摘要：针对十堰电网电力外送通道的特点，结合十堰、襄阳500kV电网感性无功配置现况，详细分析了多年来十堰电网500kV电压运行水平长期偏高的主要原因；结合规划建设的十堰～卧龙500kV线路工程，研究论证了有效控制十堰500kV电网电压运行水平的无功补偿配置方案。
关键词：无功补偿；电压控制；无功平衡；高压并联电抗器
引言
十堰电网处于湖北电网的送端，目前已形成500kV电网为支撑、220kV电网为骨架、110kV及10kV电网为基础的网架格局，现通过4回线路与湖北主网保持联络，分别为500kV十堰～樊城I、II回线路、220kV武当山～汾阳、武当山～顺安线路。2015年，丰水期，十堰电网存在约150万kW盈余电力需要外送；枯水期，十堰电网需从主要输入电力约40万kW。根据《湖北电网2016年度运行方式》，受联络通道供电能力限制，十堰电网丰水期电力外送极限为90万kW，枯水期电力输入极限为45万kW。“十三五”期，十堰市将规划建成投产孤山水电18万kW、夹河关水电18万kW、京能热电厂2×35万kW、风电、光伏等新能源约100万kW。到“十三五”末期，十堰电网最大盈余电力将达到约240万kW，现有网架将远远无法满足电力外送需求。为了保证“十三五”期十堰电网盈余电力的顺利送出，经过综合经济技术比较，推荐新建十堰外送的第三回500kV送电通道——十堰～卧龙500kV线路，线路长度227.3km，导线截面-4×630。
1、十堰500kV电网现况电压水平分析
目前，十堰电网在500kV十堰～潘口线路潘口水电站侧安装有1组120Mvar线路高压并联电抗器，在500kV十堰～樊城I、II回线路樊城侧分别安装有1组180Mvar线路高压并联电抗器，500kV十堰变2台主变低压侧安装有5组60Mvar的低压并联电抗器。
通过感性无功平衡计算，十堰电网近区的500kV感性无功补偿度达到5205.75%，十堰-襄阳电网近区的500kV感性无功补偿度为283.46%，均处于过补偿状态。
根据国家电网公司华中分部电力调度中心提供的数据，2015年枯水期小负荷方式下，在十堰-襄阳电网近区所有高、低压并联电抗器均投入运行后，潘口水电站、十堰变500kV母线电压均为540kV，接近电压运行上限值541kV。根据研究分析，十堰电网近区及十堰-襄阳电网近区500kV感性无功均处于过补偿的情况下，十堰送端500kV电网电压水平依然接近运行上限值，主要原因如下：第一，十堰～樊城I、II回线路的高抗均装在樊城侧，由于架空输电线路长，因此仅对樊城变节点的近区500kV线路充电功率补偿较为明显，而对十堰变侧的500kV线路充电功率补偿效果较差；第二，丰水期小负荷方式下，十堰电网负荷水平较低，220kV电网存在较多的线路充电功率，而十堰220kV电网仅在220kV守金店变、房县变分别安装有6组、2组8Mvar低压并联电抗器，低压并联电抗器配置不合理，使得十堰220kV层面电网无法实现无功平衡，需要从500kV十堰变35kV侧吸收部分的感性无功。无功电力在十堰500kV、220kV电网间穿越，导致十堰电网送端500kV电压运行水平偏高。本文经过对比分析，对无功平衡计算方法进行了优化，以单个500kV变电站为节点进行无功平衡计算，真实反映每个变电站的实际无功补偿度。
经过无功平衡计算方法的优化调整后，十堰变、卧龙变、樊城变的500kV感性无功补偿度分别为123%、105%、140%，十堰-襄阳电网近区的500kV感性无功补偿度为127%。考虑到500kV十堰变低压并联电抗器补偿了220kV层面的线路充电功率，因此调整后的无功平衡计算方法更接近电网实际运行情况，也说明了高压并联电抗器宜装设在超高压输电网的送端。
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2、十堰电网500kV电压水平控制方法研究
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》SD 325-1989：一般情况下，高、低压并联电抗器的总容量不宜低于线路充电功率的90%。
根据国家电网公司华中分部的电网调度运行要求，正常运行及检修方式下，十堰电网500kV母线电压不高于541kV；故障方式下，十堰电网500kV母线电压不高于550kV。
“十三五”期，十堰电网新建十堰～卧龙500kV送电线路，线路长度约227.3km，导线截面-4×630，线路充电功率约268.2Mvar，按90%的补偿度计算，需配置感性无功补偿装置241.4Mvar。
与高压并联电抗器相比，低压并联电抗器具有价格便宜，方便投切、调整的优点，特别在线路重载时方便退出。因此在满足500kV线路过电压计算的前提下，应优先选择配置低压并联电抗器。结合500kV十堰、卧龙变电站的总平面布置，共拟定了3个感性无功配置方案，分别为：
方案1：十堰变配置1组120Mvar线路高抗，1组60Mvar抵抗，卧龙变配置2组60Mvar抵抗；
方案2：十堰变配置1组150Mvar线路高抗，1组60Mvar抵抗，卧龙变配置2组60Mvar抵抗；
方案1：卧龙变配置1组150Mvar线路高抗，2组60Mvar抵抗，十堰变配置1组60Mvar抵抗。
针对3个方案，分别对十堰-襄阳近区500kV电网进行了调相调压计算，只有方案2满足正常方式、检修方式及各种元件故障方式下的电压校核，而方案1、方案3均不满足要求。说明在500kV卧龙变安装线路高压并联电抗器，对十堰送端电网的500kV电压水平控制效果不理想，高压并联电抗器宜装设在送电线路的首端。
对500kV十堰-卧龙线路内过电压进行研究分析，发现无论十堰-卧龙500kV线路是否装设线路高抗，该线路单相重合闸时间均小于1S。
由于受500kV十堰变建设场地的限制，经过综合经济技术比较分析，工程选择在变电站东南角破围墙扩建1组母线高压并联电抗器，比安装线路高压并联电抗器的投资造价节约1000万元。
经过线路补偿度、调相调压计算、内过电压计算、经济性比较、实施难度及远期适应性分析等综合比较，推荐在500kV十堰变装设1组150Mvar母线高压并联电抗器、1组60Mvar低压并联电抗器，并在卧龙变装设1组60Mvar低压并联电抗器。
3、结论和建议
1）为了有效控制电力外送型电网的500kV电压水平，高压并联电抗器宜在送电线路首端配置。在十堰-卧龙500kV送电线路工程中，选择在500kV十堰变配置母线高压并联电抗器，其电压控制效果优于在卧龙变侧安装线路高压并联电抗器。
2）当选用高、低压并联电抗器补偿超高压线路的充电功率时，在满足规程规范、过电压要求的前提下，应优先选择配置低压并联电抗器。
3）对区域电网进行无功平衡计算时，应以变电站为节点，综合分析各节点和所研究区域电网的无功补偿度，实现无功电力分层分区就地平衡。
4）建议对十堰220kV电网进行无功配置优化，实现十堰220kV电网无功就地平衡，避免500kV、220kV间出现无功穿越，提高送端电网电压运行水平。
参考文献：
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[2]刘振亚，张启平.提高西北新甘青750kV送端电网安全稳定水平的无功补偿措施研究.中国电机工程学报.2015
[3]张勇军，刘瀚林.地区电网感性无功补偿优化配置方法.电网技术.2011
论文作者:廖美
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/29
标签：电网论文; 线路论文; 卧龙论文; 电抗器论文; 电压论文; 低压论文; 高压论文; 《河南电力》2018年11期论文;