MSVC在110kV變電站無功優(yōu)化改造中的應(yīng)用

張大寶 吳治勇

（國網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆 阿克蘇 8430001）

MSVC在110kV變電站無功優(yōu)化改造中的應(yīng)用

張大寶 吳治勇

（國網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆 阿克蘇 8430001）

本文分析了某110kV變電站電能質(zhì)量狀況，通過對其I回線路1#、2#主變進線側(cè)有功、無功、功率因數(shù)、基波及諧波電壓電流進行測試，了解目前該110kV電站電能質(zhì)量狀況。對比國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，提出采用MSVC型動態(tài)無功補償裝置對該110kV變電站進行無功優(yōu)化的方案，并分析了MSVC方案所具有的優(yōu)勢，其在電網(wǎng)無功優(yōu)化及穩(wěn)定系統(tǒng)電壓改造中得到廣泛應(yīng)用。

MSVC；變電站；無功優(yōu)化

某110kV變電站有2回110kV進線，分別為Ⅰ回和Ⅱ回，兩段110kV并列運行，設(shè)有母聯(lián)。Ⅰ回下帶110kV/35kV主變兩臺和一臺110kV進線電石爐，容量為 25000kVA；兩臺主變的容量均為31500kVA，分裂運行，每臺主變下主要負(fù)荷為2臺12500kVA電石爐，每段35kV母線均配置有安裝容量為3600kvar的固定電容器組補償裝置，用戶反饋現(xiàn)Ⅰ回功率因數(shù)無法達(dá)到考核要求。Ⅱ回下帶3臺110kV進線的電石爐和一臺110/35kV主變1臺，電石爐容量為25000kVA，主變?nèi)萘繛?000kVA；每臺電石爐 10kV抽頭處均安裝有無功補償裝置，功率因數(shù)可達(dá)到考核要求［1-2］。

1 電能質(zhì)量測試

由于Ⅰ回線路未達(dá)到考核要求，測試主要針對Ⅰ回線路1#、2#主變進行。

1.1 1#主變測試數(shù)據(jù)

首先在該110kV變電站繼保室1#主變測控屏進行測試，系統(tǒng)額定電壓110kV，CT變比300/5，取樣間隔30s，采用德國高美電能質(zhì)量測試儀，測試時原有的容性無補償裝置投運，容量為 3600kvar。測試記錄如下。

測試期間1#主變有功功率最大值為28142kW、最小值為7614kW，平均有功為24544kW；無功功

圖1 1#主變有功、無功及功率因數(shù)變化趨勢圖

圖2 1#主變?nèi)嗷妷杭半娏髭厔輬D

率最大值為16667kvar、最小值為-438kvar，平均無功為11882kvar；功率因數(shù)最大值為0.9800、最小值為0.4829，平均功率因數(shù)為0.8833；線電壓最大 116kV，線電壓最小 113kV；相電流最大值為347.6A，最小值為23.26A。

圖3 1#主變3、5、7、11次諧波電壓及電流趨勢圖

1.2 2#主變測試數(shù)據(jù)

對該110kV變電站繼保室2#主變測控屏進行測試，系統(tǒng)額定電壓為110kV，電流變比300/5，取樣間隔30s，測試儀器為德國高美電能質(zhì)量測試儀，測試時原有的容性無補償裝置投運，容量為3600kvar。

圖4 2#主變有功功率、無功功率、功率因數(shù)變化趨勢圖

圖5 2#主變?nèi)嗷妷杭半娏髯兓€

測試期間2#主變有功功率最大值為26264kW、最小值為686.8kW，平均有功為22513kW；無功功率最大值為 22249kvar、最小值為-3208kvar，平均無功為16246kvar；功率因數(shù)最大值為0.9998、最小值為-1.0000，平均功率因數(shù)為0.8002；線電壓最大117kV，線電壓最小113kV；相電流最大值為235.2A，最小值為15.68A。

圖6 2#主變3、5、7、11次諧波電壓及電流趨勢圖

1.3 數(shù)據(jù)分析［3-6］

根據(jù)GB 14549等電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對測試結(jié)果進行分析。表1及表2分別為公用電網(wǎng)諧波電壓限值、注入公共連接點的諧波電流允許值。

表1 公用電網(wǎng)諧波電壓限值

表2 注入公共連接點的諧波電流允許值

1）1#主變數(shù)據(jù)分析

對1#主變測試數(shù)據(jù)進行整理，見表3。

表3 1#主變測試數(shù)據(jù)

可以看出，1#主變進線側(cè)諧波電壓及諧波電流含量均在國標(biāo)允許范圍內(nèi)，測試功率因數(shù)平均值僅為0.88，不能達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)要求值0.9。

2）2#主變進線側(cè)數(shù)據(jù)分析

表4 2#主變測試數(shù)據(jù)

可以看出，2#主變進線側(cè)諧波電壓及諧波電流含量均在國標(biāo)允許范圍內(nèi)，測試點功率因數(shù)平均值僅為0.80，不能達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)要求值0.9。

