河南电网的电力电子技术应用
一、河南电网运行现状
河南电网居于华中、华北、西北各大电网连接的核心地位，在“全国联网、西电东输、南北互联”格局中处于枢纽位置。
河南500kV主干网络通过1回500kV线路与华北电网相连，4回线路与华
中电网相连，通过灵宝500kV换流站经过直流输电与西北电网的直流输电系统
连接。
通过多年主干网络建设，河南电网己全面建成500kV电网主网架，实现
了两路纵连，四路橫连的连接方式，全省18个地级市已经实现了220kV环网
的稳定供电，所有低一级县市也实现110kV网络供电，多地均实现双电源供电，提高稳定性。
河南电网在2004年底打开了豫中至豫南500千伏与220千伏系统
的电磁环网，在2006年8月打开了豫西至豫中，豫北至豫中500千伏与220千
伏系统的电磁环网。
电网开环后不仅有效降低了郑州、洛阳等河南主要电力负
荷地区有关变电站的短路电流水平，而且提高了豫北至豫中，豫西至豫中断面
的输送能力。
但是开环后河南电网分为豫西、豫北、豫中、豫东、豫南四个地
区小网，由于500千伏电网不够坚强，小网间联系微弱，它们之间有的仅通过
两台主变相联，有的通过三回或四回500千伏线路相联，但其中部分线路为同
塔双回架设，考虑到恶劣天气及设备检修等情况，解列和孤网运行的可能性大
大增加。
本着以控制分区间交换潮流，尽量兼顾各地区供电公司供电范围为原则，2010年河南电网进一步分片分区，将原来的四区分为九小区，做到打开大
区电磁环网，提高安全运行水平。
值得一提的是，继2008年1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验
示范工程落点南阳建站运行后，2014年从新疆哈密至河南郑州的天中±800千
伏特高压直流工程顺利投运，河南电网进入特高压交直流混联运行新阶段。
以河南电网为代表的中国电网发展至今，已经取得了举世瞩目的成就，但
是也存在一些问题。
如线损率较高、电压质量低、考虑城网发展不够，市区电
力线走廊紧张，扩建困难等。
二、电力电子无功补偿设备的使用情况
（一）河南电网中无功补偿装置的的配置较多，现以1000kV晋东南-南阳-
荆门特高压交流试验示范工程110kV低压无功补偿装置的配置及运行分析来说
明无功补偿的使用。
（1）工程建设规模
晋东南1000kV 变电站主变压器1组，容3000/3000/1000MVA；无励磁调
压变压器；主变额定抽头为1050kV/525kV/110kV。
1000kV出线1回，至南阳
开关站。
500kV出线5回，至长治500kV变电站3回、晋城500kV 变电站2回。
无功配置规模：至南阳1回线路，长度约为362km，在晋东南侧装设1组
960Mvar高压并联电抗器。
主变压器低压侧装设4组210Mvar 低压电容器，2
组240Mvar低压电抗器。
南阳1000kV 开关站1000kV出线2回，至晋东南1 回，至荆门1 回。
无功
配置规模：至晋东南1 回线路，长度约为362km，在南阳侧装设1 组720Mvar
高压并联电抗器；至荆门1 回，线路长度约为283km，在南阳侧装设1 组
720Mvar 高压并联电抗器。
荆门1000kV 变电站主变压器1组，容量3000/3000/1000MVA；无励磁调
压变压器；主变额定抽头为1050kV/525kV/110kV。
1000kV出线1回，至南阳
开关站。
500kV出线2回，至斗笠500kV 开关站。
无功配置规模：至南阳1回
线路，长度约为283km，在荆门侧装设1 组600Mvar 高压并联电抗器。
主变压
器低压侧装设4组210Mvar 低压电容器，2 组240Mvar低压电抗器。
（2）低压无功补偿装置的接线方式
晋东南、荆门站110kV低压无功补偿装置电气主接线中， 4组低压并联电
容器和2组低压并联电抗器分别引接自两段110kV母线，并通过两组开关引接
自同一段110kV母线。
（3）低压无功需求分析
低压并联电容器补偿的目的：特高压站低容补偿将参考500kV变电所并联
电容补偿的目的：a.补偿主变压器无功损耗；b.向中压侧电网输送部分无功，以
