(高清版)GBT 40427-2021 電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導則

電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導則Technicalguidelinesforpower國家標準化管理委員會 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 14總體要求 25電壓允許偏差 36無功電力平衡和補償 37無功補償設(shè)備的選用 58變壓器調(diào)壓方式及調(diào)壓范圍的選擇 59電力系統(tǒng)的無功電壓控制 5參考文獻 7I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國電網(wǎng)運行與控制標準化技術(shù)委員會(SAC/TC446)歸口。本文件起草單位：國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心、中國電力科學研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、國家電網(wǎng)有限公司華東分部、國家電網(wǎng)公司華中分部、國家電網(wǎng)有限公司西北分部、國家電網(wǎng)公司東北分部、海南電網(wǎng)有限責任公司、國網(wǎng)河北省電力有限公司、國網(wǎng)冀北電力有限公司、國網(wǎng)山東省電力公司、國網(wǎng)重慶市電力公司、南瑞集團有限公司、國家電網(wǎng)公司華北分部、國網(wǎng)北京市電力公司、南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司。1電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導則本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)各電壓等級的電壓及無功電力技術(shù)基本要求、電壓允許偏差、無功電力平衡和補償、無功補償設(shè)備的選用、變壓器調(diào)壓方式及調(diào)壓范圍選擇，以及電力系統(tǒng)的無功電壓控制。本文件適用于發(fā)、輸、配、用各電壓等級電力系統(tǒng)的電壓控制與無功配置。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T19963風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T19964光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T31460高壓直流換流站無功補償與配置技術(shù)導則GB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則GB/T38969電力系統(tǒng)技術(shù)導則NB/T32015分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。系統(tǒng)標稱電壓nominalsystemvoltage用以標志或識別系統(tǒng)電壓等級的給定值。電壓偏差voltagedeviation實際運行電壓對系統(tǒng)標稱電壓的偏差相對值。注：以百分數(shù)表示。[來源：GB/T12325—2008,3.4,有修改]包括發(fā)電機/調(diào)相機、新能源、儲能、線路、電壓源型換流器(VSC)、電網(wǎng)和用戶無功補償設(shè)備等可提供容性無功容量的設(shè)備。無功負荷reactiveload包括用電設(shè)備所吸收的無功功率，以及輸電線路、變壓器、直流換流器和串并聯(lián)電抗器等設(shè)備消耗的感性無功功率。2包括并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、調(diào)相機、靜止無功補償器(SVC)和靜止無功發(fā)生器(SVG)、交流濾波器等可提供容性或感性無功電力的補償設(shè)備。等可對輸出的無功功率進行快速、靈活調(diào)節(jié)和控制的無功補償設(shè)備。逆調(diào)壓方式reversevoltageregulatingmanner隨負荷增減而逆向調(diào)節(jié)中樞點電壓的調(diào)壓方式，即在大負荷時提升中樞點的電壓，小負荷時降低中樞點的電壓。無功平衡balanceofreactive在一定的系統(tǒng)電壓水平下，電力系統(tǒng)內(nèi)無功電源的無功出力與無功負荷相平衡的狀態(tài)。自動電壓控制automaticvoltagecontrol;AVC利用計算機系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)和可調(diào)控設(shè)備，根據(jù)電網(wǎng)實時運行工況在線計算控制策略，自動閉環(huán)控制無功和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，以實現(xiàn)合理的無功電壓分布。4總體要求4.1電力系統(tǒng)中各電壓等級節(jié)點電壓應(yīng)符合電壓允許偏差的要求。