维普资讯 http://www.cqvip.com －Ｅｌ匾＿髓一……一……………………………………一 ． ．娈皇堕 堡鸯曼 萋坌堑 ２２０ ｋＶ变电站无功补偿 容量配置分析 杜欢 （珠海电力设计院有限公司，广东 珠海５１９０００） 摘要：分析工程设计中一种常用的２２０ｋＶ变电站无功容量配置计算方法的不合理之处。按照我国目前供 电规则和实际情况，重新计算变电站需要的无功补偿容量，并选择较优的分组容量，经济合理地配置无 功补偿设备。 关键词：２２０ｋＶ变电站；无功补偿；无功损耗；分组容量． 中图分类号：ＴＭ６３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１．９９１３（２００８）０３—００４９—０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｄｉｓｐｏｓｅ ｏｆ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ２２０ｋＶ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＤＵ Ｈｕａｎ （Ｚｈｕｈａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｚｈｕｈａｉ ５１９０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｒｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ａｎ ｕｓｕａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ２２０ｋＶ ｓｕｂｓｔａ－ ｔｉｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｃｈｉｎａｇ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｒｅ－ ｃａｌｃ￣ａｔｅｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ２２０ｋＶ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｓ ａｄｖｉｓａｂｌｅ ｓｉｎｇｌｅ ｕｎｉｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｅｑｕｉｔａｂｌｅ ｄｉｓｐｏｓｅ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：２２０ｋＶ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｌｏｓｓ；ｓｉｎｇｌｅ ｕｎｉｔ ｃａｐａｃｉｔｙ 电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证 １ 问题提出 电压质量的基本条件。根据《电力系统电压和 无功电力技术导则（试行）》，电力系统的无功 现举例介绍一种工程设计中用到过的 电源与无功负荷，在高峰或低谷时都应采用分 ２２０ｋＶ变电站无功补偿设备容量计算方法： （电压）层和分（供电）区基本平衡的原则进 ２２０ｋＶ中山站改造后最终规模为４× 行配置和运行，并应具有灵活的无功电力调节 ２４０ＭＶＡ，本期建设２台２４０ＭＶＡ主变。主变主 能力与检修备用。因此，５００ｋＶ与２２０ｋＶ电网 要参数如下： 层间，应提高运行功率因素，甚至不交换无功。 容量比：２４０／２４０／８０（ＭＶＡ） ５００ｋＶ电网的受端系统，其配套安装的无功补 电压比：２２０ ４－８×１．