系統中無功負荷與無功損耗之和，也就是使電力系統在任一時間和任一負荷時的無功總出力（含無功補償）與無功總負荷（含無功總損耗）保持平衡，以滿足電壓質量要求。

關鍵詞：變電站 電壓 無功 綜合控制

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

一、電力系統調壓的措施

1.利用發電機調壓

發電機的端電壓可以通過改變發電機勵磁電流的辦法進行調整，這是一種經濟，簡單的調壓方式。在負荷增大時，電網的電壓損耗增加，用戶端電壓降低，這時增加發電機勵磁電流，提高發電機的端電壓；在負荷減小時，電力網的電壓損耗減少，用戶端電壓升高，這時減少發電機勵磁電流，降低發電機的端電壓。按規定，發電機運行電壓的變化范圍在發電機額定電壓的-5%～+5%以內。

2. 電壓無功自動控制裝置

在以往的變電站運行中，常常是采用人工的方式進行相關的電壓無功調控，這種陳舊老套的控制方法不但需要耗費變電站值班人員的大量精力，加重了其負擔，增大了工作量，同時也不能很好的實現電壓無功控制的目的。這是因為人工調節的主觀因素太大，如果值班人員的判斷或操作失誤，就會嚴重影響到調控的合理性，不利于變電站的穩定電力供應。隨著人們對供電質量的要求更高，大多數變電站都是采用的無人值班變電站，這樣以來，人工操控電壓無功就很難實現。

在科技的推動下，目前我國有越來越多的變電站采用電壓無功自動調控裝置（VQC），這種自動控制裝置很好的滿足了現代變電站電壓控制的需求，實現了電壓無功的控制最優化。VQC可以自動識別系統的一次接線方式、運行模式，并根據系統的運行方式和工況以及具體要求，采取對應的優化措施，使電壓無功滿足整定的范圍。同時VQC具有豐富的閉鎖功能，保證系統安全運行，而且用戶可以根據需要靈活配置相關遙信作為閉鎖信號。對于電容器組的投切，用戶可以自行定義投切的順序。

3.利用無功功率補償調壓

改變變壓器分接頭調壓雖然是一種簡單而經濟的調壓手段，但改變分接頭位置不能增減無功功率。當整個系統無功功率不足引起電壓下降時，要從根本改變系統電壓水平問題，就必須增設新的無功電源。無功功率補償調壓就是通過在負荷側安裝同步調相機、并聯電容器或靜止補償器，以減少通過網絡傳輸的無功功率，降低網絡的電壓損耗而達到調壓的目的。

4.改變輸電線路的參數調壓

從電壓損耗的計算公式可知改變網絡元件的電阻R和電抗X都可以改變電壓損耗，從而達到調壓的目的。變壓器的電阻和電抗已經由變壓器的結構固定，不宜改變。一般考慮改變輸電線路的電阻和電抗參數以滿足調壓要求。但減少輸電線路的電阻意味著增加導線截面。多消耗有色金屬。所以一般不采用此方法。

二、調壓措施合理選用及控制

實際電網中的調壓問題，不可能只利用單一的措施解決。而是根據實際情況將可能選用的措施進行技術經濟比較確定合理的綜合調壓方案。一般情況對上述調壓措施合理選用可概括如下：

發電機調壓簡單、經濟，應優先考慮。在電力系統中電源無功充裕時，有載條件下改變變壓器變比調壓其效果明顯，實為有效調壓措施，應按《電力系統電壓和無功電力技術導則》規定盡可能選用。并聯補償無功設備則需要增加設備投資費用高，但這類措施往往針對無功平衡所需，且還能降低網損，特別適用于電壓波動頻繁、負荷功率因數低的場合，所以也是常用的調壓措施。實際電力系統的調壓，是將可行的措施按技術經濟最優原則，進行合理組合，分散調整。

