变电站-通过有载调压与电容器投切相配合提高电压质量徐霞2

有载调压与无功补偿相配合

提高电压质量发布人：徐霞厂汉220kV变电站QC小组一、小组概况

厂汉220kV变电站于2004年10月13日建成投运，是一个综合自动化较高的变电站，同时由有多年运行经验的师傅带班，站内成员共10人，都是电专业学校毕业。我站QC小组于同年成立。自成立以来每个成员都以立足本岗，保证安全为己任。在运行岗位上进行课题研究、技术改进。小组名称厂汉220KV变电站QC小组成立时间2004.11小组类型现场型成员人数10人注册时间2004.11注册编号活动总时数50小时活动时间2005.11—2006.12活动次数12次出勤率100%组内分工性别年龄职务或职称文化程度王娜组长女38站长大专杨波组员男33主值大学李忠英组员女38主值大学徐霞组员女28主值大学孙俊玲组员女33主值中专李芳组员女36副值中专王瑞芳组员女34副值大学孙丽娜组员女38副值中专李珍组员女35副值大学张蓉组员女32副值大专二、选题理由

电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，可以说，电压问题本质上就是无功问题。解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。目前，我站的无功补偿和电压调节依然采用传统的调节方式，有载调压变压器、电容器等只能手动调节和投切,不能实现实时电压调节或无功补偿。因此，如何合理的通过有载调压与无功补偿相配合，以保证电力系统电压的连续稳定性，是我们这个以高耗能冶炼为主要负荷的变电站的重要工作之一。此次QC活动，我小组的主要研究方向是如何通过加强无功管理，改善电压质量。三、现状调查

我站是一座220kV的联络变电站。日最大负荷能达到200000kW，这就要求我站有更高的电压质量，以避免造成设备损坏或电网故障，同时提高电能质量可以提高生产效率、节约能源。

我站的负荷主要为高耗能冶炼，启炉和停炉负荷波动大且谐波含量大，而且各用户端都有较大容量的无功补偿装置，对我站电压造成很大影响。

我站的现状可归纳为五多1多：操作多电容器投切操作多：以2006年3月分为例共投切电容器62次；平均每天２.１次主变分头位置调节多：以2006年3月为例，共调压36次122个分头/台。平均每天每台调整４.１个分头运行中要求分接开关油室内的绝缘油，每分接变换2000～4000次，至少采样1次，做击穿耐压等油试验。分接开关变换5000次，切换开关或组合型开关宜吊芯检查一次。运行中的分接开关，每变换5000次～1万次或油击穿电压低于25kV时，应开盖清洗、换油，或进行滤油处理。

电容器频繁投切产生过电压的危害：电容器投入电网时形成振荡回路，产生过电压和过电流。在频繁过电压的作用下，电容器的局部放电不断得到激发而加剧，其结果必然对绝缘介质的老化和电容量的衰减起促进作用。频繁的操作增加了设备的维护工作量，降低了设备良好运行环境，并导致设备提前损坏2多：设备损坏多05年12月、06年3月、4月先后3次造成4台电容器鼓肚、喷油、变形无法正常运行电容器频繁投切加速了绝缘介质的老化，逐步发展到电击穿，最后电容器爆破以致引起火灾。高次谐波含量越大，产生的损耗也越大，使电容器温度升高。电容器温度升高又引起介损增加。这样反复循环，最后导致电容器热击穿。据统计因谐波而损坏的电气设备中，电容器占40％。3多：用户意见多电能质量不合格，造成用电企业生产工艺上不去。很多硅冶炼厂多次提出由于电压质量不合格，影响变压器出力产量减少，同时造成硅的纯度不达标，导致了重大经济损失。电压过高，用户电容器不能投入运行导致用户功率因数不合格（据统计用户功率因数低于０.９就要受到大户的罚款考核，２００６年７月３５６华泰矿业被罚款２００００元）电压低、电流小用户即使投入电容器也无法提高电压，导致不能满负荷运行，造成减产30%左右。用户要求的电压为35.5——36.5kV左右。4多：电压超高多35kV系统的正常电压值应为33.95——37.45kV当用户停炉甩负荷或无功倒送时，电压能高达39.5kV左右，对系统造成冲击，影响设备安全运行。站内电容器的使用寿命受电压影响，一般认为电压升高10%，寿命降低一半。5多：线路损耗多电能质量不合格，造成线损增大，线损高达4%由于实际线损由户承担，所以每个月在电费结算前用户都会到站内亲自抄表，并提出疑问。通过对站内的电压情况进行统计、分析,我站的电压合格率为：

