张扬
浙江省电力公司，浙江杭州310007

　　电压是电能质量的主要指标，对电力系统的安全经济运行，保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全和寿命，具有重要影响。如同频率与有功功率的发供用平衡密切相关一样，电网中的电压水平与电网中的无功功率发供用平衡密切相关，而且与有功功率可以在全网内平衡不同，无功功率只有在分层、分区、分散合理平衡的基础上，才能实现电网的电压合理分布。
　　由于无功功率的发供用呈现强烈的分散性，这给电压和无功功率的发供用控制带来了极大的困难；另外，由于生产无功功率几乎不消耗能源，因此往往也不被人们所重视。本文介绍了我省近年来的电压无功状况及其存在的问题，以及造成这些问题的大致原因，同时结合我省近年来开展的电压无功工作，提出了应如何考虑电压无功问题的一些意见。

1近年来我省电压无功状况
    近年来，随着电网建设的迅速发展，特别是500 kV电网的不断加强、城市高压电缆网的出现、负荷的峰谷差加大及有关管理办法未及时修订，我省的电压无功运行管理相继变得更加复杂，
出现了以下这些主要问题。
1．1低谷负荷时段高电压问题
　　我省近年来220 kV电压普遍偏高，根据省中调所提供的资料，1999年我省电压监视点年电压合格率为99．02％，其中电压超上限2619 h，超下限413 h，电压波动超限1697 h。其中春节期间电压偏高现象尤为严重，变电所220 kV母线最高电压可达242 kV以上，远远超过了电压考核标准，造成这种现象的最主要的原因为电网无功功率过剩，主要体现在：
　　（1）随着电力需求的增长，电网建设也日益加强，同时电网的峰谷差也日益加大，使我省的电网既要满足年高峰负荷的需要，又要满足极端低谷负荷的需要（例如春节负荷）。在低谷负荷时段，由于220 kV电网线路极度轻载，变压器负载率也大幅度下降，电网中的无功损耗也大幅度下降，同时开机少造成机组可进相容量有限，结果造成线路充电功率过剩使220 kV主网电压偏高。为了解决该类问题，省电力公司已在我省2个220 kV变电所各安装了20 Mvar并联电抗器。
　　（2）我省西部电网在汛期水电大发期间，西部电网由受端变为电网送端，同时缺乏变压器分接头有载调节手段，造成西部电网在汛期水电大发期间电压偏高。
　　（3）小水火电实行按力率不大于0．8进行考核，而且力率的计算按月有功电量和无功电量进行计算。另外对小水火电实行峰谷上网电价，因此小水火电厂往往通过峰时段机组高力率运行以便能发出较多的峰时段电量，谷时段机组低力率运行以便能发出较多的无功电量用以弥补峰时段时少发的缺额，以此来满足力率考核的要求。而且当接近月末时如果无功电量发得不够，则在月末机组低力率运行以便能发出较多的无功电量用以弥补月初和月中少发的无功电量（作者曾到一个小水电厂调查，发现机组发电最低功率因数低于0．5以下）。由此造成系统低谷时段在系统本身无功剩余的情况下，小机组向系统多送无功功率，给电网的电压无功问题无疑是雪上加霜。
　　（4）对大用户功率因数考核的办法不合理，造成系统低谷时段无功剩余。这主要表现为：政府对用电容量在100 kVA的用户实行功率因数奖惩办法，用户功率因数是根据月有功电量和无功电量来计算得到，而不是根据实际的功率因数统计得到，结果造成电网高峰负荷时用户功率因数低于规定值（此时电网希望负荷有较高的功率因数以缓解电网的无功损耗和传输），在电网低谷时段用户由于未及时切除补偿电容器，功率因数太高，甚至向系统倒送无功功率（此时电网无功损耗较小，线路充电功率较大），在月末时用户可能由于超额完成功率因数考核指标反而得到奖励。
　　（5）城市大量电缆网的充电功率未能及时得到补偿，在电网低谷负荷时段造成电网无功过剩。为此，近年来国内一些城市（北京、上海等）分别在具备一定规模的电缆网中安装了一些35 kV、10 kV并联电抗器用以解决电缆网造成的无功功率过剩问题，我省一些主要城市目前正在开展这方面的论证工作，据初步论证需要安装一定容量的并联电抗器才能平衡电缆网的充电功率。
1．2低电压问题
　　我省近年来局部地区也有低电压现象发生，主要表现在台州南部和温州地区，温州地区220 kV电压最低突破200 kV，并出现发电机压有功出力，发无功功率来维持本地区电压。仿真计算表明，该地区电压极度偏低可能会影响电网的安全稳