５％／１１５／１０．５（ｋＶ） 偿设备是分别安装在其供电的２２０ｋＶ及以下变 阻抗电压：Ｕｋｌ一２＝１４％ １—３＝３５％ 电所中的。本文着重讨论２２０ｋＶ电压等级的变 Ｕｋ２—３＝２１％ 电站内需要配置的无功补偿容量。 绕组接线形式：ＹＮ，ｙｎ０，ｄｌ１。 ｝收稿日期：２００８－０３－２７ 作者简介：杜欢（１９８１．），女，硕士，湖北鄂州人，从事电力系统规划与设计工作。 电力勘测设 ２删皋ｌ。圆爿第３期 ４９ 维普资讯 http://www.cqvip.com 挛皂煞 查曼 萋坌堑．ｊ…………………………………………………ｌＩ｜隆重豳Ｅ一 ２２０ｋＶ出线最终６回，本期出线４回。 １１０ｋＶ出线最终１４回，本期出线１０回。１０ｋＶ 出线最终３６回，本期出线２４回。 改造后中山站１０回１１０ｋＶ出线均为电缆线 路或电缆架空混合线路，远景规划的４回１１０ｋＶ 出线均存在以电缆形式出线的可能性。对本站 无功补偿设备作如下核算： １．１感性无功补偿 本期１０回１１０ｋＶ电缆长度２０．６ｋｍ，１１０ｋＶ 电缆充电功率约１７．８Ｍｖａｒ。远期４回１１０ｋＶ电 缆按每回７ｋｍ测算，合计长约２８ｋｍ。则本站共 １４回１１０ｋＶ出线全部建成的条件下，１１０ｋＶ电 缆总长度约４８．６ｋｍ，充电功率约４３．８Ｍｖａｒ。 １０ｋＶ电缆本期２４回，充电功率０．９Ｍｖａｒ。１０ｋＶ 电缆最终３６回总长８２．８ｋｍ，充电功率 １．３Ｍｖａｒ。 考虑系统轻负荷时，本站本期２×２４０ＭＶＡ 主变带３０％负载的工况，变压器损耗的无功约 ６．５Ｍｖａｒ。根据广电集团公司有关文件规定，低 谷负荷时２２０ｋＶ侧主变功率因素不高于０．９５， １１０ｋＶ负荷侧功率因素为０．９５，２２０ｋＶ电压层 与１１０ｋＶ电压层之间基本没有无功缺额。则本 站无功盈余３８．６Ｍｖａｒ。若只考虑本期建成１０回 １ｌＯｋＶ出线，本站无功盈余１１．３Ｍｖａｒ。 若考虑最终４台２４０ＭＶＡ全部投产的情况， 系统轻负荷时，本站４×２４０ＭＶＡ主变带３０％负 载的工况，变压器损耗无功１３Ｍｖａｒ，无功盈余 ３２．１Ｍｖａｒ。 因此，中山站本期装设２×２×１０Ｍｖａｒ低压 电抗器，最终考虑装设４×１×１０Ｍｖａｒ低压电 抗器。 １．２容性无功补偿 考虑中山站本期２台主变带８５％负荷运行 时，变压器损耗无功约５２．０Ｍｖａｒ，１１０ｋＶ侧功 率因素按０．９５考虑，２２０ｋＶ侧功率因素０．９８ 时，２２０ｋＶ与１１０ｋＶ电压层间无功缺额约 ５１．２Ｍｖａｒ。只考虑本期建成１０回１１０ｋＶ出线和 ２４回１０ｋＶ电缆出线，１１０ｋＶ电缆的充电功率约 １７．８Ｍｖａｒ，１０ｋＶ电缆充电功率０．９Ｍｖａｒ。则中 山站本期无功缺额为８４．５Ｍｖａｒ。从无功就地平 衡的角度出发，建议本期工程２台主变每台主 变装设５×１０Ｍｖａｒ电容器。 ５０ 电力勘测设计２￡） 年Ｏ８月第３期 考虑中山站最终４台主变带８５％负荷运行 时，变压器损耗无功约１０４．０Ｍｖａｒ，１１０ｋＶ侧功 率因素按０．９５考虑，２２０ｋＶ侧功率因素０．９８ 时，２２０ｋＶ与１１０ｋＶ电压层间无功缺额约 １０２．４Ｍｖａｒ。只考虑１１０ｋＶ和１０ｋＶ出线均达到 最终规模，１１０ｋＶ电缆的充电功率约４３．８Ｍｖａｒ， １０ｋＶ电缆充电功率１．３Ｍｖａｒ。则中山站无功缺 额为１６１．３Ｍｖａｒ。从无功就地平衡的角度出发， 建议本站最终装设４×５×１０Ｍｖａｒ电容器。 ２无功补偿分析及计算 上述计算方法是按经济原则进行补偿，对 １０ｋＶ用户要求功率因数补偿到１．０。但是很据 我国现实情况，我国目前对用户尚未要求按经 济原则进行补偿，即在最大负荷方式下，要求 用户基本不受系统供给的无功（功率因素达到 ０．