220kV

98%

110kV

97%

35kV

92%我站的有载调压可以进行变压器中、低压侧电压的调整；电容器装在

35kV侧，补偿容量为4*7500kVar，可以进行相应的无功补偿。四、目标确定

由于我站中压侧主要连接炭窑口110kV变电站和负荷较为稳定的紫金企业，而35kV母线侧所连接的6条出线负荷能达到１０００００kW，而各企业的无功补偿总容量又达到了49200kVar。所以，通过我站QC小组研究，最终确定了要通过此次活动达到的目标，那就是将35kV侧的电压合格率由现在的92%提高到目标值的97%电压合格率25%70%

100%现状目标值92%

97%目标确定

90%80%必要性我局售电任务大目标可行性论证合理操作提高电压质量要求：变电站安全连续运行增供扩销降低线损增加收益要求：变电站经济运行合理操作提高电压质量我站是一个新建的综合自动化变电站可以实现无功的合理补偿综合自动化程度高设备先进目标可行性论证可能性目标可行！我站有多名运行经验丰富人员技术力量雄厚五、遵照PDCA循环程序进行分析

对我站电压质量不合格的原因进行分析。并根据分析列出因果图：机人

环

法

无功补偿设备存在缺陷运行人员监盘不到位用户端电工缺乏必要的电气知识调分接开关和投切电容器得不到合理配合

电压质量低调度人员要求避免频繁操作负荷特殊：谐波含量大不能正确掌握停炉与电容器的投切气候变化大设备异常多设备污染严重同时停炉负荷波动大造成电压升高运行人员监盘不到位经济运行管理机制不健全人员素质有待提高造成思想上不重视导致不能及时发现电压变化

健全管理机制、加强人员技术培训可解决原因一用户端电工缺乏必要的电气知识用户端电工为企业自聘人员，技术水平良莠不齐并且没有进行系统培训人员技术水平低，造成不知何时投切电容器或懒于操作导致无功倒送对电工进行集中培训，并配合大户进行经济责任考核原因二负荷特殊：谐波含量大冶炼为非线性负荷，接上这些负荷就使系统的电压、电流波形发生畸变，形成高次谐波导致谐波涌入电网，谐波引起的过电压会产生附加损耗，使温度升高从而造成电网设备的损坏增加滤波装置可以减少谐波涌入原因三无功补偿设备存在缺陷在三相负载不对称时补偿装置造成无功倒送使用接触控制补偿柜实现三相同调就可避免原因四调分接开关和投切电容器得不到合理配合根据电压盲目决定无功补偿量造成电能质量低，损耗增大利用VQC九区图进行无功补偿与有载调压的合理配合原因五同时停炉负荷波动大造成电压升高由于各企业作息时间相同，导致生产出炉时间也相同35kV侧各企业同时停炉甩负荷最高能达到50000kW原因六35kV侧无功也由补偿后的15000kVar的需量变为倒送，冲击系统电压升高

由于系统原因，调度人员要求避免频繁进行电压调整和电容器投切造成不能及时进行对应操作导致电压质量不合格原因七调度人员要求避免频繁操作对以上原因按照其发生的频数进行比较，以找出要因序号原因频数累积数是否要因１运行人员监盘不到位１515是２用户端电工缺乏必要的电气知识2540是３负荷特殊：谐波含量大1656是４无功补偿设备存在缺陷５61否５调分接开关和投切电容器得不到合理配合１576是６调度人员要求避免频繁操作884否7同时停炉负荷波动大造成电压升高16100是

