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某变电站无功补偿容量的选择与分析

作者：周德方

来源：《硅谷》2011年第03期

摘要： 结合工作单位实际情况，对某变电站增容中无功补偿容量进行分析。分析建设必要性，对当地用电负荷进行预测，阐述电压控制的方法和原则，分析无功补偿装置型式的选择，介绍无功补偿的设计实例，并介绍其布置方式和经济效益分析。 关键词： 变电站；主变增容；电容量；无功补偿

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0210092－01

随着经济发展和电力系统规模的扩大,部分地区出现高密度负荷,电网建设与城市建设之间的矛盾日益突出。为了提高电网供电质量，改善用电环境，规范用电管理，降低综合线损率，国务院部署并开展了电网建设与改造工作。为此，进行变电站增容改造是许多变电站摆在面前的一项重要工作。本文就作者所在变电站电容器无功补偿容量的选择进行分析讨论。 1 变电站并联电容补偿装置的容量选择

对于直接供电的末端变（配）电所，安装的最大容性无功量应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因数所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。 1）负荷所需补偿的最大容性无功量计算式为： 2）主变压器所需补偿的最大容性无功量计算式为：

对于枢纽变压所和地区变电所，安装的最大容性无功量，应等于经系统调压计算及技术经济比较后所确定的需要补偿的最大容性无功量。而这个需补偿的最大容性无功量，视不同的要求，可按以下几种方法取得。

1）按经济功率因数法确定线路需补偿的最大容性无功量的计算公式同式（1），但式中的 应改为由某输电线首端看，输送的最大有功负荷，的值应满足规定的值。 2）按经济无功负荷法确定需补偿的最大容性无功量的计算过程如下：

按式（3）求出某负荷点的经济无功负荷后，应与该点的实际无功负荷进行比较，才能确定补偿量，当实际无功负荷小于经济无功负荷时，则无需补偿；当实际无功负荷大于经济无功负荷时，则应将超过的部分全部补偿掉，此即为该点所需补偿的最大容性无功量。

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3）以提高变电所母线运行电压为目的时，需补偿的最大容性无功量的计算式为： 经补偿后的变电所母线电压变化范围应满足规定，并且电压最高值不应超过第六章规定的最大值。

4）以降低线路有功损耗为目的时，可根据需要降低的有功损耗百分值计算出对于该线路所需补偿的最大容性无功量。计算过程如下：

5）在工程中往往采用统计法，估算出某安装点所需补偿的最大容性无功量。具体过程如下：

① 统计出电网中无功电源总容量，包括发电机发出的无功电力电网；

② 中已装的并联容性无功补偿装置的容量，110kV及以上电压级线路的充电功率，从网外可能输入的容性无功量等。

根据无功就地平衡、各点相对集中补偿，满足运行电压等原则，将上述统计出的无功负荷总量的差值，分配至各安装点，一般采用欠补偿的方法，即可得出该点需补偿的最大容性无功量。

若缺乏资料时，对于35～110kV变电所，可按主变压器额定容量的10﹪～30﹪作为所需补偿的最大容性无功量。地区无功缺额较少或距离电源点较近的变电所，取较低值；地区无功缺额较多或距离变电源点较远的变电所，取较高值。 2 本变电站基本情况

本变电站改造前110kV为单母线接线，主变容量为2×20MVA，35kV、10kV为单母线分段接线，35kVⅠ母有两条出线，供两个变电站，最大负荷为22MW；35kVⅡ母三条出线，供三个变电站，其中有两条出线为至同一变电站18MW；每个变电站电容器配置均能满足无功负荷要求。10kVⅠ母有两条出线，有两个小水电站，10kVⅡ母有一条出线，电容器一组，容量3MVAR；10kV最大负荷4MW，其中35kV、10kV均已考虑负荷发展。

本变电站改造后110kV为单母线接线，主变容量为1×20＋1×31.5MVA，10kVⅡ母新增电容器一组，容量3MVAR，其余情况与改造前一致。 3 本变电站无功容量的确定

此变电站为枢纽变电站，按枢纽变电站中经济功率因素进行选择该变电站10kV无功容量。假设10kV功率因素由0.8补偿至0.96 故该站总的无功补偿容量为4240kVAR

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如35kV等级变电站无功容量配置合理，而110kV变电站无功负荷实际对10kV侧进行补偿。在农网变电站中，10kV线路供电半径将超过10kM,为满足线路末端电压质量在允许范围，在线路中还装有自动投切的电容器，由此10kV侧功率因素将不可能低于0.8，无功容量将低于4240kVAR。

4 本变电站电容器投入时间

本变电站于2001年投入运行，投入时安装一组3000kVAR。2009年对该站电容器的投入时间进行统计，2009年投入时间只有115.03小时，投运率仅有1.3％；2010年的投运时间只有357.51，投运率仅有4.08％，且投运时间都是在度夏期间，10kV均为过补偿。35kV等级变电站无功装置配置合理，此电容基本不投入运行。

因此，本人认为，对于10kV负荷较少的三圈变压器，配置其10kV无功装置容量时，按经济功率因素或主变运行时所需无功和10kV线路最大无功负荷进行配置，且分组投切。这样既可提高电容器的利用率，也可以减少变压器和110kV线路的损耗。 5 经济效益分析

电网实现无功补偿后，不仅降低配变用电设备的损耗，而且使高低压配电电流减少，导致线损率的降低，同时主变铜损及上一级输电线路的导线损失降低。全部考虑将使计算复杂。为简化计算程序，可以采用无功补偿经济当量来计算无功补偿后的经济效益。它的物理意义是每安装1kvar的补偿电容器，相当于有功损耗降低多少千瓦。补偿装置于配电变压器低压母线侧，无功经济当量值查有关手册可取0.15。

每投资1kvar的补偿电容器按2000元计算，安装4200kvar电容器可减少投资360万元。每组补偿容量按2100kvar，电容器投运率将提高至50％及以上，按此计算可减少电量损失280万kW·h，每kW·h购电单价按0.3元计算，每年可有84万元的收益。 6 结语

变电站电容器组的容量选择要根据变电站无功负荷的变化情况、母线电压情况,负荷谐波情况、功率因数等进行计算选择。同时根据变电站低压侧中、长期负荷的情况和该站在电网中的作用，进行综合考虑,选择经济合适的电容器台数和容量。对于技改、增容变电站，应参考该站原有电容补偿装置的投运率情况、线路无功补偿情况、低压侧负荷情况和该地区中、长期规划及在电网中的作用，按照经济无功补偿或其它原则，通过计算分析后再确定无功容量的大小和台数，不能一味地按照主变压器容量的10%～30%来估计电容器的安装容量。

参考文献：