4.2電網(wǎng)的無功補償應(yīng)在最高和最低負荷水平下均滿足分層分區(qū)和就地平衡原則，并應(yīng)隨負荷(或電壓)變化進行調(diào)整，避免經(jīng)長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。4.3在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)開展無功補償設(shè)備/無功電源的規(guī)劃，并留有適當裕度。括工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓、潛供電流和恢復(fù)電壓等。b)在受端系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)加強最高一級電壓的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系；應(yīng)接有足夠容量的具有支撐能力和調(diào)節(jié)能力的電源，保證受端系統(tǒng)的電壓支撐和運行的靈活性；應(yīng)配置足夠的無功補償容量。c)直流落點、負荷集中地區(qū)，以及新能源集中送出等通道應(yīng)合理配置動態(tài)無功補償設(shè)備。d)無功補償設(shè)備的配置與設(shè)備類型選擇，應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較。220kV及以上電網(wǎng)，宜考慮提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的需要。4.4電力系統(tǒng)運行應(yīng)有充足無功備用，以保證電力系統(tǒng)正常運行和事故后電壓穩(wěn)定。4.5同步發(fā)電機或同步調(diào)相機應(yīng)帶自動調(diào)節(jié)勵磁(包括強行勵磁)運行，具備充足的進相和遲相能力，并保持其運行的穩(wěn)定性。4.6新能源場站應(yīng)具備無功功率調(diào)節(jié)能力和自動電壓控制功能，并保持其運行的穩(wěn)定性。新能源場站無功功率調(diào)節(jié)能力原則上應(yīng)與同步發(fā)電機組保持一致。4.7110kV以下配電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用合理的供電半徑。4.8按照電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及負荷性質(zhì)，應(yīng)合理選擇各級電壓網(wǎng)絡(luò)中升壓和降壓變壓器分接開關(guān)的調(diào)壓范圍和調(diào)壓方式。35電壓允許偏差5.1用戶受電端的電壓允許偏差5.1.135kV及以上用戶供電電壓正、負偏差絕對值之和應(yīng)不超過標稱電壓的10%。5.1.220kV及以下三相供電電壓允許偏差應(yīng)為標稱電壓的±7%。5.1.3220V單相供電電壓允許偏差應(yīng)為標稱電壓的一10%～+7%。5.1.4特殊用戶的電壓允許偏差，按供用電合同商定的數(shù)值確定。5.2母線電壓允許偏差5.2.11000kV母線正常運行方式時，最高運行電壓不應(yīng)超過系統(tǒng)標稱電壓的+10%,最低運行電壓不應(yīng)影響電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、廠用電的正常使用及下一級電壓的調(diào)節(jié)；事故運行方式時，電壓允許偏差為系統(tǒng)標稱電壓的一5%～+10%,特殊情況下電壓允許偏差上限可根據(jù)設(shè)備實際工頻電壓耐受能力調(diào)整。5.2.2750kV母線正常運行方式時，最高運行電壓不應(yīng)超過800kV,最低運行電壓不應(yīng)影響電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、廠用電的正常使用及下一級電壓的調(diào)節(jié)；事故運行方式時，電壓允許偏差為系統(tǒng)標稱電壓的一5%～+10%,特殊情況下電壓允許偏差上限可根據(jù)設(shè)備實際工頻電壓耐受能力調(diào)整。5.2.3330kV/500kV母線正常運行方式時，最高運行電壓不應(yīng)超過系統(tǒng)標稱電壓的+10%,最低運行電壓不應(yīng)影響電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、廠用電的正常使用及下一級電壓的調(diào)節(jié)；事故運行方式時，電壓允許偏差為系統(tǒng)標稱電壓的一5%～+10%。5.2.4220kV母線正常運行方式時，最高運行電壓不應(yīng)超過系統(tǒng)標稱電壓的+10%,最低運行電壓不應(yīng)影響電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、廠用電的正常使用及下一級電壓的調(diào)節(jié)；事故運行方式時，電壓允許偏差為系統(tǒng)標稱電壓的一10%～+10%。5.2.5220kV/330kV/500kV/750kV/1000kV母線向空載線路充電時，在暫態(tài)過程衰減后線路末端電壓不宜超過系統(tǒng)標稱電壓的1.15倍，持續(xù)時間不宜超過20min,無法達到上述要求時，過電壓倍數(shù)和持續(xù)時間亦可根據(jù)設(shè)備技術(shù)規(guī)范和系統(tǒng)運行條件研究確定。kV母線正常運行方式時，電壓允許偏差為相應(yīng)系統(tǒng)標稱電壓的一3%～+7%;事故運行方式時為系統(tǒng)標稱電壓的士10%。