【摘要】文章根据某站无功补偿容量计算实例，讨论了确定变电站无功补偿电容器容量的计算方式。

【关键词】变电站 补偿 计算

0引言

无功补偿，就其概念而言早为人所知，他就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低电能损耗，改善电网质量。无功功率的传送会引起有功功率和电压的损耗，为了减少损耗，应合理补偿无功功率。

35~110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%~30%配置，并满足35~110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。现以我公司110kV东城变电站扩建增设无功补偿电容器为例进行探讨。

1变电站基本情况

111

115

5815

112

5813

白庄站

成武站

东城站

缗城站

110kV东城站在系统中的位置如图1所示，正常方式由110kV成东线供，通过缗东线与济宁电网相联。该站2004年建成投运，一台主变容量31.5MVA，作为“提高输送能力”的一项措施，在变电站投产时需加装无功补偿电容器。

 

 

 

 

 

 

图1  东城站在系统中的位置

2 计算补偿容量的不同方法

依据《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》要求，从不同考虑点计算得出不同的容量要求，求其最大值做为变电站无功补偿容量的依据。

（1）按补偿主变压器无功损耗计算

东城站1号主变参数及110kV侧、35kV侧负荷见表1.

表1、110kV东城站1号主变压器参数

额定容量 /MVA	空载损耗 P0/kW	空载电流 I0/%	短路电压 Uk12(%)	短路损耗 Pk31/kW	35kV侧负荷 /MVA
31.5/31.5 /31.5	26.082	0.26	10.02	154.058	16.4+j7.5
短路电压 Uk23/%	短路电压 Uk13/%	短路损耗 Pk12/kW	短路损耗 Pk23/kW	10kV侧负荷/MVA
7.1	15.77	145.426	123.94	3.5+j1.8

空载漏磁无功损耗：

Q₀≈S₀=I₀%S_N×10^-2=0.26×31.5×10^-2=0.08Mvar

额定负载漏磁功率：

Q_k12=U_k12%S_2N×10^-2=10.02×31.5×10^-2=31.5Mvar

Q_k13=U_k13%S_3N×10^-2=15.77×31.5×10^-2=4.96Mvar

Q_k23=U_k23%S_3N×10^-2=7.1×31.5×10^-2=2.23Mvar

 

=

QK1=

=2.94Mvar

       Q_K12+Q_K13-Q_K23       31.5+4.96-2.23

             2                   2

 

=

QK2=

=0.21Mvar

       S_2N²（Q_K12+Q_K23-Q_K13）    31.5+2.23-4.96

             2                       2

 

=

=2.02Mvar

QK3=

       S_3N²（Q_K13+Q_K23-Q_K12）    4.96+2.23-3.15

             2                       2

 

=0.068Mvar

=0.21×

△QK2=QK2×

              S₂²                    16.4²+7.5²

              S_2N²              31.52²

 

=0.03Mvar

=2.02×

△QK3=QK3×

              S₃²                    3.5²+1.8²

              S_3N²              31.52²

 

=QK1×

△QK1=QK1×

             S₁²                （P₂+△P_K2+P₃+△P_K3）²+(Q₂+△Q_K2+Q₃+△Q_K3)²

             S_1N²                          S_1N²

 

≈QK1×

                                        （P₂+P₃）²+(Q₂+△Q_K2+Q₃+△Q_K3)²

                                           S_1N²

 

=2.94×

                                                (16.4+3.5)²+(7.5+0.068+1.8+0.03)²

                                           31.52²

                   =1.435Mvar

变压器无功损耗：

△Q_T=Q₀+△Q_K1+△Q_K2+△Q_K3=0.08+1.435+0.068+0.03=1.61Mvar

补偿容量Q_C+△Q_T=1.61Mvar

（2）按补偿变压器无功损耗同时补偿输电线路无功损耗计算

110kV成东线型号为LGJ-240，R₁=0.13Ω/km，X₁=0.416Ω/km,线路长度4.56km

成东线带东城站负荷时线路无功损耗：

 

XLl

XLl=

xLl=

△QL=I2XL=

                S  ²       S²        P²+Q²

              √3U        3U²         3U²

 

=

×0.416×4.56

            20.394²+12.5²

            3×110²

 =0.05Mvar

补偿容量Q_C=△Q_T+△Q_L+1.61+0.05=1.65Mvar

（3）按东城站最高负荷时变压器高压侧功率因数不低于0.95计算。110kV东城站1号主变压器高压侧最高负荷

S_max=P+Q=20.394+j12.5

功率因数：

 

=0.85

=

Cosφ=

                     P              20.394

                 √P²+Q²        √20.394²+12.5²

补偿容量：

     Q_C =△Q_T=P(tgφ-tgarccos0.95)=20.394×（tgarccos0.85-tgarccos0.95）

 =5.93Mvar

220kV以及以上电压等级变电站还需要考虑满足电压的要求配置无功补偿电容器。

3 补偿容量的确定

为满足各项要求，取三种计算方式的最大值，补偿容量应为Q_com=MAX(Qc)

=5.93Mvar。

另外，110kV变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于6Mvar，35kV变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于3Mvar，单组电容的选择还应考虑变电站负荷较小时无功补偿的需要。