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文档简介
1、江苏电网电能质量分析与改进对策蒯狄正1,邹云2(1.江苏省电力科学研究院,江苏南京210036;2.南京理工大学,江苏南京210014关键词:江苏电网;电能质量;改进对策摘要:介绍了近年来江苏电网的电能质量,包括频率、电压、谐波的现状,并对各电能质量存在问题的原因进行分析,提出当前提高江苏电网电能质量的主要对策是:一次调频、发电机进相运行及谐波在线监测与治理。中图分类号:T M732文献标识码:B文章编号:1001-9529(200212-0021-031江苏电网电能质量现状1.1频率1.2电压2001年江苏220kV主网电压监控点2:00和9:00平均电压分别为230kV和228kV,比20
2、00年2:00和9:00平均电压分别下降了0.8 kV和上升了0.6kV。2001年全省220kV电压监控点电压合格率为99.49%,比2000年上升0.09个百分点。1.3谐波为了向三峡第一回直流输电工程设计提供华东500kV系统谐波背景,对斗山和江都两个变电所进行了谐波测试,测试结果如表1所示(95%概率值。测试结果表明:斗山站3次谐波偏高,最高接近1.4%,而江都站5次谐波电压呈现出更高的数值,最高达1.6%。谐波电压畸变率(THD与基波运行电压幅值高低有关,基波运行电压越高,谐波电压畸变率越大。2000年5月,于山西阳城电厂1号机组首次并入华东电网前后,在三堡开关站进行了谐波测试,测试
3、结果见表2(95%概率值。由测试结果可以看出,不同运行方式下谐波电压畸变变化较大。表1斗山、江都变电所500kV谐波测试情况%变电所相别3次5次TH D斗山江都A0.833 1.616 1.861B 1.595 1.603 2.383C 1.297 1.282 1.910表22000年阳城1号机组首次并网后东明、三堡谐波电压状况%变电所相别3次5次TH D东明1三堡3三堡4注1:东三线空载;注2:东三线、阳东二线空载;注3:东三线空载;注4:东三线、阳东二线空载;注5:负荷为60M W;注6:负荷为100M W。220kV电网的谐波问题主要集中在向大型炼钢企业供电的变电所,以及500kV变电所
4、的220kV母线,其他220kV电压总谐波畸变率基212002年第12期华东电力本都小于1%。2电能质量现状原因分析2.1频率超出(500.2Hz的不合格时间增加的主要原因(1葛沪直流跳闸造成华东电网低频,江苏分摊74.08s;(2夏季高峰负荷时,江泰扬稳定控制装置动作切扬二厂600M W机组,造成华东电网低频,江苏分摊95.76s;(3天荒坪抽水蓄能机组低谷不能按时抽水,或抽水时突然跳闸,造成华东电网高频,江苏分摊161.97s;(4节假日低谷负荷较轻时,钢厂冲击负荷突降,来不及调整,造成华东电网高频,江苏分摊55.32s。以上4种原因共分摊387.13s。2.2频率超出(500.1Hz的不
5、合格时间增加的主要原因(1下半年由于新安江来水较少,新安江电厂发电受限,特别是低谷时段失去调频能力;(22001年天荒坪抽水蓄能机组参加华东电网峰谷差调节的台次较去年有大幅增加,非正常开停机的次数达78次,华东电网频率超出500.1Hz的不合格时间有很大的增加,江苏分摊的时间也相应增加;(3原A1、A2考核标准本身有缺陷,使得各省市为了追求ACE过零,在控制ACE时有过调行为,造成系统频率大幅波动。按照华东电网省(市联络线电力、电量管理和考核办法,2001年10月1日起试行CPS考核标准,实施初期由于AGC调节策略受系统软件限制,无法适应新的考核标准,全网频率质量有所下降。2.3电压偏差原因分
6、析(1全省220kV电网电压监控点合格率虽然达到了一流调度机构考核指标要求的99%,但各监控点母线电压未能达到逆电压要求;(2苏州地区负荷增长较快,特别是苏州南部负荷较重,部分线路潮流较大,导致用电高峰时庄田、狮山、金山等变电所电压偏低;(3近年来苏北地区电网新机组较多,但负荷发展较慢,远远低于当时的设计水平。2001年夏季高峰期间苏北8市最大负荷仅占全省36%左右,而该地区装机容量约占全省50%左右,其中徐州、连云港地区直接接入220kV电网的发电厂容量就达2470M W左右,而220kV网供最大负荷仅为1500M W左右。南通地区装机容量达1950M W,220kV网供最大负荷约为1200
