110kV用戶變電站無功補償容量配置分析

程　柳（珠海電力設計院有限公司，廣東　　珠海　　519000）

110kV用戶變電站無功補償容量配置分析

程柳
（珠海電力設計院有限公司，廣東珠海519000）

摘要：本文重點討論了110kV用戶變電站無功平衡界面及110kV用戶變電站無功容量配置計算。

關鍵詞：無功平衡界面；功率因數；無功配置；動態無功補償

1　前言

根據《電力系統無功補償配置技術原則》，110kV變電站所配置的無功補償設備，在主變高峰負荷時，其高壓側功率因數應不低于0.95，在低谷負荷時，高壓側功率因數不應高于0.95。100kVA及以上高壓供電的電力用戶，在用戶高峰負荷時變壓器高壓側功率因數不宜低于0.95。電力用戶應防止向系統反送無功功率。對于110kV用戶變電站，其功率因數考核點實際為其所接入公用變電站的110kV側。本文重點討論110kV用戶變電站無功平衡界面及110kV用戶變電站無功容量配置計算。

2　問題提出

以工程設計中110kV用戶站為例介紹用戶站無功補償容量計算方法：

110kV用戶站本期及最終規模為2×50MVA主變，容量比為50/50MVA，電壓比為110/10.5kV，阻抗電壓百分數Uk% 為16%，空載電流百分數Io%為0.7%，繞組接線形式YN，d11，電氣主接線采用單母分段接線。

110kV出線2回，分別接到220kV公用變電站一和220kV公用變電站二，線路長度分別為6km和1km。電纜導線截面為500mm2，10kV出線10回。

2.1110kV公用站無功平衡界面

對于110kV公用變電站其功率因數的考核點位于110kV變電站點的高壓側，在進行無功平衡計算時，110kV線路充電功率考慮一半，110kV側無功平衡界面實際為110線路中點處。10kV側無功平衡界面為10kV母線，10kV母線以下的負荷及線路等全部按功率因數0.9的負荷等效。

2.2110kV用戶站無功平衡界面

對于110kV用戶變電站其功率因數的考核點位于其所接公用變電站的110kV母線側，考慮110kV線路全線充電功率，無功平衡界面即為公用變電站110kV母線側。10kV側無功平衡界面為10kV母線，10kV母線以下的負荷及線路等全部按功率因數0.9的功率等效。

3　無功補償計算

3.1用戶站有功負荷

在生產設備調試階段和生產設備定期大修階段，用戶負荷常常存在負荷較小且負荷不穩定的情況，不能簡單按照公用變電站選取負載率的方式對低谷負荷及高峰負荷時的無功進行平衡。根據用戶負荷的實際情況，本用戶站接入系統初期負荷最小約為1MW，正常運行最大負荷約為65MW，考慮兩臺主變平均分配負荷，則每臺主變負荷最小約為0.5MW，最大負荷約為32.5MW。

3.2變壓器無功損耗變壓器無功損耗計算公式：

其中Sc為通過變壓器的實際視在功率，SN為變壓器額定視在功率。

計算得最小負荷時變壓器無功損耗為0.35Mvar，最大負荷時變壓器無功損耗為3.73Mvar。

3.3低壓側無功負荷

10kV側無功平衡界面為10kV母線，10kV母線以下的負荷及線路等全部按功率因數0.9的負荷等效。低壓側無功負荷即為功率因數取0.9時，最小負荷及最大負荷對應的無功負荷，分別為0.22Mvar，14.17Mvar。

3.4線路充電功率

110kV用戶變電站無功平衡界面為其所接公用變電站110kV母線側，考慮110kV線路全線充電功率，由于2回110kV線路長度不同，其線路充電功率有較大差異，計算得接至變電站一的110kV線路充電功率約為4.14Mvar，接至變電站二的110kV線路充電功率約為0.69Mvar。

表1　用戶站無功需求測算表

4　無功容量配置需求

110kV用戶變電站：在高峰負荷時，需補償容性無功，以補償主變無功損耗及向低壓側輸送無功，保障其所接公用變電站110kV功率因數不小于0.95；在低谷負荷時，需補償感性無功，以平衡線路充電功率，保障不向系統倒送無功。計算110kV用戶變電站無功需求測算見表1。

最小負荷時，變電站一110kV側功率因數為0.1388（容性），用戶站向系統倒送無功3.57Mvar，至少需補償感性無功3.57Mvar以滿足不倒送無功；變電站二功率因數為0.9721（容性），用戶站向系統倒送無功0.12Mvar，至少需補償感性無功0.12Mvar。

當用戶站全站負荷為20MW時（主變負載率約為20%），變電站一110kV側功率因數約為0.9960（感性），用戶站至少需補償感性無功約2.23Mvar，滿足低谷負荷時功率因數不高于0.95；變電站二功率因數為0.9173（容性），用戶站不需要補償無功。

最大負荷時，變電站一110kV側功率因數為0.9209（感性），至少需補償容性無功3.61Mvar，滿足高峰負荷時功率因數不低于0.95；變電站二功率因數為0.8838（感性），至少需補償容性無功7.06Mvar。

按照最小負荷時不倒送無功，本用戶站每臺主變低壓側需投入感性無功容量為3.6Mvar；按照最大負荷時，公用變電站110kV側功率因數不低于0.95，本用戶站每臺主變低壓側需投入容性無功7Mvar。

考慮到用戶負荷發展的階段性和波動性，同時考慮工程投資經濟性，本工程采用動態無功補償裝置SVG與并聯電容器組組合配置的方式進行無功補償。本工程每臺主變低壓側裝設±4Mvar動態無功補償裝置SVG和4Mvar并聯電容器組。

因此本用戶站裝設2×（±4Mvar）動態無功補償裝置SVG和2×4Mvar并聯電容器組。

結語

本文按照我國無功配置的技術原則，對110kV用戶站無功補償配置進行了詳細的計算，從功率因數考核點角度出發，對110kV用戶站無功平衡界面進行了討論，并根據用戶負荷實際特性，對110kV用戶站進行了無功補償配置測算。

參考文獻

[1]王一杰，趙舫，丁穎，等.基于最優覆蓋法的變電站無功補償容量優化配置研究[J].電力系統保護與控制，2011，39（15）：38-42.

中圖分類號：TM63

文獻標識碼：A

作者簡介：程柳，西安交通大學電氣工程及自動化專業碩士研究生，從事電力系統規劃與設計工作。