變電站無功補(bǔ)償容量的計(jì)算

摘 要：本文通過工程實(shí)例，對變電站無功補(bǔ)償容量選擇和校驗(yàn)進(jìn)行了分析，并對電容器無功補(bǔ)償容量的選擇及分組校驗(yàn)進(jìn)行了簡述。

關(guān)鍵詞：變電站 電容器 無功補(bǔ)償 計(jì)算

中圖分類號：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0119-01

電力電容器是變電站及用戶的重要設(shè)備，在電力系統(tǒng)中的主要作用是補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)改善電壓品質(zhì)，減少線路的損耗，提高電網(wǎng)輸送電能能力。電容器的合理配置，可以減少電網(wǎng)運(yùn)行的投資，對電網(wǎng)提高經(jīng)濟(jì)效益有較大的意義。而電容器選型不當(dāng)，則會影響經(jīng)濟(jì)效益，甚至造成事故。因此對電容器進(jìn)行合理的配置和選型，是變電站的一個重要內(nèi)容。本文就電容器配置和選型計(jì)算進(jìn)行分析。

1 電容器容量的選擇

對于電網(wǎng)中的變電站而言，主要損耗來源于主變壓器和線路。因此變電站的容性無功補(bǔ)償以補(bǔ)償主變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)補(bǔ)償部分線路的無功損耗。應(yīng)能滿足主變壓器最大負(fù)荷時，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于電網(wǎng)的要求（220 kV變電站功率因數(shù)不低于0.95，110 kV及以下不低于0.91）。下面，我們就以一座220 kV變電站的無功補(bǔ)償容量配置為例來進(jìn)行電容器配置的計(jì)算。

某220 kV變電站，電壓等級220/110/35 kV，遠(yuǎn)期3×180 MVA主變壓器，本期1×180MVA主變壓器。低壓側(cè)終期12回出線，本期4回出線。主變壓器短路阻抗Ud1-2=14%，Ud1-3=24%，Ud2-3=8%，容量比100/100/50。

（1）主變的無功損耗。

主變按滿載情況計(jì)算：S1=180 MVA

則單臺主變的無功損耗為

高壓側(cè)：QT1=（S12×X1）/Un2=（S12×（Ud%×Un2/100/ S1）/Un2=27Mvar

（其中

）

同理 中壓側(cè)： QT2=0Mvar

低壓側(cè)： QT3=8.1Mvar

（2）線路的無功損耗QL。

QL=3nLI2X

（式中：n為每段母線所帶的線路回數(shù)，L為每回線路長度，取L=1 km；I為回路電流，按每回線路帶20MVA容量計(jì)算，k為出線電纜單位阻抗，按X=0.12 Ω/km）最后計(jì)算得QL=0.155 Mvar

（3）線路的充電功率。

QC=qL

（式中：QC線路充電功率；q為線路單位長度的充電功率，取q=0.09 Mvar/km；L為線路長度。）

最后計(jì)算得QC=0.09 Mvar

因此，主變所需的無功補(bǔ)償容量為：

Q=QT+QL-QC=35.165 Mvar

由以上計(jì)算可知，本期主變負(fù)載率為100% 時，所需的無功補(bǔ)償容量為36.21 Mvar。還需考慮主變最大負(fù)荷時，高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95，因此本期35 kVⅠ段母線配置電容器3組，容量均為12 Mvar。

2 電容器的分組校驗(yàn)

電容器的分組，還需滿足最大單組無功補(bǔ)償裝置投切引起所在母線電壓變化不宜超過電壓額定值的2.5%的規(guī)定。因此，需對分組容量進(jìn)行校驗(yàn)。

35 kV母線發(fā)生短路電流為Id=24.70

kA，短路容量Sd=√3×Ue×Id=1583 MVA。

△U%=（Qcm/Sd）×100%=0.76%。

能滿足電壓波動的要求，因此，電容器分組容量選擇適當(dāng)。

3 結(jié)論

合理進(jìn)行無功補(bǔ)償是保證電壓質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要手段，對提高輸送能力和降低電網(wǎng)損耗具有重要意義。變電站集中補(bǔ)償電容器的容量確定需要考慮補(bǔ)償后功率因數(shù)合格、各種運(yùn)行方式下電壓合格、無功就地平衡等方面的因素，同時必須考慮單組電容器投切不應(yīng)引起電壓波動過大，本文選擇了一個算例，對電容器容量的確定進(jìn)行了分析。

參考文獻(xiàn)

[1]周武.某220 kV變電站電容器改造設(shè)計(jì)探討[J]，建筑安全，2008（5）.

[2]侯廣松.變電站無功補(bǔ)償電容器容量計(jì)算[J]，山東電力技術(shù)，2006（6）.

[3]陳拓新，徐玉琴，張麗.110kV變電站無功補(bǔ)償電容器組優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].江西電力，2011（6）.