淺析220kV變電站容性無功補(bǔ)償容量配置

馬經(jīng)緯 鄭加麗

山東電力集團(tuán)公司日照供電公司，山東 日照 276826

淺析220kV變電站容性無功補(bǔ)償容量配置

馬經(jīng)緯 鄭加麗

山東電力集團(tuán)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(shí)際情況，對(duì)一座額定容量較大、帶負(fù)荷卻較小的220kV變電站的容性無功補(bǔ)償容量配置進(jìn)行重新分析計(jì)算，確定合理的無功補(bǔ)償容量，選擇合適的電容器分組容量，配置無功補(bǔ)償設(shè)備。

功率因數(shù)；無功補(bǔ)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(fù)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(yùn)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(huì)使系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(bǔ)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(bǔ)償裝置，應(yīng)能保證在系統(tǒng)有功負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷運(yùn)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(bǔ)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(tái)變壓器，額定容量為180/180/90MVA。因其所處位置偏遠(yuǎn)，用戶負(fù)荷較小，而且中壓側(cè)不帶負(fù)荷，低壓側(cè)最高帶18MVA負(fù)荷。站內(nèi)低壓側(cè)35kV配置并聯(lián)電容器，用于補(bǔ)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(shí)段220kV主變高壓側(cè)功率因數(shù)不小于0.95,低谷時(shí)段主變高壓側(cè)功率因數(shù)不大于0.95，當(dāng)主變高壓側(cè)功率因數(shù)偏低時(shí)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(dāng)功率因數(shù)不合格需要投入電容器時(shí)則過補(bǔ)償；否則將欠補(bǔ)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(fù)荷和未來幾年的預(yù)測負(fù)荷，對(duì)該站需要的容性無功補(bǔ)償容量重新進(jìn)行計(jì)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(jì)算

220 kV變電站容性無功補(bǔ)償以補(bǔ)償主變壓器的無功損耗為主，一般容性無功補(bǔ)償裝置按主變壓器容量的15%～25%配置。但是，對(duì)于變電站H因?yàn)樨?fù)荷太小，變壓器無功損耗較小。按照這個(gè)原則計(jì)算配置不合理?，F(xiàn)在分別計(jì)算運(yùn)行變壓器無功損耗、電壓層間無功補(bǔ)償缺額。通過計(jì)算，重新確定無功損耗。

3.1 運(yùn)行變壓器無功損耗計(jì)算

運(yùn)行變壓器的無功損耗包括勵(lì)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(lì)磁功率損耗忽略，所以，變壓器的無功損耗計(jì)算如下：

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

對(duì)于本次計(jì)算的變電站H，主變主要參數(shù)為：

按照主變目前最高負(fù)荷18MVA計(jì)算，高、中、低三側(cè)繞組負(fù)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(yuǎn)景規(guī)劃，測算2013～2020年，運(yùn)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(bǔ)償缺額計(jì)算

按照目前主變所帶負(fù)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(jì)算

線路有對(duì)地電容，由線路的對(duì)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(fù)荷運(yùn)行時(shí)，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(bǔ)償配置技術(shù)原則》，無功補(bǔ)償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，合理配置適當(dāng)規(guī)模、類型的無功補(bǔ)償裝置，滿足降損和調(diào)壓的需要。所裝設(shè)的無功補(bǔ)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(bǔ)償設(shè)備引起母線電壓的變動(dòng)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(jià)，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(shí)際負(fù)荷情況，對(duì)變電站內(nèi)主變無功損耗、電壓層間無功缺額等進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，確定變電站H容性無功補(bǔ)償容量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電容器分組容量。通過計(jì)算，合理調(diào)整了無功補(bǔ)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(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

[1]王大飛.電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)分析[J]電氣工程與自動(dòng)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(bǔ)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