要因分接开关调整和电容器投切得不到合理配合运行人员监盘不到位MENU负荷特殊：谐波含量大用户端电工缺乏必要的电气知识电压质量低同时停炉负荷波动大造成电压升高六.制定对策序号主要原因对策措施负责

人完成时间1运行人员监盘不到位主动提出健全经济运行管理机制的议案并进行人员考核，加强运行人员业务素质的培训王娜2006年7-12月2负荷特殊：谐波含量大更换动作特性较好的消谐设备李忠英2006年7-12月3用户端电工缺乏必要的电气知识不能正确进行操作导致无功倒送与大用户及用电企业联系，定期进行用电知识培训；并进行经济责任考核杨波2006年7-12月4调分接开关和投切电容器得不到合理配合根据VQC理论的九区图进行合理操作徐霞2006年7-12月5同时停炉负荷波动大造成电压升高与大用户联系进行协商，要求各生产企业能调整出炉时间孙俊玲2006年7-12月七、课题实施：

在确定要因、制定对策后，我小组定期按照计划、立足课题，积极开展讨论，研究解决方案。

首先针对运行人员监盘不到位

我站采取了以下措施：将电压告警整定值定在电压允许波动的上下限，当电压波动超过规定值后立即告警，提醒运行人员及时采取措施分析并考核每班的电压合格率，在允许范围以外的全部列入个人经济责任考核，督促运行人员及时进行处理，提高电压合格率。对运行人员进行思想教育，提高意识，从“要我”到“我要”确保电压合格。在实际的运行中运行人员加强了对各生产厂家停炉时间及无功倒送情况的跟踪、记录，并根据记录实时进行监盘。如发现有企业倒送无功，运行人员立即通过电话与用户联系进行提醒并对实际情况进行记录，同时向大户通报。如系统电压及负荷等综合原因导致电压高，运行人员及时与调度部门联系，由调度部门与大户联系确认接下来的企业生产情况并采取相应措施。实施一活动前后站内各值考核表序号名称活动前考核（分）活动后考核（分）备注1甲值-15-32乙值-12+62006年11月12日发现电压异常及时停运电容器防止造成谐振引起设备损坏3丙值-10-3实施二消除或抑制谐波的对策可以从两方面考虑。一是从非线性负载本身入手，使它们尽可能减少谐波电流的注入量。二是设法改变系统中谐波电流的流向，以消除和防止谐波的影响。

1．在非线性负载回路增设谐波滤波器。滤波器可以对某些谐波产生强烈的吸收作用，以减少谐波电流含量。采用调谐滤波器可以对5—13次谐波进行滤波，对17次以上的谐波则应采用高通滤波器结线。对于我站35kV系统的两台消谐装置和小电流选线装置动作特性较差及时向所部报告，并提出更换申请。

2．对非线性负载的供、配电回路分开独立设置，供电变压器使用Y/△接线方式，即一次侧为Y接，二次侧为角接。其它用电设备不宜与非线性负载共用一台供电变压器，如从经济角度考虑，需用一台变压器供电时须对非线性负载产生的谐波电流成份予以防治，以确保其它用电设备的可靠、安全使用。针对负荷特殊：谐波含量大，我们主要采取以下措施针对用户端电工缺乏必要的电气知识，不能正确进行操作导致无功倒送情况，我站及时掌握各企业的用电情况和人员的素质状况，逐一进行解决：实施三2.在大用户配合下对高耗能用户集中进行用电知识培训，并进行结业考。1.建立用户电容器的管理体系

