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　　500kV主變壓器有載調(diào)壓的效應(yīng)指標及相關(guān)調(diào)控策略研究魏博張勇軍潘文博2（1.華南理工大學電力學院，廣州510640；2.梅州供電局，廣東梅州514021）可能造成系統(tǒng)電壓失粉。研究有載調(diào)壓時變壓器檔位調(diào)節(jié)對于電網(wǎng)無功電壓和潮流分布的影響，提出變壓器一檔調(diào)節(jié)電壓和無功效應(yīng)指標以便定量衡量電網(wǎng)電壓和無功變化。結(jié)果表明，對于分布式電源較多的地區(qū)，不宜單獨進行500kV主變壓器有載調(diào)壓；對于純負荷片區(qū)或多數(shù)上網(wǎng)電廠為定無功運行方式的，可以考慮有載調(diào)壓。

　　維持電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定與合格的控制手段主要有變壓器有載調(diào)壓、無功補償調(diào)節(jié)和發(fā)電機出力控制等。以往對無功電壓問題、電壓偏高下的調(diào)控措施研究已有一定的進展，變壓器有載調(diào)壓因具有操作成本低、適用范圍廣、調(diào)壓效果明顯等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。概述了國內(nèi)外有載調(diào)壓變壓器對電壓穩(wěn)定性影響的研究方法，分析了對影響電壓穩(wěn)定的參數(shù)及原因等。

　　上述對分布式電源上網(wǎng)的無功電壓影響，感性無功補償?shù)纫蛩剡M行了研究，而對于變壓器檔基金項目：國家自然科學基金項目（51147006）。

　　位不合理引起的電壓偏高問題，特別是500kV主變壓器調(diào)壓對下層電網(wǎng)影響的研究略顯薄弱。有載調(diào)壓作為造成系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的三大誘因之一，一旦調(diào)壓失穩(wěn)會對電網(wǎng)安全帶來巨大威脅。正是基于此類考慮，有載調(diào)壓在500kV電網(wǎng)中的應(yīng)用一直十分謹慎，通常在帶負荷情況下變壓器檔位并不調(diào)整。另一方面，廣東電網(wǎng)作為工業(yè)大負荷受端，負荷的大、小周期性波動均十分劇烈，一直面臨著調(diào)壓困難的問題，迫切需要調(diào)節(jié)500kV檔位來達到改變電壓、節(jié)省下層無功資源的目的。因此對于是否應(yīng)該進一步推廣500kV有載調(diào)壓，需要認真論證和決策。

　　本文基于所開發(fā)的無功優(yōu)化軟件ORP，針對某實際電網(wǎng)進行仿真，提出變壓器調(diào)節(jié)效應(yīng)指標，定量衡量變壓器抽頭檔位變化引起的電網(wǎng)電壓及無功變化，以此推廣論證廣東電網(wǎng)500kV主變壓器抽頭調(diào)整所能帶來的調(diào)節(jié)效益及其對系統(tǒng)的影響，進而為廣東500kV有載調(diào)壓設(shè)備配置和規(guī)劃安裝工作提供了理論指導。

　　1數(shù)學模型建立如的某地區(qū)電網(wǎng)500kV主干部分的簡化模型，包括發(fā)電機、500kV變壓器、線路、負荷等，忽略下層電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，利用模型進行機理分析，推導500kV主變壓器有載調(diào)壓引起的電壓、無功變化規(guī)律。

　　中，表示系統(tǒng)等值節(jié)點電壓，其左側(cè)無窮大電源代表省網(wǎng)，F(xiàn)500表示500kV站500kV母線電壓，F(xiàn)220、廠220分別表示等值理想變壓器的高、中壓側(cè)母線電壓，忽略低壓側(cè)。Xs表示連接R與00的輸電線路電抗，而表示等值變壓器電抗，尤為高-中壓側(cè)變比，表示流經(jīng)變壓器的功率，戶G+為地方電廠等值出力，表示等值負荷，0T=0L-.假定Xs、Xt上消耗的無功功率分別為A、A0T，則有由，以及系統(tǒng)各元件注入無功因變壓器調(diào)整一檔帶來的相對變化。

　　?檔調(diào)節(jié)電壓效應(yīng)指標AWap一檔調(diào)節(jié)電壓效應(yīng)指標用以表征變壓器抽頭調(diào)節(jié)一檔所引起電網(wǎng)各節(jié)點電壓的變化情況，定義式如下壓變化量標幺值。

　　從這一指標可以得知電網(wǎng)中各節(jié)點電壓對該變壓器調(diào)檔的靈敏度，通過對這一指標的排序即可直觀地了解全網(wǎng)節(jié)點的電壓響應(yīng)程度。

　　?檔調(diào)節(jié)無功效應(yīng)指標AQTap一檔調(diào)節(jié)無功效應(yīng)指標用以表征變壓器調(diào)整一檔帶來的系統(tǒng)各元件注入無功的相對變化。定義式如下入無功標幺值（以100Mvar為基準）。

　　這一指標能反映由變壓器調(diào)檔導致的無功變化情況，對于無功過剩引起的全網(wǎng)電壓偏高，變壓器調(diào)檔往往伴隨著無功的大幅度變化，并有可能導致電網(wǎng)無功分布更不合理的情況。因此，采用一檔調(diào)節(jié)無功效應(yīng)指標反映因變壓器調(diào)檔引起的節(jié)點無功變化，根據(jù)指標大小作為是否允許調(diào)檔、調(diào)檔幅度、需要如何配合的依據(jù)。

