浅析220kV变电站容性无功补偿容量配置

马经纬 郑加丽

山东电力集团公司日照供电公司，山东 日照 276826

浅析220kV变电站容性无功补偿容量配置

马经纬 郑加丽

山东电力集团公司日照供电公司，山东 日照 276826

按照目前我国供电原则和实际情况，对一座额定容量较大、带负荷却较小的220kV变电站的容性无功补偿容量配置进行重新分析计算，确定合理的无功补偿容量，选择合适的电容器分组容量，配置无功补偿设备。

功率因数；无功补偿；主变无功损耗；就地平衡

1 总 则

在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种，分别是有功功率和无功功率。无功功率电源如同有功功率电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时会导致设备损坏、系统解列。此外，电网的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使电能传输能力下降，损耗增加。因此，解决好无功补偿问题，有着极为重要的意义。[1]

为了最大限度地减少无功功率的传输损耗, 提高输配电设备的效率, 电力系统配置的无功补偿装置，应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡合理布局。本文分析某一座220kV变电站H无功补偿容量的不合理，并提出合理的容量配置建议。

2 问题的提出

某220kV变电站H 安装1台变压器，额定容量为180/180/90MVA。因其所处位置偏远，用户负荷较小，而且中压侧不带负荷，低压侧最高带18MVA负荷。站内低压侧35kV配置并联电容器，用于补偿无功损耗。按照山东电力系统调度管理规程规定，高峰时段220kV主变高压侧功率因数不小于0.95,低谷时段主变高压侧功率因数不大于0.95，当主变高压侧功率因数偏低时要投入电容器。35kV低压侧配置了单组容量为10.008MVAr的3组电容器，电容器单组容量太大，当功率因数不合格需要投入电容器时则过补偿；否则将欠补偿。为改变电容器容量配置不合理的情况，本文根据该220kV变电站目前的负荷和未来几年的预测负荷，对该站需要的容性无功补偿容量重新进行计算，合理确定无功配置容量和电压器分组容量。

3 容性无功损耗计算

220 kV变电站容性无功补偿以补偿主变压器的无功损耗为主，一般容性无功补偿装置按主变压器容量的15%～25%配置。但是，对于变电站H因为负荷太小，变压器无功损耗较小。按照这个原则计算配置不合理。现在分别计算运行变压器无功损耗、电压层间无功补偿缺额。通过计算，重新确定无功损耗。

3.1 运行变压器无功损耗计算

运行变压器的无功损耗包括励磁支路的无功损耗和绕组漏抗的无功损耗。[2]

△QT是变压器的无功损耗；其中变压器的励磁功率损耗忽略，所以，变压器的无功损耗计算如下：

其中S1，S2，S3分别是主变三侧绕组通过的负荷容量（MVA）；UK1，UK2，UK3分别是主变三侧绕组的短路电压。

对于本次计算的变电站H，主变主要参数为：

按照主变目前最高负荷18MVA计算，高、中、低三侧绕组负荷容量S1，S2，S3分别是18（MVA）,0,18（MVA），

则变压器无功损耗QS为：根据发展策划部的远景规划，测算2013～2020年，运行变压器的无功损耗：见表1。

表1 变电站H 2013～2020年变压器无功损耗表

3.2 电压层间无功补偿缺额计算

按照目前主变所带负荷情况，220kV变电站H主变高压侧功率功率因数按0.95考虑,110kV中压侧和35kV低压侧功率因数分别按照0.95和0.9考虑。

电压层间无功缺额QC为：测算2013～2020年电压层间无功缺额情况，见表2。

表2 变电站H 2013～2020年电压层间无功缺额表

4 线路充电功率

35kV线路的充电功率计算

线路有对地电容，由线路的对地电容电流所产生的无功功率称为线路的充电功率，该功率为容性的。

低压侧35kV线路长度为46KM，充电功率QCH约0.2 MVAr。

测算2013～2020年线路充电功率，见表3。

表3 变电站H 2013～2020年低压侧线路充电功率表

5 容性无功容量确定及分组容量

按照目前变压器带18MVA负荷运行时，变压器无功损耗约0.43MVAr。220kV与35kV电压层间无功缺额约2.23MVAr，35kV线路充电功率约0.2 MVAr。则变电站H无功缺额Qq为：

测算2013～2020年变电站H 无功缺额情况，见表4。

表4 变电站H 2013～2020年无功缺额情况表

根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，无功补偿配置应根据电网情况，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置，满足降损和调压的需要。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。

投退一组补偿设备引起母线电压的变动值不宜超过额定电压的2.5%。按照无功就地平衡的原则，考虑确定分组容量。为降低造价，宜加大分组容量，减少组数。

基于以上考虑，建议在该变电站35kV低压侧装设3*2 MVAr的电容器组，取代原来的10.008 MVAr的电容器组。

6 结语

本文根据我国供电原则并结合220kV变电站H的实际负荷情况，对变电站内主变无功损耗、电压层间无功缺额等进行详细计算，确定变电站H容性无功补偿容量，并根据计算结果确定电容器分组容量。通过计算，合理调整了无功补偿容量，有利于提高变电站功率因数，减少设备功率损耗，稳定电压，保证电网运行的安全性和经济性。

[1]王大飞.电气自动化中的无功补偿技术分析[J]电气工程与自动化，2011,(24):11

[2]王大光.电力系统（分析）[M]北京：中国电力出版社，2010，(4):177

[3]杜欢.220kV变电站无功补偿容量配置分析[J].广东输电与变电技术，2008，(4)：69

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.12.001