變電站無功補償容量的計算

摘 要：本文通過工程實例，對變電站無功補償容量選擇和校驗進行了分析，并對電容器無功補償容量的選擇及分組校驗進行了簡述。

關鍵詞：變電站 電容器 無功補償 計算

中圖分類號：TM744 文獻標識碼：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備，在電力系統中的主要作用是補償電力系統的無功功率，提高系統的功率因數改善電壓品質，減少線路的損耗，提高電網輸送電能能力。電容器的合理配置，可以減少電網運行的投資，對電網提高經濟效益有較大的意義。而電容器選型不當，則會影響經濟效益，甚至造成事故。因此對電容器進行合理的配置和選型，是變電站的一個重要內容。本文就電容器配置和選型計算進行分析。

1 電容器容量的選擇

對于電網中的變電站而言，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償以補償主變壓器無功損耗為主，并適當補償部分線路的無功損耗。應能滿足主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數不低于電網的要求（220 kV變電站功率因數不低于0.95，110 kV及以下不低于0.91）。下面，我們就以一座220 kV變電站的無功補償容量配置為例來進行電容器配置的計算。

某220 kV變電站，電壓等級220/110/35 kV，遠期3×180 MVA主變壓器，本期1×180MVA主變壓器。低壓側終期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。

主變按滿載情況計算：S1=180 MVA

則單臺主變的無功損耗為

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

（其中

）

同理 中壓側： QT2=0Mvar

低壓側： 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，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容量計算，k為出線電纜單位阻抗，按X=0.12 Ω/km）最后計算得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。）

最后計算得QC=0.09 Mvar

因此，主變所需的無功補償容量為：

Q=QT+QL-QC=35.165 Mvar

由以上計算可知，本期主變負載率為100% 時，所需的無功補償容量為36.21 Mvar。還需考慮主變最大負荷時，高壓側功率因數不低于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

電容器的分組，還需滿足最大單組無功補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%的規定。因此，需對分組容量進行校驗。

35 kV母線發生短路電流為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。

3 結論

合理進行無功補償是保證電壓質量和電網穩定運行的必要手段，對提高輸送能力和降低電網損耗具有重要意義。變電站集中補償電容器的容量確定需要考慮補償后功率因數合格、各種運行方式下電壓合格、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行了分析。

參考文獻

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