　　在此基礎(chǔ)上，按照電壓等級的不同，以AQTap-500和AVTap-500表示注入500kV主變壓器的一檔調(diào)節(jié)無主變壓器500 kV側(cè)kV母線功效應(yīng)和電壓效應(yīng)，以A0Tap22.和AFTap22.表示注入220kV線路的一檔調(diào)節(jié)無功效應(yīng)和電壓效應(yīng)。

　　一檔調(diào)節(jié)效應(yīng)指標能夠體現(xiàn)變壓器調(diào)檔引起的電網(wǎng)無功電壓的變化，通過分析不同節(jié)點對應(yīng)的指標值，能夠找出變壓器為合理的調(diào)檔策略，避免盲目調(diào)檔引起系統(tǒng)無功電壓情況惡化。

　　一般情況下，接入22.kV主網(wǎng)的發(fā)電廠都是作為PV節(jié)點，即定電壓運行的，因此調(diào)整50.kV主變壓器的抽頭檔位對22.kV層面的電壓影響作用較小，在實際運行中單純調(diào)整變壓器抽頭位置對電壓的調(diào)節(jié)作用有限。但是如果從規(guī)劃的角度考慮，配合發(fā)電廠的調(diào)壓，則能起到很好的作用，嘗試將下層電廠作為PQ節(jié)點，即定無功運行，再調(diào)整50.kV站的檔位，分析其對22.kV電網(wǎng)的調(diào)壓作用，可根據(jù)得到的電壓指導調(diào)整對應(yīng)的發(fā)電廠，詳細過程將在以下小節(jié)論述。

　　3實際算例現(xiàn)行的廣東電網(wǎng)變電站管理機制是除西電東送交直流落點及附近部分50.kV站點外，其余50.kV和所有22.kV站點皆由省中調(diào)負責調(diào)度管理。但實際情況由于人力資源有限，22.kV站主變壓器檔位由中調(diào)負責整定與考核，調(diào)節(jié)范圍一般在整定檔位值浮動2檔，實際由各地調(diào)負責實時操作。由于檔位調(diào)整范圍的約束與站內(nèi)可控無功資源的限制，可能導致主變壓器中壓側(cè)母線電壓運行在偏低或偏高的非期望區(qū)間。

　　以華南某地區(qū)典型實際電網(wǎng)作為算例。該地區(qū)電壓長期偏高。盡管目前采用了各種調(diào)壓手段，但依然無法調(diào)節(jié)電壓至令人滿意的范圍。且電網(wǎng)運行難以滿足無功分層分區(qū)就地平衡的需要，不但不利于經(jīng)濟運行，也威脅著運行的安全性。

　　3.1小方式下主變壓器調(diào)檔對電壓和無功的影響3.1.1考慮22.kV上網(wǎng)發(fā)電廠定電壓運行小方式下，該地區(qū)負荷相對較輕，易出現(xiàn)電壓偏高乃至越上限問題。以典型夏小方式為建模基礎(chǔ)，考慮各22.kV上網(wǎng)發(fā)電廠都采用定電壓運行，50.kV主變壓器中壓側(cè)有載調(diào)壓從初始的13檔上調(diào)至12檔及下調(diào)至14檔時，與上層電網(wǎng)相連的50.kV關(guān)口節(jié)點及其電壓、功率變化見下表1.上表中注入有功、注入無功表示從系統(tǒng)等值節(jié)點注入該地區(qū)電網(wǎng)的功率，全網(wǎng)總有功、無功損耗為關(guān)口統(tǒng)計損耗。50.kV站既是調(diào)檔所在節(jié)點，又是連接系統(tǒng)等值節(jié)點與地區(qū)電網(wǎng)的樞紐節(jié)點，調(diào)檔對嘉應(yīng)站本身的效應(yīng)見下表2.表1調(diào)檔引起的關(guān)口節(jié)點電壓無功變化狀態(tài)注人有功功率/MW注人無功功率/Mvar全網(wǎng)有功損耗/MW全網(wǎng)無功損耗/Mvar 50.kV母線1電壓/kV 12檔13檔14檔Flap（標幺值）節(jié)點名從表中可見，調(diào)檔對50.kV站本身的電壓改變很小，而無功改變很大。

　　中橫坐標表示下層電網(wǎng)各22.kV變電站，縱坐標表示一檔調(diào)節(jié)電壓效應(yīng)AFap.從圖可見，50.kV主變壓器對不同站點有不同的一檔調(diào)節(jié)電壓效應(yīng)AFap，且同一站點不同電壓側(cè)的AFTp也略有不同，基本上全網(wǎng)節(jié)點AFapE，平均AFap為0.000603.結(jié)合電網(wǎng)接線圖發(fā)現(xiàn)，AFp較大的站點與50.kV站電氣距離較近；AFTap.的站點與50.kV站電氣距離相對遠。同一站點的三側(cè)電壓Aap相近是由變壓器的工作機理決定的，呈現(xiàn)基本一致的調(diào)壓效應(yīng)。

　　下層電網(wǎng)各側(cè)的一檔調(diào)節(jié)電壓效應(yīng)AVTapFig.從可見，50.kV主變壓器上（下）調(diào)一檔前后，部分22.kV線路的注人無功出現(xiàn)變化，且對不同線路500kV主變壓器一檔調(diào)節(jié)無功效應(yīng)AQap220各不相同，變化范圍為丁心海，黃涌，雷軍，等。2008年春節(jié)期間鄂豫500kV電網(wǎng)電壓偏篼問題仿真。電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（增刊2器的一次升流試驗數(shù)據(jù)分析，可知本文提出的電流簡化計算公式和相量圖與試驗所測數(shù)據(jù)在工程應(yīng)用誤差范圍內(nèi)，便于驗證一次升流試驗實測數(shù)據(jù)的正確性。