淺析220kV變電站容性無功補償容量配置

馬經(jīng)緯 鄭加麗

山東電力集團公司日照供電公司，山東 日照 276826

淺析220kV變電站容性無功補償容量配置

馬經(jīng)緯 鄭加麗

山東電力集團公司日照供電公司，山東 日照 276826

按照目前我國供電原則和實際情況，對一座額定容量較大、帶負荷卻較小的220kV變電站的容性無功補償容量配置進行重新分析計算，確定合理的無功補償容量，選擇合適的電容器分組容量，配置無功補償設(shè)備。

功率因數(shù)；無功補償；主變無功損耗；就地平衡

1 總 則

在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種，分別是有功功率和無功功率。無功功率電源如同有功功率電源一樣，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運行所不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中，無功要保持平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓下降，嚴重時會導(dǎo)致設(shè)備損壞、系統(tǒng)解列。此外，電網(wǎng)的功率因數(shù)和電壓降低，使電氣設(shè)備得不到充分利用，促使電能傳輸能力下降，損耗增加。因此，解決好無功補償問題，有著極為重要的意義。[1]

為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗, 提高輸配電設(shè)備的效率, 電力系統(tǒng)配置的無功補償裝置，應(yīng)能保證在系統(tǒng)有功負荷高峰和負荷低谷運行方式，分（電壓）層和分（供電）區(qū)的無功平衡合理布局。本文分析某一座220kV變電站H無功補償容量的不合理，并提出合理的容量配置建議。

2 問題的提出

某220kV變電站H 安裝1臺變壓器，額定容量為180/180/90MVA。因其所處位置偏遠，用戶負荷較小，而且中壓側(cè)不帶負荷，低壓側(cè)最高帶18MVA負荷。站內(nèi)低壓側(cè)35kV配置并聯(lián)電容器，用于補償無功損耗。按照山東電力系統(tǒng)調(diào)度管理規(guī)程規(guī)定，高峰時段220kV主變高壓側(cè)功率因數(shù)不小于0.95,低谷時段主變高壓側(cè)功率因數(shù)不大于0.95，當主變高壓側(cè)功率因數(shù)偏低時要投入電容器。35kV低壓側(cè)配置了單組容量為10.008MVAr的3組電容器，電容器單組容量太大，當功率因數(shù)不合格需要投入電容器時則過補償；否則將欠補償。為改變電容器容量配置不合理的情況，本文根據(jù)該220kV變電站目前的負荷和未來幾年的預(yù)測負荷，對該站需要的容性無功補償容量重新進行計算，合理確定無功配置容量和電壓器分組容量。

3 容性無功損耗計算

220 kV變電站容性無功補償以補償主變壓器的無功損耗為主，一般容性無功補償裝置按主變壓器容量的15%～25%配置。但是，對于變電站H因為負荷太小，變壓器無功損耗較小。按照這個原則計算配置不合理。現(xiàn)在分別計算運行變壓器無功損耗、電壓層間無功補償缺額。通過計算，重新確定無功損耗。

3.1 運行變壓器無功損耗計算

運行變壓器的無功損耗包括勵磁支路的無功損耗和繞組漏抗的無功損耗。[2]

△QT是變壓器的無功損耗；其中變壓器的勵磁功率損耗忽略，所以，變壓器的無功損耗計算如下：

其中S1，S2，S3分別是主變?nèi)齻?cè)繞組通過的負荷容量（MVA）；UK1，UK2，UK3分別是主變?nèi)齻?cè)繞組的短路電壓。

對于本次計算的變電站H，主變主要參數(shù)為：

按照主變目前最高負荷18MVA計算，高、中、低三側(cè)繞組負荷容量S1，S2，S3分別是18（MVA）,0,18（MVA），

則變壓器無功損耗QS為：根據(jù)發(fā)展策劃部的遠景規(guī)劃，測算2013～2020年，運行變壓器的無功損耗：見表1。

表1 變電站H 2013～2020年變壓器無功損耗表

3.2 電壓層間無功補償缺額計算

按照目前主變所帶負荷情況，220kV變電站H主變高壓側(cè)功率功率因數(shù)按0.95考慮,110kV中壓側(cè)和35kV低壓側(cè)功率因數(shù)分別按照0.95和0.9考慮。

電壓層間無功缺額QC為：測算2013～2020年電壓層間無功缺額情況，見表2。

表2 變電站H 2013～2020年電壓層間無功缺額表

4 線路充電功率

35kV線路的充電功率計算

線路有對地電容，由線路的對地電容電流所產(chǎn)生的無功功率稱為線路的充電功率，該功率為容性的。

低壓側(cè)35kV線路長度為46KM，充電功率QCH約0.2 MVAr。

測算2013～2020年線路充電功率，見表3。

表3 變電站H 2013～2020年低壓側(cè)線路充電功率表

5 容性無功容量確定及分組容量

按照目前變壓器帶18MVA負荷運行時，變壓器無功損耗約0.43MVAr。220kV與35kV電壓層間無功缺額約2.23MVAr，35kV線路充電功率約0.2 MVAr。則變電站H無功缺額Qq為：

測算2013～2020年變電站H 無功缺額情況，見表4。

表4 變電站H 2013～2020年無功缺額情況表

根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術(shù)原則》，無功補償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，合理配置適當規(guī)模、類型的無功補償裝置，滿足降損和調(diào)壓的需要。所裝設(shè)的無功補償裝置應(yīng)不引起系統(tǒng)諧波明顯放大，并應(yīng)避免大量的無功電力穿越變壓器。

投退一組補償設(shè)備引起母線電壓的變動值不宜超過額定電壓的2.5%。按照無功就地平衡的原則，考慮確定分組容量。為降低造價，宜加大分組容量，減少組數(shù)。

基于以上考慮，建議在該變電站35kV低壓側(cè)裝設(shè)3*2 MVAr的電容器組，取代原來的10.008 MVAr的電容器組。

6 結(jié)語

本文根據(jù)我國供電原則并結(jié)合220kV變電站H的實際負荷情況，對變電站內(nèi)主變無功損耗、電壓層間無功缺額等進行詳細計算，確定變電站H容性無功補償容量，并根據(jù)計算結(jié)果確定電容器分組容量。通過計算，合理調(diào)整了無功補償容量，有利于提高變電站功率因數(shù)，減少設(shè)備功率損耗，穩(wěn)定電壓，保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性。

[1]王大飛.電氣自動化中的無功補償技術(shù)分析[J]電氣工程與自動化，2011,(24):11

[2]王大光.電力系統(tǒng)（分析）[M]北京：中國電力出版社，2010，(4):177

[3]杜歡.220kV變電站無功補償容量配置分析[J].廣東輸電與變電技術(shù)，2008，(4)：69

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.12.001