7、 M W左右。另外,徐州地区接入110kV系统的小机组较多,部分220kV变电所存在无功倒送的情况,无功过剩矛盾突出;(4根据无功平衡情况,2001年江苏电网500kV无功补偿度(不含阳城东明三堡为0.928,按新颁电力系统稳定导则1.0的要求计算,江苏境内500kV部分(不含阳城东明三堡缺160Mv ar的感性无功补偿。阳城东明三堡段无功补偿度为0.863,仍缺190M var的感性无功补偿。节假日轻负荷、且阳城电厂双机运行时,相应的500kV线路又必须投运,无功过剩的矛盾更加突出。目前,苏北500kV变电所的低压电抗器全年都处于投运状态,仍不足以吸收500 kV电网无功,连检修都难以安排。
8、2.4谐波畸变原因分析城市配网中部分地区,如写字楼、大型商场集中的商业区、金融区以及居民小区,由于大量的电力电子设备(调速电机、开关电源、计算机、微波炉、彩电、打印机、电子式和铁磁式镇流器、空调、节能灯、UPS系统等的使用,用户负载电流中的谐波含量可占有很大的比重。由于多用户谐波注入电流的叠加,造成电压总谐波畸变率偏高;而且这类负荷产生大量3次谐波电流,由于3次谐波的零序性,将在变压器中性线中叠加,造成变压器中性线过流;而目前低压系统采用的无功补偿装置通常没有考虑谐波的影响,常由于电容器对谐波的放大造成电容器的损坏。此外,以前配电网中采用的Yy0接线的变压器也是造成y0侧(低压侧谐波电压畸变率
9、偏高的原因。农村电网由于相对比较薄弱,小型的非线性用户如小电炉、小轧钢、中频炉等分布广,且在考虑无功补偿时,谐波问题较少考虑,因此可能对局部电网和其它用户造成比较严重的影响。3提高电能质量的主要对策3.1一次调频仅靠功率调度实现二次调频,已经无法克服电网频率的波动,要满足对电网快速响应的要求,22华东电力2002年第12期只有机组本身对电网实现一次调频功能。表3为华东电网一次调频功能大联调前后的三省一市电网频率(500.1Hz的合格率。表3一次调频功能大联调前后的华东电网频率(500.1Hz的合格率%省(市江苏上海浙江安徽通过一次调频联调,华东电网频率合格率大大提高,改善了电能质量。3.2发电
10、机进相运行同步发电机进相运行是一种同步低励磁持续运行方式。利用发电机吸收无功功率,同时发出有功功率,是解决电网低谷运行期间无功功率过剩、电网电压过高的一种技术上简便可行、经济性较高的有效措施,具有以下的优点:(1手段简洁有效:当电网电压过高、无功过剩时,只要调整一下发电机的励磁电流,将发电机由原来的发出无功负荷改为消耗无功负荷,让其无功进相运行,正负之差大幅度减少了系统的无功功率,降低系统电压的效果较为明显;(2响应准确灵活:在发电机自动励磁调节器投入的情况下,当电网负荷峰谷变化时,根据系统电压的变化趋势,发电机的励磁系统将会自动增减励磁电流,从而增减发电机的无功输出甚至进入进相运行状态,使电
11、网电压基本保持不变;(3节约设备投资:用发电机进相运行的方式来消耗系统的无功,可部分替代电抗器的作用。一台600M W机组进相运行可以节省上千万元的电抗器及其附属设备的一次性投资,每年还可以节省几十万元的电抗器运行及维护费用;(4减少有功损耗:发电机进相运行后,减少了电抗器的投运容量,同时也降低了电力系统中的电抗器有功损耗。一台600MW机组在低谷时进相运行,每年可以减少的电抗器有功损耗高达8000M Wh左右;(5降低厂用电率:发电机进相运行后,随着励磁电流的减少,励磁变的负荷也随之下降,一台600M W机组在低谷时进相运行,每年可以节约厂用电3000M Wh左右。综上所述,发电机进相运行既
12、解决了电网无功过剩问题,又提高了系统的安全稳定性和电网运行的经济性,对改善电网电能质量具有重要作用。表4为扬州第二发电厂600M W发电机进相运行试验数据。表4扬州第二发电厂600MW发电机进相运行试验数据有功功率/M W定子电压/kV定子电流/kA功率因数无功功率/M var发电机功角/(500kV母线电压/k V10kV母线电压江苏省电力公司组织重点科技项目“电网电能质量的监测与数据管理系统”的开发与研究,通过局域网和广域网建立电能质量省市两级监测网,针对谐波问题,在实测的基础上,确定电网必要的补偿率。治理时遵循“谁污染谁治理”和“堵新治旧”的原则。对于新上的、扩建的电能质量污染源项目,必须进行谐波项目评估,谐波治理必须与工程项目同步实施;对于现有的污染严重的谐波源用户,必须提出限制整改计划和措施;推广非线性大用户采用动态无功补偿或(及滤波
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