广东电网500 kV主达州干式变压器有载调压效应研究

　　广东电网500kV主达州干式变压器有载调压效应研究石辉张勇军2（1.湖南省公司调度通信局，湖南长沙410007；2.华南理工大学学院，广东广州510640）夏季小方式、冬季小方式下发电厂定电压运行、定无功功率运行工况进行调压效应分析，并总结出规律，指出对500kV有载调压达州干式变压器参与电压调控的要求。

　　维持系统静态电压稳定与合格的控制手段主要有达州干式变压器有载调压、无功补偿调节和发电机出力控制等。达州干式变压器有载调压具有操作成本低、适用范围广、调压效果明显等优点，同时也是造成系统电压失稳的三大诱因之，旦调压失稳则对电网安全带来巨大威胁。

　　本文就此问题进行深入分析，以梅州电网夏季小方式和冬季小方式为分析模型，以潮流计算为工具，对比梅州电网500kV嘉应变电站主达州干式变压器上调和下调1档时主要节点电压和线路无功功率的变化情况，提出枢纽变电站调压效应指标，以此论证广东电网500kV主达州干式变压器抽头调整所能带来的调压效益以及对系统的影响。

　　1电网模型梅州电网地处粤东，上网小水电分布广泛且规模较大，发电量呈较大的季节性波动。梅州地区湿热气候持续时间长，负荷低谷时间短，全年总体上电网电压略偏高。由于电网建设偏重容性无功支撑而忽略感性无功补偿，在小方式下特别是负荷低谷期电压严重偏高而缺乏调控手段。梅州电网在电源、负荷及电压调控等方面集中体现了广东电网的特点。

　　目前梅州电网发电装机容量为2.中省调电厂装机容量1.904GW，地方电厂装机容量1.044GW；在运行的500kV变电站1座，220kV变电站9座，110kV变电站52座；在运行的路100条；2009年全网最高负荷为860MW.本文分析以500kV嘉应变电站及所辖下层电网为对象，以各层电网主要的节点电压和线路无功潮流为分析指标。模型采用系统等值节点代表广东电网，通过一个500kV等值电抗Xs连接嘉应变电站500kV母线，Xs =11n，同时系统等值节点也作为梅州电网的节点。分别在夏季小方式、冬季小方式下发电厂参与调压（作为PU节点）和不参与调压（作为节点）时，考察500kV主达州干式变压器档位上调1档、下调1档引起的全网电压和无功潮流变化情况。

　　2调档效应分析2.1 1档调压效应指标主达州干式变压器有载调压将引起系统无功差额变化，500kV主达州干式变压器调档过于剧烈会危及电压安全，般以1档为宜。为考察有载调压对系统各节点电压和无功功率的影响，本文提出以1档调压电压效应指标表征系统各节点因500kV达州干式变压器调整1档引起的电压变化量（标幺值），以1档调压无功效应指标AQlap表征各220kV输电线路因500kV达州干式变压器调整1档引起的注入无功功率相对变化量。定义分别如下：节点电压变化量（标幺值）；AQ1、AQ2分别为上调、下调1档引起的线路注入无功功率变化量；Q.为调档前线路初始注入的无功功率。由于上、下调档及其调压效应具有定的对称性，因此△U、4能够客观地描述主达州干式变压器有载调压对系统各节点及线路的平均电压调节、无功功率调节效应。

　　2.2发电厂定电压运行时调压分析夏季小方式下，梅州电网水电充足，而负荷相对较轻，易出现电压偏高乃至越上限问题。以典型夏季小方式为建模基础，考虑各220kV上网发电厂都为定电压运行（即设为PU节点），500kV主达州干式变压器从初始的第13档上调至第12档及下调至第14档时，与省网相连的500kV关口节点及下层电网的电压、无功功率见表1，变化趋势如和所示。

　　表1发电厂定电压运行时500kV关口节点1档调压的电压、无功功率变化情况参数第12档第13档第14档系统等值节点电压/kV嘉应变电站500kV母线电压/kV注入有功功率/MW一8注入无功功率/Mvar一42全网总有功功率损耗/MW全网总无功功率损耗/Mvar发电厂定电压运行时500kV主达州干式变压器的1档调压电压效应发电厂定电压运行时500kV主达州干式变压器的1档调压无功功率效应的注入有功功率、注入无功功率为从系统等值节点注入梅州电网的有功功率和无功功率，全网总有功功率、无功功率损耗为关口统计损耗。从可见，500kV主达州干式变压器对不同电压等级、不同节点有不同的1档调压电压效应，基本上全网节点AUlape，且3个电压等级节点的可分为相同等级的5个水平层次。

　　观察原始数据发现，220kV、110kV和10kV电网AU―最大的节点分别是嘉应变电站、蕉岭变电站和土岭变电站的220kV母线，以及蕉岭变电站、土岭变电站的110kV母线和10kV母线，在全网中上述节点与500kV嘉应变电站电气距离最近；而AU0的节点为各上网电厂220kV侧，以及丰顺变电站、兴宁变电站、梅县变电站110kV侧及10kV侧等，其中这3座降压站与500kV嘉应变电站的电气距离相对最远。