定运行。为此省电力公司专门组织人员到温州地区调查原因，经初步调查分析，认为造成该现象的主要原因是这些地区负荷增长迅速，网架薄弱，电网缺乏有力的无功电源支撑或500 kV电网的支撑。同时该地区电力负荷大部分为容量较小的用户，因此，不能对其开展用户功率因数考核，许多用户没有进行无功就地补偿或将补偿用的并联电容器拆除，造成负荷功率因数偏低。
1．3设备问题
　　与其他电力设备相比，由于并联补偿电容器事故不列入安全考核内，因此普遍不受到重视，较多的并联补偿电容器保护用熔断器安装不符合要求，运行中锈蚀严重，熔断器额定值与电容器不配套，有些情况下不能起到对电容器的保护作用；有些地区由于并联电容器成套装置中的电抗率选择不当，造成谐波放大，损坏电容器。省内还曾出现过由于熔断器质量不好造成电容器无法正常运行，开关质量不佳造成35 kV电容器爆炸事故等。另外由于并联电容器设备相关设备比较多（例如有放电线圈、熔断器、开关、电容器等），并联电容器成套装置又未列入考核要求，因此较多供电部门不重视台帐，台帐不健全。
　　无功补偿控制设备质量不佳是造成用户并联电容器无法正常投切的主要原因。
1．4宣传问题
　　过去我国由于缺电，人们比较重视电源建设和容性无功功率的补偿，忽视了无功动态平衡的运行管理和宣传，近年来随着电网的发展，电网的电压无功问题提到了议事日程。但是无论在电力系统内部还是对电力用户，有关电压无功问题的宣传工作力度还远远不够。特别是对于功率因数考核不到的中小电力用户，缺乏对其进行无功补偿知识的宣传，结果造成许多用户忽视用电功率因数，一些用户嫌麻烦将已有的并联电容器拆除，一些用户将领取的电容器闲置在一边（有些是不知道如何安装）。有些大用户未根据电力负荷的变化切除多余的并联补偿电容器，从而造成电网无功功率分层分区平衡失控。
2解决好电压无功问题的对策
    由于电压无功问题的分散性和分层性，使得电压无功的控制比有功功率和频率的控制要困难的
多。单纯从任何一个方面考虑电压无功问题都是片面的。因此，在考虑电压无功问题时，要结合各个电压层之间、电网安全、电力用户、城市电网、农村电网、无功补偿设备选择、线损、现场条件、电压无功的运行、管理的可操作性等之间的关系合理配置好无功补偿容量，抓好无功补偿设备的运行与管理，才能达到既经济，又能满足各个电压层的电压水平的要求。
　　目前有不少电压无功优化配置软件可以用来进行电压无功优化分析，但这类软件目前还不能全面考虑上述各个方面之间的联系。作者认为从实际出发，对无功补偿的思路应为：从上一级电网安全、稳定和电压水平的要求对下一级电网提出无功平衡的要求（一般可以从功率因数提要求），下一级电网应论证目前的手段能否满足上一级电网的要求，如果能满足，应考虑从技术、运行、管理上实现；如果不能满足，应论证两级电网之间那一级电网来解决无功平衡问题更经济，对电网更安全等。因此解决电压无功问题可能需要各级电网之间密切配合，也许要几个来回才能得出既经济又实用的方案。
 　 从目前我省的情况来看，为配合上级主管部门对我省电压合格率考核的要求，省公司调度部门提出了220 kV变电所主变高压侧功率因数的具体指标要求，对于该指标，如果从主网角度出发，应该说是比较合理，但是对于下一层电网，在目前条件下是否具备完成该指标的能力（包括设备、运行管理等），如果不具备条件，在哪一层电网进行无功功率平衡更为经济，需要进一步详细开展工作。在开展电压无功平衡工作时，除了要根据各个电压层之间的特点以外，还要根据各个地区的电网特点来开展工作，例如要区别城市电网与农村电网之间的差别，城市电网要区别电缆网与架空线电网之间的差别。国内和我省个别城市在低谷负荷时段，高压电缆网的充电功率已有破坏上下级电网之间的无功平衡的迹象，国内一些城市为此在110 kV变电所10 kV侧安装并联电抗器用以吸收电缆的充电功率来维持上下级电网之间的无功平衡。 
　　又例如，农村电网的特点是负荷季节性强（农忙季节负荷大，农闲季节负荷轻），分布广泛，农闲季节配电变压器的铁损占全部线损的比例较大，如何针对该特点，通过无功补偿降低线损，又能保证上下级电网之间无功功率的合理平衡是一个值得研究的问题。
　　另外，对于小水火电比较多的地区，如何加强小水火电机组的无功控制，如何协调好系统对其无功功率控制的要求与目前国家有关政策之间的关系都值得研究。
　　从运行上看，由于电压无功运行管理上的复杂性，多年来多数调度部门把无功补偿设备的控制权限下放给电厂和变电所，一般给电厂和变电所下达电压或功率因数运行曲线，比较少地从系统角度考虑电压无功的实时平衡，据有关文献介绍，实行电网无功电压统一管理与调整，可以有效地改善电网的电压水平。