平衡其损耗；c.补偿1000kV电网的无功缺额（特别是在事故的情况下）。
1000kV线路长度和高抗配置：1000kV 电压等级采用8 分裂输电线路时，1100kV 电压等级下，每公里线路充电功率按5.3Mvar 考虑。
由于南阳特高压站
本期建成开关站，无法配置低压无功设备，因此，进行无功平衡计算时，晋东南～南阳和南阳～荆门特高压线路的无功损耗考虑分别由晋东南和荆门站补偿。
为了降低低容配置规模，晋东南站本期5回出线的无功损耗考虑由对侧补偿，不参与无功平衡计算；南阳本期无500kV线路；荆门站本期2回出线的无
功损耗考虑由对侧补偿，不参与无功平衡计算。
晋东南站中，吸收无功的元件包括：变压器无功损耗、晋东南-南阳线路无
功损耗、晋东南与南阳站高抗(960+720 Mvar)，发出无功的元件包括：晋东南-
南阳线路充电功率、低容，两者相互平衡之后求出低容需补偿容量。
特高压输送2400MW功率时，晋东南站需补偿无功560Mvar，荆门站需补
偿无功520Mvar，本期配置的低压电容器容量4x210Mvar可满足运行需求，并
留有一定裕度；特高压输送2800MW功率时，晋东南站需补偿无功849Mvar，
荆门站需补偿无功773Mvar，本期配置的容量为4x210Mvar可满足运行需求，
但必须全部投入运行。
特高压线路空载运行时，晋东南站需吸收无功239Mvar，荆门站需吸收无功233Mvar,本期配置的低压并联电抗器2x240Mvar可满足运行
需求，并留有一定裕度。
（4）无功控制装置
晋东南、荆门站综合自动化装置可实现各级母线的电能量（有功功率、无
功功率）平衡计算，结果作为远动信息上传调度端。
综合自动化装置具备
110kV无功补偿设备自动投切功能，可根据变电站的运行方式和运行工况，按
照上级调度部门确定的电压曲线和无功补偿原则或调度AVC系统的远方指令自动投切无功补偿设备。
站内设“自动/手动”、“站端/调度端”选择开关选择
操作方式。
运行时如果电容器组发生故障导致不平衡保护跳闸，综合自动化系
统可根据信号实现远方无功平衡。
（二）我家在河南省西部，与之相邻十堰市虽不属于河南省，但是距离我
家较近，在此对十堰市的无功现状及补偿方法也进行简单的分析。
十堰市110 kV以上主网整体无功电容补偿容量较为充裕．110 kV电网仍存在无功功率缺额，电容补偿单组容量配置不尽合理。
水电比重大，使得十堰电
网电压越限情况时有发生．电压调整比较困难。
南三县水资源丰富．有大量水
电站通过220 kV悬鼓洲、守金店变电站向省网输送电量，水电站发出的无功和
大量线路充电功率汇集于守金店变电站和悬鼓洲变电站，使得南三县电网220
kV线路电压长期偏高运行。
北三县在小方式下无功有余。
十堰电网仅有容性补
偿装置，可通过减少热电厂和黄龙新厂发电机无功出力达到无功平衡。
负荷较
重的情况下，北三县无功存在缺额．可通过现有的补偿设备投运达到无功平衡。
在无功基本平衡或略有盈余的情况下，通过调节变压器变比使得1 10 kV线路
电压满足要求。
北三县在大方式下，无功功率存在缺额，电压偏低，需投入容性无功补偿
设备，随着北三县负荷逐年增长需考虑增加新的补偿设备。
南三县目前没有感
性补偿装置，根据最优计算结果，推荐措施为：1)在守金店变电站投入40 Mvar 的电抗．房县变电站投入15 Mvar电抗，悬鼓洲变电站投人10 Mvar电抗：2)未来新建的地理位置偏远、小水电集中的变电站需考虑装设低压电抗器；3)负荷
集中的北三县．规划建设的变电站需装设电容器组，已建变电站根据负荷增长
需要，考虑加装电容器组进行补偿，使无功就地平衡，以改善十堰电网的电压
质量，降低网损。
三、结论
无功补偿在供配电系统中的重要作用，是不言而喻的。
通过使用无功补偿
装置可以提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网
电压质量，稳定设备运行。
随着科技的发展，无功补偿技术将更成熟，设备将更加完善，使电网运行更稳定可靠经济。
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2018年5月30日。