[00115623]应用无功补偿装置改善电能质量和提高效益的示范工程研究

1、研究背景和意义 龙岩地区电网网架相对薄弱,而地区的大工业用户及中低电网用电不稳定负荷的迅猛增加,同时还因其水资源丰富,存在了很多小水电厂。而小水电分布呈集群性、流域性特点,在电网中的某些线路T接入多个小水电站,影响该配电站上其他负荷。这些就使电网用电突显出来很多问题：一是使电网老化快、电能质量差、供电不稳,尤其在各种电器设备迅速的增长下,电网电压的不稳定造成人们用电设备损坏和停电故障;二是使电网线损大,故障多,输电成本高,直接导致的电力企业赢利能力大幅度下降,给国家造成巨大损失,迫切需要改善供电电能质量。目前采用固定容量无功设备分组投切,其无功补偿是不连续的,有级的,不能取得理想的补偿效果。在用电高峰期,有级的电容器组往往达不到补偿容量;而在用电低谷的时候,甚至屡屡出现倒送无功的现象。开关投切电容所造成的涌流和过电压对系统和设备本身都十分有害,又由于电网无功变化快,电容器经常投切,使得电容器寿命变短,严重降低了电网电能质量和供电可靠性。因此,急需提出片区电网电能质量优化提高的方案,并通过实际工程予以解决。 2、项目研究内容 （1）对龙岩片区电网存在电能质量等方面存在问题进行深入分析,提出解决问题的建议; （2）研究各种新型动态无功设备的适应于电网特点分析,根据龙岩地区电网特点,提出优化动态补偿装置控制策略; （3）根据龙岩区域电网特点、研究动态无功补偿装置解决区域电网电能质量问题,提高效益的策略方案。 （4）适用于区域电网的新型无功补偿装置的典型方案设计; （5）现场安装调试,完成示范工程; （6）验证示范工程的实际效果 3、创新点 MCR可以根据系统运行状态动态补偿系统中的容性剩余无功,不会向系统倒送无功,对电网安全生产和保证电能质量具有重大意义。本课题将MCR纳入AVC系统的控制范围内,制定相应的MCR与AVC系统联调控制策略,与原有AVC系统实现联调,有利于更好地协调系统中各无功补偿设备的出力及变压器分接头档位之间的关系,实现电网电压无功的综合控制,对于确保电网的安全稳定及供电质量具有深远意义。 主要技术要点如下： （1）相比传统的电压无功综合控制,MCR的控制上采用组合电压和功率因素进行双闭环无级控制策略,能够自由组合高压侧电压、低压侧电压、高压侧功率因素,低压侧功率因素成为双闭环控制系统,采用闭环无级控制的方法对MCR进行控制,控制精度和补偿效果有了大幅度的提高。 （2）本项目所研制的地区电网无功/电压优化控制,采用MCR装置与AVC系统的联调控制,达到MCR与变电站内变压器、电容器和电抗器的联合控制以及上下级厂站设备之间的协调控制;通过对控制方案的评估实现了电压和功率因数的逆调整功能,提高最终用户的电压质量,同时很好地配合上级调度进行无功/电压的优化控制。 （3）从区域电网角度进行无功电压优化控制,自上而下、站-线分层实现无功就地平衡与电压的全局稳定。综合考虑无功倒送、各关口功率因数以及节点电压等,由220kV变电站、110kV变电站至10kV线路分别配置磁控电抗器（MCR）进行补偿,实现主次结合、就地与区域互补。 4、效益分析 磁控电抗器能提高电网功率因数,降低线路损耗,节约能源,可应用于变电站动态无功补偿,应用后可以使网侧功率因数达到最优,实现电网无功的柔性补偿,此产品满足坚强智能电网的要求,具有非常大的推广价值和应用前景 ,是理想的动态无功补偿和电压调节设备。 MCR与AVC联调控制系统在龙岩电网220kV园田变和万安变试点开发,于2015年6月23日投入运行,MCR受控后,母线电压质量有了明显的提升,变电站功率因数保持在较高水平,变电站内主变分接头及固定电容器组开关投切次数明显变少,延长设备使用年限。 （1）提高了母线、线路电压合格率和功率因数合格水平。（2）降低了主变分接头调档次数减少。减少主变分接头档次数增加了设备的使用年限。降低了运维成本,提高了电网可靠性。（3）电容器组动作次数减少。减少了电容器组设备动作次数,提高了设备使用寿命。另外减少开关投切次数,可以提高人身、电网设备安全。（4）降低了线路损耗。MCR投运后补偿部分倒送无功量,令线路损耗大幅下降。