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110kV变电站无功补偿装置设计浅析
概要
110kV变电站是整个电力系统的重要组成部分，无功平衡是电力系统电压稳定的重要基础，对无功平衡进行合理控制，有利于电压质量的稳定，进而为电力系统的稳定运行提供良好的保障。在110kV变电站的运行过程中，无功补偿装置的设立，应该按地区补偿无功负荷，就地补偿变压器的无功损耗。另外，为了确保变电站的稳定运行，应该对电抗率、无功补偿容量以及分组容量进行予以明确。本文对变电一次设计中无功补偿的设计选型进行了简要分析。
关键词：电力系统；无功补偿；设计
110kV变电站加装无功补偿装置的重要性
电网系统用电设备产生的无功功率需要与系统中的无功负荷与无功损耗相平衡，为了保证负荷集中地区供电电压稳定，在变电站设置合理的无功补偿装置是必要的。设置无功补偿装置，既可以稳定电网功率因素，减少供电变电和输送环节产生的损耗；同时，还可以稳定电网和用户端使用电源的电压，提高供电质量。如果不设置无功补偿装置，将导致供电系统电压不稳定、谐波增大等多种危害。
无功补偿的设计要点
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》相关要求，在进行无功补偿装置设计时必须遵循以下设计原则：
(1)按照全面规划、分层分区补偿等原则，合理确定补偿容量和分布配置方式。
(2)首先要了解系统的非线性设备总容量Q与系统设备总容量P的比例关系来决定采取哪种形式无功补偿。
(3)将110kV母线功率因素作为原则计算补偿容量，110kV变电站使用的无功补偿容量必须按照主变容量的20%左右进行配置，而且将变电器高压部分的因数控制在0.95以上，低谷负荷功率因数不能高于0.95。
无功补偿装置设计选型
无功补偿装置的种类很多，目前电力网中通常采用以下三种无功补偿形式：①在变电站低电压侧中设置并联电容器进行集中补偿；②在馈出线的用户端开闭所内装置并联电容器进行分组补偿；③在用户端感性负载部位装置并联电容器进行就地补偿。集中补偿与分组补偿两种类型的容量小、运用率较高，能补偿变电器及并联配电线路中的无功功率等优点。
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》相关要求，110kV变电站无功补偿装置一般选用并联电容器组进行集中补偿。
无功补偿装置的容量确定
(1)变电站安装的最大容性无功量确定
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》及南方电网相关标准规范要求，通常情况下，对于直接供电的公用变电所，安装的最大容性无功量应等于装置所在的母线负荷按照提高功率因数所需补偿的最大容性无功量和主变压器所需补偿的最大容性无功量（即变压器的无功损耗）之和，表示方式如公式（1）所示：
Q=Q1+Q2（1）
Q：代表变电站安装的最大容性无功量；
Q1：代表负荷所需补偿的最大容性无功量；
Q2：代表主变压器所需补偿的最大容性无功量。
负荷所需补偿的最大容性无功量计算如公式（2）所示：
Q1=P(｜tgφ1｜+｜tgφ2｜)??????????（2）
P:代表母线的最大有功负荷；
φ1：代表补偿前最大功率因数角；
Φ2：代表补偿后最小功率因数角。
主变压器所需补偿的最大容性无功量计算如公式（3）所示：
Q2=［Ud％(Im／Id)2+Io％］*Se???????（3）
Ud：代表需要进行补偿的变压器一侧的阻抗电压百分值；Im：代表母线装设补偿装置后，通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值(A)；
Id：代表变压器需要补偿一侧的额定电流值(A)；
Io：代表变压器空载电流百分值；
Se：代表变压器需要补偿一侧的额定容量(kVA)。
(2)计算结果校核及分析
以下以广东潮州110kV新联站（2*40MVA)为例来计算及检验无功补偿容量。
表1-1?110kV新联站无功平衡表
（单位：MVA、Mvar）
序号
项目
轻载（30%SN）
重载（90%SN）
一
主变负荷
24
72
二
无功负荷
9.27
31.70
1
110kV负荷消耗无功
6.00
17.99
2
10kV负荷消耗无功
2.09
6.28
3
主变励磁无功损耗
0.40
0.40
4
主变漏抗无功损耗
0.78
7.04
三
无功电源
0.92
0.92
1
110kV线路充电功率
0.45
0.45
2
35kV线路充电功率
0.00
0.00
3
10kV线路充电功率
0.47
0.47
四
无功缺额
8.35
30.78
五
站内无补偿设备时主变110kV侧功率因素
0.9375
0.9040
六
目标功率因素
≤0.95
≥0.95
七
需补偿无功功率
-0.86
-13.28
参考上表的无功平衡结果，110kV新联站在轻载和重载情况下，需要补充无功容量分别为0.86Mvar和13.28Mvar。结合南网《一级采购物资品类优化规格型号清单》，建议每台主变低压侧配置（2×5010）kvar的并联电容器组，不配
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