电网无功潮流计算及分析

电网无功潮流计算及分析

唐常林李心强罗岚李佩

（国网新疆阿勒泰供电公司阿勒泰市836599）

摘要：近年来电网发展规模较快，随着电网的网架日渐坚强，各个电压等级用户对电压质量的要求越来越高。本文就电网现在的运行方式下对电网无功潮流进行计算和分析，根据对无功潮流的特性的计算和分析，提出了其对地区电网的影响。本文的结论可为地区电网运行提供技术参考，可以有效提高电网电压运行水平提供依据，对电网今后的安全稳定运行具有摘要的意义。

关键字：电网无功潮流计算分析

电力系统配置的无功补偿装置应在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，保证分层和分区的无功平衡。无功补偿配置应根据电网实际情况，从整体上考虑无功补偿装置在各电压等级变电站、配电网和用户侧配置比例协调关系，满足电网安全、经济运行的需要。《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则Q/GDW212-2008》规定：

220kV变电站的容性无功补偿主要是补偿主变的无功损耗（其高压侧功率因数不低于0.95），同时适当地补偿部分无功负荷。当满足以下条件的时候容性无功补偿容量应按主变容量的10%∽15%配置：（1）低压侧出线不带电力用户负荷的220kV终端站；（2）统调发电厂并网点的220kV变电站；（3）220kV电压等级进出线以电缆为主的220kV变电站。在其他情况下，遵循补偿容量按照主变容量的15%∽25%配置的原则。

35kV∽110kV变电站容性无功补偿装置主要是补偿主变的无功损耗，适当兼顾负荷侧的无功补偿功能，在最大负荷时高压侧功率因数不低于0.95。35kV∽110kV变电站容性无功补偿容量的配置原则为：（1）当变电站为电源接入点时，按主变容量的15%∽20%配置；（2）当变电站内配置了滤波电容器时，按主变容量的20%∽30%配置；（3）其他情况下，按主变容量的15%∽30%配置。

电网安装电容器容量为397.34Mvar，其中，220kV电网层面电容器总量128Mvar，110kV电网层面电容器总量190.6Mvar，35kV电网层面电容器总量78.74Mvar。2014年电网最大有功负荷为433.3MW，全网容性无功补偿度为0.917。

电网220kV变电站容性无功补偿配置比例恰好满足技术原则配置要求；110kV公用变电站容性无功补偿度11.26%,按照主变容量15%～30%配置的要求，无功补偿配置比例不满足要求，用户变基本满足要求；35kV公用变电站容性无功补偿度为14.5%，显著低于《电力系统无功补偿配置技术原则》的下限要求，35kV公用变电站容性无功补偿度17.3%，略高于下限要求。因此110千伏、35千伏公用变电站应该增设相应的无功补偿装置，提高相应变电站的容性无功补偿度。

电网容性无功平衡计算分析：

1）220kV电网

220kV网内线路一共7条线路长度为685.88km,通过计算得到线路的充电功率Qch=123.12Mvar；

220kV变电站容性补偿安装容量为178Mvar，电容器扣除故障、缺容、串抗减容、备用按15%计算，共发容性无功：QDR=151.3Mvar；

接入220kV电网的装机容量为360MW（由风电运行特性可知，风电不能向系统提供无功），考虑10%备用容量，发电功率因数按0.85计算，发电机可发容性无功为：QFD=170.48Mvar；

总无功出力：∑QF=Qch+QFD+QDR=444.9Mvar；

发电变压器无功损耗：QS1=360×1.2×0.9×20%=77.76Mvar

无功负荷按有功负荷450MW分析计算（穿越220kV电网的功率）、功率因数按照0.90计算，得到：

QFH=450×0.485=218.25Mvar

220kV线路、变压器无功损耗：

QS2=360×5%+450×5%=40.5Mvar

总无功负荷：∑QY=QS1+QS2+QFH=336.51Mvar

容性无功平衡结果：∑QF-∑QY=108.39Mvar

由平衡结果可知，阿勒泰220kV电网容性无功电力盈余108.39Mvar。

2）110kV电网

线路充电功率：Qch=2173.517km×3.4Mvar/100km=73.88Mvar；

110kV变电站容性补偿安装容量为233.6Mvar，电容器扣除故障、缺容、串抗减容、备用按15%计算，共发容性无功：QDR=198.56Mvar；

接入110kV电网的装机容量为453MW，考虑10%备用容量，发电功率因数按0.85计算，发电机可发容性无功为：

QFD=453×0.9×0.62=252.77Mvar；

总无功出力：∑QF=Qch+QFD+QDR=525.21Mvar

发电变压器无功损耗：QS1=453×1.2×0.9×20%=97.85Mvar

无功负荷按有功负荷430MW分析（穿越110kV电网的功率）、功率因数按照0.92计算，得到：

QFH=430MW×0.426=183.18Mvar

110kV线路、变压器无功损耗：

QS2=1377×5%+430×6%=94.65Mvar

总无功负荷：∑QY=QS1+QS2+QFH=375.68Mvar

容性无功平衡结果：∑QF-∑QY=149.53Mvar

由平衡结果可知，110kV电网容性无功电力电力盈余149.53Mvar。

3）35kV电网

线路充电功率：Qch=2788.421km×1.7Mvar/100km=47.4Mvar；

35kV变电站容性补偿安装容量为78.74Mvar，电容器扣除故障、缺容、串抗减容、备用按15%计算，共发容性无功：QDR=66.93Mvar；

接入35kV电网的装机容量为16.5MW，考虑10%备用容量，发电功率因数按0.85计算，发电机可发容性无功为：

QFD=16.5×0.9×0.62=9.18Mvar；

总无功出力：∑QF=Qch+QFD+QDR=123.51Mvar

发电变压器无功损耗：QS1=30×1.2×0.9×20%=3.56Mvar

35kV线路、变压器无功损耗：

QS2=513.75×5%+360×6%=47.28Mvar

无功负荷按有功负荷360MW计算分析（穿越35kV电网的功率）、功率因数以0.95计算，QFH=360×0.329=118.44Mvar

总无功负荷：∑QY=QS1+QS2+QFH=-45.77Mvar

容性无功平衡结果：∑QF-∑QY=-45.77Mvar由平衡结果可知，35kV电网容性无功电力缺额45.77Mvar。

结论

1、220kV线路充电功率达到123.12Mvar，感性无功补偿显著不足。

2、电网容性无功补偿度为0.489。由于220kV电网层面感性无功补偿不足，容性无功电力盈余108.39Mvar；110kV电网层面容性无功电力盈余149.53Mvar；35kV电网层面容性无功电力缺额45.77Mvar。由于电网各层面无功电力不平衡，电网各层间无功潮流穿越较大。

3、电网220kV变电站和110kV变电站容性无功配置比例基本满足《电力系统无功补偿配置技术原则》的要求；35kV用户变电站容性无功补偿比例不满足要求。

参考文献

[1]姜宁赵剑锋王春宁徐春社.电压无功控制及优化技术[J].中国电力出版社,2010.1,).

[2]王维超张明胡堃.电力系统运行方式[J].中国电力出版社,2009.10,).