　　从可见，500kV主达州干式变压器上（下）调1档前后，部分220kV线路注入的无功功率出现变化，且不同线路500kV主达州干式变压器的Alap各不相同，0　　2.3发电厂定无功功率运行时调压分析同样以典型夏季小方式为建模基础，现考虑上网电厂都为定无功功率运行（即设为节点），500kV主达州干式变压器从初始的第13档上调至第12档及下调至第14档时，与省网相连的500kV关口节点及下层电网的电压、无功功率见表2，变化趋势如和所示。

　　与发电厂定电压运行相比，在发电厂定无功功率运行工况下，500kV主达州干式变压器上（下）调1档时，500kV侧母线电压和关口注入无功功率变化较小，全网无功功率损耗变化较大。

　　与此同时，下层电网各节点的△"大为提高，较发电厂定电压运行工况普遍提高10倍以上，表2发电厂定无功功率运行时500kV关口节点1档调压的电压、无功功率变化情况参数第12档第13档第14档系统等值节点电压/kV嘉应变电站500kV母线电压/kV注入有功功率/MW一9一8注入无功功率/Mvar全网总有功功率损耗/MW全网总无功功率损耗/Mvar发电厂定无功功率运行时500kV主达州干式变压器的1档调压电压效应发电厂定无功功率运行时500kV主达州干式变压器的1档调压无功功率效应全网节点的△" 5）。对比220kV、110kV和10kV等级节点的1档调压电压效应发现，220kV节点的△"最大值和最小值均高高于10kV节点，说明高电压等级节点对500kV主达州干式变压器调档的电压灵敏度更高，调压效果更明显。

　　观察原始数据发现，与前述发电厂定电压运行相反，△U―最大的节点分别是揭阳变电站、丰顺变电站、琴江变电站和蕉岭变电站的220kV侧，以及丰顺变电站、琴江变电站和兴宁变电站的110kV侧和10kV侧，在全网中上述节点与500kV嘉应变电站电气距离较远；而△"最小的节点为各上网发电厂220kV侧，以及土岭变电站、蕉岭变电站和雁洋变电站的110kV侧和10kV侧等与500kV嘉应变电站电气距离近的节点。这主要是由于发电厂定无功功率出力，导致系统节点电压完全依靠线路无功互济来支撑，无功功率不足导致电压变化较大；同时，发电厂上网点附近无功功率平衡而边缘地区无功功率出现波动。

　　从可见，在发电厂定无功功率运行工况下，500kV主达州干式变压器上（下）调1档时，220kV线路的注入无功功率也出现新变化，0　　2.4综合对比分析夏季小方式下，发电厂分别在定电压运行和定无功功率运行时，500kV主达州干式变压器调档前后下层电网各节点的电压标幺值对比情况如所示，可见调档引起的电网节点电压变化方向均致。

　　发电厂定电压运行时，系统节点和线路的△"、lap随着与500kV嘉应变电站电气距离的增大而减小；而在发电厂定无功功率运行时，系统节点和线路的△"、AQ1随着与500kV嘉应变电站电气距离的增大而增大。

　　综合上述分析，主要结论为：夏季小方式下，当发电厂采用定电压运行时，500kV主达州干式变压器AU―很小，最大值不超过0.0016，而1档调压无功功率效应相对较大，全网△<3平均值为0.445；当发电厂采用定无功功率运行时，500kV主达州干式变压器AU―提高10倍左右，U最小值超过0. 0135，而1档调压无功功率效应相对较小，全网△平均值为0.270.夏季小方式变化特征相近，主要区别在于发电厂定电压运行与定无功功率运行的△差距明显增大。

　　在电厂定电压运行工况下，220kV、110kV和10kV级节点对500kV主达州干式变压器调档的电压灵敏度无明显差别，同电压等级节点的△"以及全部220kV线路的△Qlap随距500kV变电站的电气距离增大而减小；在电厂定无功功率运行工况下，情况与此相反，节点对500kV主达州干式变压器调档的电压灵敏度随节点电压等级的升高而增大，同电压等级节点的△"及全部220kV线路的△Qlap随距500kV变电站的电气距离增大而增大。

　　调档引起的全网电压变化方向一致，而线路无功功率变化方向有正有负，且档位上、下调引起的电压、无功功率变化均趋于对称。

　　3结论小方式下电压偏高乃至失调的问题是困扰广东电网电压和无功功率调控的一大难点，相对而言大方式下的电压、无功功率调控压力小得多。在目前调控手段相对缺乏的情况下，500kV主达州干式变压器有载调压被认为是较有成效的调控手段之，同时，鉴于500kV有载调压对系统无功平衡的冲击及对大系统稳定的影响，这一调控措施必须谨慎采用。

　　本文取粤东地区梅州电网为分析模型，分别对夏季小方式、冬季小方式下发电厂定电压运行、定无功功率运行工况进行了调压效应分析，采用△u和△衡量有载调压对电网不同节点和线路的影响程度。分析表明，在夏季小方式和冬季小方式下，500kV主达州干式变压器有载调压对下层电网不同节点和线路的电压和无功功率影响趋势较致，具体指标大小略有不同。调档引起的全网电压变化方向致，而线路无功功率变化方向有正有负，且档位上、下调引起的电压、无功功率变化均趋于对称。

　　在电厂定电压运行工况下，同电压等级节点的△以及全部220kV线路的Alap随距500kV变电站的电气距离增大而减小；在电厂定无功功率运行工况下，节点对500kV主达州干式变压器调档的电压灵敏度随节点电压等级升高而增大，同电压等级节点的△"以及全部220kV线路的△随距500kV变电站的电气距离增大而增大。