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110kV变电站无功补偿研究

摘要：本文主要对110kV变电站无功补偿的补偿容量进行研究，主要阐述了

无功补偿考虑因素及设计计算。在理论方面主要考虑无功负荷和电缆的充电无功

功率，主要包括无功负荷的考虑因素及实际情况下的计算方式，电缆充电无功功

率的考虑因素和计算方式。最后通过以上两个因素综合考虑后作为变电站选择容

性无功补偿装置或者感性无功补偿的依据，为实际工程案例做了无功补偿计算，

最后为变电站无功补偿装置的选择和应用提供借鉴性结论。

关键字：110kV变电站、无功补偿、无功负荷、充电功率。

引言

随着我国成为世界第2大经济体，作为一个制造大国电力负荷不断增长，国

家出台了若干增量配网相关政策，支持电力改革。110kV变电站的建设作为增量

配网及电力改革的重要抓手将越来越广泛的投资和建设。

电网输中电气设备存在感性原件和容性原件，导致电网为满足用电使用的情

况输出有功的同时，同样附带输出无功。为了提高电网的效率，电力系统需要保

证功率因素在合理区间。

根据《电力系统无功补偿配置技术原则》（Q/GDW1212-2015），“110kV

变电站的容性无功补偿装置，以补偿变压器无功损耗为主，适当兼顾负荷侧的无

功补偿。补偿容量按照主变压器容量的15%～30%配置，并满足110kV主变压器最

大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95，在低谷负荷时功率因素应不高于

0.95”。

无功补偿需要考虑的因素

变压器以及用电负荷的设备，大部分属于电感线圈，故此，在以前的110kV

变电站的无功补偿上主要考虑变压器的无功负荷。无功负荷主要与变压器的负债

率及变压器本体性能有关。

110kV变电站的无功补偿中不仅要考虑变压器本体与负荷的无功负荷外，同

时需要关注变电站外电源线路的充电功率。外电源线路的充电功率与外电源线路

的敷设方式和长度有关。由于城市化的推进，110kV变电站的外电源架空线路受

到限制，多数情况下，外电源入地敷设取代架空线路。由于入地敷设的电缆容性

特征比架空线缆高出一个数量级，导致外电源线路具有明显的容性特征，这种容

性特征将在110kV变电站的使用中向电网倒送无功，这部分无功被称为电缆的充

电功率。根据以上阐述，为了提高电网的功率因素，在110kV变电站建设中，电

缆的充电功率在无功补偿选择和设计中需要充分考虑。

无功负荷的计算

无功负荷主要与变电站设备本体以及负荷有关系，这里主要根据无功负荷的

产生原因介绍对无功负荷的计算方式。

负荷产生的无功，根据负荷的功率因素计算对应的无功负荷，适应于负荷较

稳定的情况，在满足负荷用电的情况下，配置无功补偿设备提高功率因素，从而

达到满足电网配置的要求，具体计算如下：

式中代表负荷的有功功率，式中代表没有无功补偿时的无功功率，

代表没有无功补偿的功率因素，代表无功补偿后的无功功率，代

表无功补偿后要达到的功率因素，代表对负荷侧无功补偿前后所需容性无功

补偿容量。以上对无功负荷的计算适用于变电站内已经有明确的负荷参数和功率

因素，在较低的功率因素情况下，把功率因素提高到某个值后，所需增加的无功

补偿装置容量。

变电站本体设备变压器产生的无功，根据变压器设备本体情况计算无功负荷，

变压器所产生的无功损耗主要是漏抗引起的无功以及由空载电流引起的励磁无功。

漏抗引起的无功主要与变压器短路电压、有功功率的平方成正比，与变压器容量

以及功率因素成反比。由空载电流引起的励磁无功与变压器空载电流和变压器容

量成正比，具体计算如下：

=

式中代表负荷的有功功率，式中代表漏抗引起的无功功率，代

表功率因素，代表空载电流引起的无功功率，代表短路电压百分数，，

代表短路电压百分数，代表空载电流百分数，代表对变电站本地设备

无功补偿前后所需容性无功补偿容量，代表对无功补偿前后所需容性无功补

偿容量。