220kV变电站无功补偿容量配置分析

220kV变电站无功补偿容量配置分析

蒋忠

(宁夏回族自治区电力设计院有限公司宁夏银川750001)

摘要：现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，科学技术的发展水平也有了很大的提高。220kV变电站无功补偿的容量配置，解决了负荷过重的问题，逐步提升电网的传输水平。电网运行的过程中，220kV变电站系统内，很容易发生无功损耗，如设备损耗、功率网损等，设计无功补偿容量配置，降低变电站的能耗损失，体现无功补偿容量配置的优势。本文主要探讨220kV变电站无功补偿容量的配置。

关键词：220kV变电站；无功补偿；容量配置；分析

引言

电力系统中，无功合理分布是保证电压质量和经济运行的重要条件。２２０ｋＶ变电站作为城市电网的重要节点，合理的无功配置对于提高负荷功率因数、减少电力输送损耗、改善电能质量有着十分重要的意义。在变电站设计中，应根据地区特点对２２０ｋＶ变电站的无功补偿容量进行合理配置和选择。本文着重对２２０ｋＶ变电站无功补偿的配置原则和方法进行探讨分析，并通过实例提出合理配置２２０ｋＶ变电站无功补偿容量的步骤和方法。

1配电网无功补偿装置与方式

1.1配电网无功补偿配置

配电网无功补偿装置分为主变无功补偿装置和配变无功补偿装置。此外，并联电容器组是配电网无功补偿配置中的一个重要组成部分，其接线有多种，有三角形、星形、有双三角形和双星形之分。在配电网中的功能室产生无功，这就在工作中的平衡体系中弥补了无功的缺额，在实际运用中保持了无功的就地平衡，避免了长远距离的运输。配电网无功补偿配置的内部结构通常可以分为分散式的配电网无功补偿配置、密集型的配电网无功补偿配置两种，以上就是配电网无功补偿配置的情况。

1.2配电网无功补偿方式

在电网使用的过程中，在变电站的变压器低压方向存在着电容器的无功补偿，也存在少数情况电容器的无功补偿安装在高压母线上。在某些特定情况下，如果无功补偿容量在某一点获得增加，将会造成从该点的电源点所接的串联电路和无功潮流都将会变小。这样来达到我们减少损耗电能的目的，提高用电效率的质量。①变电站集中补偿。变电站集中补偿是在配电网中进行无功补偿的常用方式，是指在变电站在10kV的母线侧面进行集中的补偿方式，主要进行补偿主变的无功损耗。变电站集中补偿装置包括并联电容器和并联电抗器。②配变低压集中补偿。在我国当前的压配电网中，配变低压集中补偿的方法是行业内最常用的一种补偿措施，也是公认的最适合现实的补偿措施。配变低压集中补偿在配变的380V中进行电路的集中补偿，它采用的容器主要是并联电容器。其中，它凭借安全、高效的优点，实现了电网无功的就地平衡。③线路杆上补偿。在我国，线路杆上补偿由于易受环境、气候、工作量大的一系列的限制，它的适应能力很差，所以在实际情况中采用的并不是很多。在实际施工中，它主要针对线路杆塔进行电容器的安装，从而达到实现无功补偿的目的。④用户终端分散补偿。用户终端分散补偿由于安装时的方便灵活，在实际施工的过程中一般用于工业负荷用户。用户终端分散补偿是对于用户自然功率因数偏低等情况研发出来的，所以可以根据用户设备的无功功率需求控制投切。

2220kV变电站无功补偿容量计算

2.1计算原则

220kV变电站运行的无功负荷，在实行容量补偿时，要注意负荷幅值、速率以及频率的变化，进而选择无功补偿的容量装置。220kV变电站的无功补偿容量计算，按照无功变化频率的变化原则，根据幅值变化，选择并联电容器的补偿方式。

2.2计算方法

容量配置计算时，按照220kV变电站母线的负荷，提升功率因数，计算最大容性无功量，是指功率因数和主变压器补偿所需容量的总和，明确容量的具体配置。

3无功补偿电源容量模型与算法

无功补偿的计算方法有很多种，主要是对用户的要求功率进行补偿。大多数情况下，10千伏用户要求功率因数达到1.0。但是由于我国目前的状况限制了补偿的方式，还不能达到经济补偿的程度。具体情况是，当变电站以最大负荷方式下工作时，变电站需要用户完全不需要系统提供的无功。当不是处在最大负荷方式下工作时，这时用户应该合理的调整补偿容量，不给系统输送无用功。如果按照经济补偿的原则来计算，用户需要高科技的设备以及高水平的操作手段，同时也要付出许多资金。可以看到我国变电站运行的管理方式和设备都没达到理想状态，所以无功补偿设备的操作不能太频繁，也不能满足用户无功自平衡的基本要求，这些任务给电业部门带来了巨大的压力。根据我国相关法律规定，当地处在用电高峰期的时段。用户的功率因数应该达到以下要求，一些用于生产的工业部门和高压供电应该配备调整电压的装置。功率因数低于0.9以下都视为不合格。其他100千瓦等以上用电的部门功率因数不能低于0.85以下，而一些农业上的用电功率因数要求在0.85以上。当前投入使用中的大多数电力系统和用电用户中，都按照功率因数为0.9作为补偿。这种补偿方式和经济原则比较起来，电力系统无功补偿容量，则更占有优势。

3.1计算条件

首先应该确定是哪种类型，才能具有针对性的选择计算公式正确的计算，要考虑无功负荷的几大因素。他们分别是频率、幅值和速率。然后在确定无功变化的频率为每天达到的次数。如果幅值较大的话，应该把并联电容器作为首要选择。第一，10伏的负荷功率因数应该以0.9去计算。第二，按照国家相关的一些规定，当用户处在用电高峰期的时段，220千伏变电站主变变高公因数应该高于0.98。110千伏变电站应该高于0.95。但不是处在用电高峰期的时段，功率因数应该按照0.95以下计算。不同位置之间的电压数值，也存在很明显的差别。由于受到许多原因的限制，主变变压侧额定电流如果超过4000安培的话，将会出现损坏。所以主变低压侧最大的负荷容量为某一个值，当超过这一数值时，将会对供电造成损害。当负载率是最大或者最小的时候，都有独立的数值予以对应，在计算的时候一定要找准数值去计算。变电站与电容器并联的补偿有以下两点原因：第一，将主变的无功损害进行补偿；第二，一些无用功主要补偿在不同电压处在不同位置的无功缺额。

3.2无功缺额的计算方法

当主变为承载最大负荷的情况时，220千伏变电站的变高功率因数应该按照0.98进行计算。通过变高功率因数可以把110千伏和10千伏区别开来。他们分别是0.95和0.9。当主变承载最小负荷的情况时。220千伏变电站的220千伏侧和110千伏侧的功率因数就相同了，都是按照0.95计算。而10伏一侧的功率因数依然按照原来的进行计算。

3.3如何选择分组容量

分组容量的选择要按照以下几个要求。第一，所有安装的补偿设施要引起母线电压的变动值，这个值一定不能超过额定电压的2.5%。对负荷调压变压器连接的电容器，电压出现的变动值不能超过某一额定的数值。第二，为了减轻成本的压力，尽量增大组件的容量，以便减少分组的数量。

结语

本文结合220kV许台变电站的负荷情况，计算分析了变压器无功损耗、电压层间无功缺额，进而得到许台变电站容性无功补偿缺额，根据负荷预测计算出未来几年的无功缺额，分析了该站电容器组配置的合理性，对提高设备利用率，减少网损，保证电网的安全稳定运行有着重要的作用。

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