5.2.710kV(或20kV或6kV)母線應(yīng)使所帶線路的全部高壓用戶和經(jīng)配電變壓器供電的低壓用戶的電壓，均應(yīng)符合5.1的要求。5.2.8風電場和光伏發(fā)電站并網(wǎng)點的電壓允許偏差：當公共電網(wǎng)電壓處于正常范圍內(nèi)時，對于接入220kV(或330kV)及以下電壓等級公共電網(wǎng)的風電場，風電場應(yīng)能控制并網(wǎng)點電壓在標稱電壓的-3%～+7%范圍內(nèi)，對于通過220kV(或330kV)風電匯集系統(tǒng)升壓至500kV(或750kV)電壓等級接入公共電網(wǎng)的風電場群中的風電場，風電場應(yīng)能控制并網(wǎng)點電壓在標稱電壓的0%～10%范圍內(nèi)；通過110kV(66kV)電壓等級接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電站應(yīng)能控制并網(wǎng)點電壓在標稱電壓的一3%～+7%范圍內(nèi)，通過220kV及以上電壓等級接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電站應(yīng)能夠控制并網(wǎng)點電壓在標稱電壓的0%~+10%范圍內(nèi)，滿足GB/T19963和GB/T19964的要求。接入配電網(wǎng)的分布式電源，其并網(wǎng)點的電壓偏差應(yīng)滿足5.1的規(guī)定。6無功電力平衡和補償6.1電網(wǎng)無功補償以補償公網(wǎng)和系統(tǒng)無功需求為主，電力用戶無功補償以補償負荷側(cè)無功需求為主。6.2220kV/330kV/500kV/750kV/1000kV電網(wǎng)，應(yīng)按無功電力分層分區(qū)、就地平衡的基本要求配4置高、低壓并聯(lián)電抗器，以補償輸電線路的充電功率。330kV及以上等級架空線路、220kV及以上等級電纜線路的充電功率應(yīng)基本予以補償。高、低壓并聯(lián)電抗器的容量分配應(yīng)按系統(tǒng)的條件和各自的特點全面研究決定。6.3規(guī)劃設(shè)計階段容性無功補償設(shè)備配置宜采用潮流分析的方法，在最高負荷水平下實現(xiàn)無功電力分層分區(qū)、就地平衡的目標，保證各電壓等級母線電壓在合理的范圍內(nèi)，并留有合理的檢修備用和事故備用。6.46kV～20kV配電網(wǎng)的無功補償以配電變壓器低壓側(cè)補償為主，高壓側(cè)補償為輔。配電變壓器的無功補償容量可按變壓器容量的20%～40%進行配置。在供電距離遠、功率因數(shù)低的架空線路上可適當安裝高壓電容器，其容量可經(jīng)計算確定，或按不超過線路上配電變壓器總?cè)萘康?0%配置，但不應(yīng)在低谷負荷時向系統(tǒng)倒送無功。如配置容量過大，則應(yīng)裝設(shè)自動投切裝置。6.5電力用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到下列規(guī)定：a)35kV及以上高壓供電的電力用戶，在考慮無功補償后，在負荷高峰時，其變壓器一次側(cè)功率因數(shù)不應(yīng)低于0.95,在負荷低谷時，功率因數(shù)不應(yīng)高于0.95。b)100kVA及以上10kV供電的電力用戶，其功率因數(shù)應(yīng)達到0.95以上。c)電力用戶不應(yīng)向系統(tǒng)送無功功率，在電網(wǎng)負荷高峰時不應(yīng)從電網(wǎng)吸收大量無功功率。6.6對發(fā)電機(包括汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和抽水蓄能發(fā)電機)的要求：a)根據(jù)以下要求確定發(fā)電機額定功率因數(shù)(遲相)值：●直接接入330kV及以上電網(wǎng)處于送端的發(fā)電機功率因數(shù)，宜選擇為0.9;處于受端的發(fā)電機功率因數(shù)，可在0.85～0.9中選擇。●直流輸電系統(tǒng)送端的發(fā)電機功率因數(shù)，宜選擇為0.85;交直流混送系統(tǒng)的發(fā)電機功率因數(shù)可在0.85～0.9中選擇?！衿渌l(fā)電機的功率因數(shù)可按0.8～0.85選擇。b)根據(jù)以下要求確定發(fā)電機吸收無功功率(進相)的能力：●新安裝發(fā)電機均應(yīng)具備在有功功率為額定值時，功率因數(shù)進相0.95運行的能力?！駥σ淹度脒\行的發(fā)電機，應(yīng)有計劃地進行進相能力試驗，根據(jù)試驗結(jié)果予以應(yīng)用。6.7新能源機組應(yīng)滿足功率因數(shù)在超前0.95～滯后0.95的范圍內(nèi)動態(tài)可調(diào)。6.8變電站配置的低壓并聯(lián)電容器組和電抗器組投切次數(shù)應(yīng)能滿足系統(tǒng)運行的要求。6.9在系統(tǒng)低負荷時，對110kV及以下的變電站，當電纜線路較多且并聯(lián)電容器組退出后，若仍向系統(tǒng)側(cè)送無功電力，應(yīng)在變電站中、低壓母線上裝設(shè)并聯(lián)電抗器，必要時可裝設(shè)在高壓母線上；對220kV變電站，在并聯(lián)電容器退出后，其主變高壓側(cè)功率因數(shù)仍高于0.95時，應(yīng)裝設(shè)并聯(lián)電抗器，宜裝設(shè)在低6.10在計算并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器等無功補償設(shè)備的實際出力時，宜考慮各種原因而影響的容量。