很多110kV及以下的供配電變電站中都裝設有載調壓變壓器和并聯電容器組，通過合理地調節變壓器的分接頭和投切電容器組，就能夠在很大程度上改善變電站的電壓質量，實現無功潮流合理平衡。在變電站自動化系統中加入電壓無功綜合控制功能，已經成為一個現實的問題。傳統的控制方式是，運行人員根據調度部門下達的電壓無功控制計劃和實際運行情況，由運行人員手工操作進行調整的，這不僅增加運行人員的勞動強度，而且難以達到最優的控制效果。隨著無人值班變電站的建設和計算機技術在變電站綜合控制系統中的應用，為了提高電壓合格率和降低能耗，目前各種電壓等級的變電站中普遍采用了電壓無功綜合控制裝置，就是在變電站中利用有載調壓變壓器和并聯電容器組，根據運行實際情況自動進行本站的無功和電壓調整，以保證負荷側母線電壓在規定范圍內及進線功率因數盡可能高的一種裝置。這種裝置一般以計算機核心，具有體積小功能強、靈活可靠等優點，同時具有通信、打印等功能，便于實現網的無功優化。

三、微機電壓、無功綜合控制裝置

1.微機電壓、無功綜合控制的選擇

隨著社會的發展和進步，市場上的電壓、無功控制裝置種類很多，用戶應根據變電站的實際情況及要求合理地選擇，選擇裝置時應注意它的基本性能，比如：性能穩定、抗干擾性能好、運行可靠性；軟件、硬件是否有保護措施，能自檢、自診斷；操作簡單、使用維護方便；有閉鎖裝置；失壓后電源恢復時能自動啟動運行。

2.電壓、無功綜合控制裝置舉例

目前，國內許多公司、廠家和科研院所已推出了電壓無功綜合控制裝置。這些裝置大多采用九區圖來進行運行狀態的劃分和控制策略的確定。本文以MVR-Ⅲ型微機電壓、無功綜合控制系統進行簡單介紹。

MVR-Ⅲ型微機電壓、無功綜合控制系統，可應用于35kV～500kV各種電壓等級的變電站，可分別控制1～3臺兩繞組或3繞組的主變和1～3×4組無功補償電容器或電抗器組。應用該系統，可使受控變電站的電壓合格率提高至100%，同時使無功補償合理，可降低網損，節約電能。MVR系列產品控制規律先進合理，并具有完善的閉鎖措施，確保受控變電站和受控設備的安全?，F已在國內近百個變電站投入運行。

4、VQC的控制策略

VQC根據低壓側電壓和無功（或功率因數）的越限情況，將控制策略劃分為不同區域，在各個區域內采取相應的控制策略。除了常規控制模式，一般采取電容器優先模式，在實施調節策略之前，VQC根據給定的參數預測調節的結果，如果調節后會造成低壓側無功/功率因數越限、低壓側電壓越限，則后臺VQC會調整動作策略或不動作。

4.1當電壓越上限，無功越上限/功率因數越下限時：下調分接頭，如果分接頭不可調則切除電容器。

4.2當電壓正常，無功越上限/功率因數越下限時：電壓未接近上限時，投入電容器，若無電容器可投，則不動作；電壓接近上限時，如果有可投的電容器則下調分接頭，否則不動作。

4.3當電壓越下限，無功越上限/功率因數越下限時：投入電容器，如果投電容器會導致無功/功率因數反方向越限或者無電容器可投，則上調分接頭，如果分接頭不可調，則強投電容器。

4.4當電壓越下限，無功越下限/功率因數越上限時：上調分接頭，如果分接頭不可調則投入電容器。

4.5當電壓正常，無功越下限/功率因數越上限，電壓未接近下限時，切除電容器，若無電容器可切，則不動作；電壓接近下限時，如果有可切的電容器則上調分接頭，否則不動作。

4.6當電壓正常，無功正常/功率因數正常時，中壓側越上限，下調分接頭；中壓側越下限，上調分接頭；中壓側電壓正常則不動作。

結語

良好的電壓無功控制對于變電站的穩定電力供應有著重大的意義，采用電壓無功自動調控裝置，可以大大提高變電站的電壓質量，實現電網無功潮流最優化，使電網的運行更加經濟合理。但目前廣泛使用的VQC還不夠完善，還需要技術人員不斷的利用最新科技成果不斷改進，使VQC能夠更好的保證現代電網的經濟運行。