1.4 結(jié)論

通過數(shù)據(jù)測試可以看出，諧波含量均在國標(biāo)要求之內(nèi)；但從功率因數(shù)和有功變化來看，功率因數(shù)都無法達(dá)到考核要求值0.9，從而導(dǎo)致供電部門懲罰性罰款，有功從最小686kW到最大26264kW，每4個小時變化一次，變化較頻繁且幅度較大。因此必須進行無功優(yōu)化，以滿足考核要求，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，降損增效，提高供電質(zhì)量及設(shè)備利用率。

2 優(yōu)化方案［7-8］

2.1 理論計算

由于系統(tǒng)安裝的無功補償裝置容量不合理，導(dǎo)致功率因數(shù)偏低，按照1#、2#變壓器進線側(cè)目標(biāo)功率因數(shù)為0.92的要求，無功補償裝置容量計算如下。

1）1#主變進線側(cè)達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)所需無功計算：

式中，Qc為達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)所需無功功率；P為測試的最大有功功率；K為測試的功率因數(shù)（0.88）與達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)0.92所需的補償系數(shù)，為0.145。

2）2#主變進線側(cè)達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)所需無功計算：

式中，Qc為達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)所需無功功率；P為測試的最大有功功率；K為測試的功率因數(shù)（0.78）與達(dá)到目標(biāo)功率因數(shù)0.92所需的補償系數(shù)，為0.376。

3）安裝容量計算：

1#主變進線側(cè)：

2#主變進線側(cè)：

式中，Uc為電容器額定電壓，選 12kV；Un為系統(tǒng)電壓，為35kV。

通過計算，并結(jié)合工程實際，在 1#主變 35kV側(cè)安裝一套容量為6000kvar的磁控式補償裝置，與原有的3600kvar固定電容補償裝置并聯(lián)連接于同一臺出線柜，形成MSVC型動態(tài)無功補償裝置，對系統(tǒng)無功進行連續(xù)、無級調(diào)節(jié)。同時，在2#主變35kV側(cè)安裝一套容量為 12000kvar的磁控式補償裝置，與原有的3600kvar固定電容補償裝置并聯(lián)連接于同一臺出線柜，形成MSVC型動態(tài)無功補償裝置，對系統(tǒng)無功進行連續(xù)、無級調(diào)節(jié)，以期最終達(dá)到1#、2#主變進線側(cè)無功優(yōu)化的目的。該方案一次系統(tǒng)圖如圖7所示。

圖7 1#及2#主變MSVC系統(tǒng)圖

2.2 技術(shù)特點［9-10］

磁控式動態(tài)無功補償裝置（簡稱MSVC），采用直流助磁原理，利用附加直流勵磁磁化鐵心，改變鐵心磁導(dǎo)率，實現(xiàn)電抗值的連續(xù)可調(diào)，其內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無運動部件，工作可靠性高。MSVC補償裝置無需投切電容支路，當(dāng)系統(tǒng)所需補償?shù)臒o功功率較小時，由磁控電抗器吸收電容器過補償?shù)娜菪詿o功，以保證整個系統(tǒng)無功功率不過補。由于沒有電容器組的投切，有效避免了在投切時對系統(tǒng)產(chǎn)生的電流沖擊、電壓陷落，保證了電氣設(shè)備的安全運行。

MSVC型高壓動態(tài)無功補償裝置能實時跟隨負(fù)荷變化，不會出現(xiàn)過補、欠補現(xiàn)象，保證系統(tǒng)高功率因數(shù)運行。采用電壓優(yōu)先原則控制，可穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，減少電壓波動。由磁控電抗器吸收多余的容性無功，防止過補。

3 結(jié)論［11-12］

近年來，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)改造升級，無功及電壓問題亦成為各級電站必須考慮解決的技術(shù)問題。MSVC型補償裝置不僅可以解決系統(tǒng)無功問題，在諧波治理、抑制電壓波動等方面效果顯著，在全國35kV、110kV、220kV等變電站中得到應(yīng)用，有效解決了電站無功問題，實現(xiàn)了低成本的降損增效。

隨著快速響應(yīng)MSVC補償裝置的出現(xiàn)，其響應(yīng)時間可達(dá)30ms，在解決快速變化的負(fù)荷中可有效解決其瞬變的無功及電壓等問題，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文對某110kV變電站電能質(zhì)量狀況進行測試分析，根據(jù)計算提出了采用MSVC補償裝置進行無功優(yōu)化改造的方案，為電網(wǎng)運維部門進行無功優(yōu)化提供參考。

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Application of MSVC on the Reactive Power Optimization in 110kV Electricity Substation

Zhang Dabao Wu Zhiyong
（State Grid of Xinjiang Electric Power Company Akesu Power Supply Company，Akesu，Xinjiang 843000）

The power quality was analysied in some 110kV electricity substation.The measurement of the active power，reactive power，power factor，fundamental wave and harmonic wave of the voltage and current is carried out in 1# and 2# power transformer side of the Ⅰ circuit line，thus to understand the present power quality of this 110kV electricity substation.Compared with the national and professional standards，the reactive power optimization scheme is put forward by using the MSVC type dynamic reactive power compensation device in this 110kV electricity substation.At last，the advantages of this MSVC type dynamic reactive power compensation scheme，which was widely used in the reactive power optimization and voltage stabilization of the power grid.

MSVC； electricity substation； reactive power optimization

張大寶（1974-），男，本科，高級工程師，主要從事變電檢修技術(shù)及管理工作。