6.11直流系統(tǒng)無功補償設(shè)備應(yīng)滿足在不同的功率水平、各種接線和運行方式下?lián)Q流站的無功平衡，并符合GB/T31460的規(guī)定。6.12風電場及光伏發(fā)電站的無功補償：a)風電場和光伏發(fā)電站的無功補償應(yīng)符合GB38755、GB/T38969、GB/T19963和GB/T19964的規(guī)定。b)接入配電網(wǎng)的分布式電源，應(yīng)按照NB/T32015的規(guī)定，配置合理的無功補償并參與電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)。6.13風電場、光伏發(fā)電站配置的無功裝置類型、控制策略及其容量應(yīng)結(jié)合實際接入情況確定，必要時通過接入電力系統(tǒng)無功電壓專題研究確定，新能源場站電壓動態(tài)調(diào)節(jié)性能原則上應(yīng)達到同步發(fā)電機水平。57無功補償設(shè)備的選用7.1并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器應(yīng)作為電力系統(tǒng)無功補償?shù)膬?yōu)先選用設(shè)備，且單組容量不宜過大，投切時的電壓變化率不應(yīng)超過2.5%。局部地區(qū)330kV及以上電壓等級短線路較多時，應(yīng)根據(jù)無功就地平衡原則和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點，經(jīng)計算分析，在適當?shù)攸c裝設(shè)母線高壓并聯(lián)電抗器進行無功補償，母線高壓并聯(lián)電抗器應(yīng)裝設(shè)斷路器。7.2當220kV及以上電網(wǎng)存在大容量直流落點近區(qū)、高比例受電地區(qū)缺乏動態(tài)無功支撐、長距離送電線路中途缺乏電壓支撐等問題時，為提高輸送容量和系統(tǒng)穩(wěn)定水平，需裝設(shè)動態(tài)無功補償設(shè)備，當技術(shù)經(jīng)濟比較合理時可選用調(diào)相機。7.3帶有沖擊負荷或負荷波動較大、不平衡嚴重的電力用戶，應(yīng)配置靜止無功發(fā)生器等動態(tài)無功補償設(shè)備。7.4換流站裝設(shè)的容性無功補償設(shè)備宜首選交流濾波器，滿足換流母線諧波性能指標和無功補償要求，不足部分采用并聯(lián)電容器。換流站所裝設(shè)的感性無功補償設(shè)備宜為可投切的高壓或低壓并聯(lián)電抗器。7.5新能源并網(wǎng)發(fā)電比重較高地區(qū)，新能源場站應(yīng)通過配置調(diào)相機等手段為系統(tǒng)提供必要的短路容量支撐，并選用穩(wěn)態(tài)和動態(tài)電壓調(diào)節(jié)性能較優(yōu)的無功補償設(shè)備。8變壓器調(diào)壓方式及調(diào)壓范圍的選擇8.1各級變壓器的額定變壓比、調(diào)壓方式、調(diào)壓范圍及每擋調(diào)壓值，應(yīng)滿足發(fā)電廠、變電站母線和用戶電壓質(zhì)量的要求，并考慮電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。8.2發(fā)電機升壓變壓器高壓側(cè)的額定電壓應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)電壓控制和無功功率分層平衡要求，經(jīng)計算論證，確定其額定電壓值，送端宜采用1.05～1.1倍系統(tǒng)標稱電壓，受端宜根據(jù)系統(tǒng)運行電壓確定。8.3降壓變壓器高壓側(cè)的額定電壓，宜根據(jù)系統(tǒng)運行電壓確定。中壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電壓，宜選1.0～1.05倍系統(tǒng)標稱電壓。8.4發(fā)電機升壓變壓器，可選用無勵磁調(diào)壓型，對于可能因為廠用電壓限制進相能力的機組，宜采用有載調(diào)壓方式。新能源場站升壓變壓器宜選用有載調(diào)壓型。8.5330kV及以上電壓等級降壓變壓器宜選用無勵磁調(diào)壓型，對于電壓隨負荷波動比較大、調(diào)壓困難的地區(qū)可選用有載調(diào)壓型，其他地區(qū)經(jīng)調(diào)壓計算論證確有必要且技術(shù)經(jīng)濟比較合理時，可選用有載調(diào)壓型。8.6直接向20kV或10kV配電網(wǎng)供電的降壓變壓器，應(yīng)選用有載調(diào)壓型。經(jīng)調(diào)壓計算，僅此一級調(diào)壓尚不能滿足電壓控制的要求時，可在其電源側(cè)各級降壓變壓器中，再增加一級有載調(diào)壓型變壓器。8.7電力用戶對電壓質(zhì)量的要求高于5.1的要求時，該用戶變壓器應(yīng)選用有載調(diào)壓型。8.8變壓器分接開關(guān)調(diào)壓范圍應(yīng)經(jīng)調(diào)壓計算確定。無勵磁調(diào)壓變壓器可選±2×2.5%(1000kV變壓器可選±4×1.25%)。對于有載調(diào)壓變壓器，66kV及以上電壓等級的，宜選±8×1.25%~±8×1.5%;35kV電壓等級的，宜選±3×2.5%。位于負荷中心地區(qū)