a.建立用户监督电话簿；b.建立用户电容器投切统计表；c.配合大户局建立用户奖罚制度.序号单位有功容量（kW）无功容量（kVar）联系电话1351新鸣线

8000（1台）360013294887812（杜）2352利源线8000（1台）360013947819510（沙）3353跃丰线16000（2台）720013847850915（武）4354万蒙线16000（2台）840013190851999（万）5355华泰线20500（2台）1080013947382007（杨）6356宏泰线36000（3台）1560013394830886（何）负荷情况一览表受培人员培训内容培训时间授课人培训前成绩结业成绩351利源电工1.倒闸操作2.电容器的投切注意事项3.典型事故的应急处理4.安全规程有关内容2006.8.5至2006.8.15王娜5885352利源电工6290353跃丰电工6388354万蒙电工7395355华泰电工6992356宏泰电工7597人员培训一览表

针对无功补偿与有载调压不能合理配合，我站主要要求运行人员按照VQC的九区图来进行实际的操作：当变电站运行于9区时，电压和功率因数均合格，此时不需要进行调整简单越限情况：4区：电压超过上限而功率因数合格，此时应调整变压器分头降压，如仍无法满足时可强行切电容器组8区：电压低于下限而功率因数合格，此时应调整变压器分头使电压升高，直到分接头无法调整（调压次数及档位限制）2区：功率因数低于下限而电压合格，此时应投入电容器组直至功率因数合格6区：功率因数超过上限而电压合格，此时应切除电容器组直至功率因数合格双参数越限情况3区：电压超过上限而功率因数低于下限，如先投入电容器则会使电压进一步上升，应先调整变压器分接头使电压降低，待电压合格后如功率因数仍越限再投入电容器组1区：电压和功率因数同时低于下限，如先调整分接头，则无功会更加缺乏，此时应先投入电容器组，待功率因数合格后若电压越限再调整变压器分接头使电压升高7区：电压低于下限而功率因数超过上限，此时如先切除电容器则电压会进一步下降，因此应先调整变压器分接头使电压升高，待电压合格后若功率因数仍越限再切除电容器组5区：电压和功率因数同时越上限，此时如先调整变压器分接头降压，则无功会更过剩，因此应先切除电容器组，待功率因数合格后若电压仍越限再调整分接头使电压降低。实施四U0+△UU0-△U九区图cosφlU

5

7

1

9

23468cosφh

在按照九区图进行调压的同时，如图，随曲线斜率的减小，线损也随之变小；在实际工程中，线路补偿一般要控制在功率因数为

0.9～

0.95

之间。

通过以上调节不但可以把电能质量保持在最佳，而且使线损也保持在最小。针对各企业同时停炉负荷波动大造成电压高我站采取了以下措施：将各企业的停炉时间及停炉负荷进行记录，及时与所部及大用户进行联系，要求上级部门与各生产企业进行协调。

在正常的运行情况下，各企业有将近10万kW的有功需量；除去站内30000kVar、各企业49200kVar的补偿容量外还有近15000kVar的无功需量，，同时停炉不但使有功负荷大量降低，而且还使无功过补，如此大的负荷变化使得系统电压即使在各企业无功不倒送的情况下也会高出正常范围，达到39kV以上。实施五这是对我站一日负荷变化及电压波动情况所做的记录表停炉时间厂家名称停炉负荷（kVW）倒送无功（kVar）停炉后电压（kV）起炉时间07：56352、353、355300003340（353）39.508：0710：25351、354、3564680014780（356）38.4110：4812：05353、355240003340（353）39.212：2114：13355、3563874014200（356）39.415：0616：08351、352、354300003600（351）39.417：2021：40353、355、3564200014100（356）39.722：07每个生产厂家每2小时出一次炉、每8小时交接一次班放一次电极，在做以上统计时个别生产企业由于自身原因并未能全天满负荷运行。八.效果检查

通过以上对策实施，我站统计了2006年10月到12月35kV电压等级合格率达到97％以上，线路损耗由原来的+4％降到+2％，设备由于电能质量不合格造成损坏率降为0。经过活动后统计得出以下数据：2007年12月共调压9