９８～１．０）；在非最大负荷方式时，用户应及 时调节补偿容量，不向系统送无功。按经济补 偿原则，用户需要装有效的控制设备和具有较 高的运行水平。由于运行管理和设备等因素所 限，目前我国用户的无功补偿设备一般未进行 频繁的投切操作，没有达到用户无功自平衡的 运行要求。这样调节无功电源的繁重任务基本 上由电业系统来承担。 《全国供用电规则》规定：用户在当地供电 局规定的电网高峰时的功率因素，应达到下列 规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带 负荷调整电压装置的电力用户，功率因素为０．９ 以上；其它１００ｋＶＡ（ｋＷ）及以上电力用户和 大、中型电力排灌站，功率因素为０．８５以上； 趸售和农业用电，功率因素为０．８以上。 目前各电力系统中，大部分是符合按功率 因素的０．９进行补偿的电力用户。这一配置方 式与按经济原则相比，电力系统需要的无功补 偿容量则较大。综上所述，上述按１０ｋＶ用户功 率因数补偿到１．０的计算方法是不合理的。本 文对该站无功补偿设备容量重新进行计算。 ２．１计算条件 （１）１０ｋＶ负荷功率因素按０．９考虑。 （２）按照省公司文件广电运［２００２］３４号 《关于加强电压和无功管理工作的通知》的要 求，珠江三角洲地区及部分高负荷地区，高峰 维普资讯 http://www.cqvip.com —层ｌ Ｅ翻…．．．……２２０ｋＶ……………．．．……………………一一 ………．．变皇堕 主 垡鸯曼 萋分堑 时段２２０ｋＶ站主变变高功率因数不低于０．９８， １ １０ｋＶ站不低于０．９５；低谷时段按主变变高功 率因数不高于０．９５执行。 （３）由于主变高中压侧之间的阻抗电压比 高低压侧之间的阻抗电压低，而且低压侧负荷 的功率因数比中压侧负荷的功率因数低，所以 低压侧负荷越大，主变无功损耗及高压侧与中、 低压侧之间的无功缺额越大，所以变电站需要 的无功补偿容量越大。受主变低压侧进线开关 柜设备的，主变变低侧额定电流不超过 ４０００Ａ，故主变低压侧最大负荷容量不超过 ７０ＭＶＡ。主变负载率最高取８５％时，１０ｋＶ低压 侧最大负荷容量按６０ＭＶＡ考虑。主变负载率最 低取３０％时，１０ｋＶ低压侧最小负荷容量按 ２０ＭＶＡ考虑。 （４）变电站并联电容器补偿的目的是： ①补偿主变无功损耗；②向中压侧和低压侧电 网输送部分无功，以平衡高压侧与中、低压侧 之间的无功缺额。 ２．２主变无功损耗计算 主变高、中、低压侧绕组的短路电压分 别为 １ Ｕｋｌ＝÷（ ｋｌ一２＋ ｋｌ一３一 ｋ２—３）＝１４％ １ Ｕｋ２＝÷（ ｋｌ－２＋ ｋ２—３一 ｌ一３）＝０ １ Ｕｋ３＝—｝（ ｋ１—３＋ 一３一 ｋ１—２）＝２１％ 因为手册和制造厂提供的短路电压值。不 论变压器各绕组容量比如何，一般都已折算为 与变压器额定容量相对应的值，所以三绕组变 压器各绕组等值电抗为 ＸＴｉ＝Ｕｋｉ× （ｉ＝１，２，３） ０Ｎ ｓ 分别是变压器三相额定容量和额定 线电压。 变压器的无功损耗包括变压器绕组漏抗无 功损耗和砺磁无功功率损耗。忽略主变的砺磁 功率，则当一台２４０ＭＶＡ主变带８５％负荷运行 时，三绕组主变无功损耗 ． ａＱ ＋ ｓ 、ｓ 、ｓ，分别是主变高、中、低压侧绕组 通过的负荷容量（ＭＶＡ）； Ｉ／１、 、 分别是主变高、中、低压侧绕 组的计算电压（ｋＶ）； 。、 、 分别是主变高、中、低压侧 绕组的电抗值（力）。 由于主变各侧阻抗电压是折算到一次侧的 值，在不考虑电压变化的情况下，计算电压取 ，则 △Ｑ＝ ×Ｕｋｉ￣要＋ ×％×要＋ × ×要 Ｓ Ｓ Ｓ × ｋｉ× × ｋ２× × ＝ ×１４％＋ ×０＋ ×２ｌ％ ＝２７．４Ｍｖａｒ 同理，当一台２４０ＭＶＡ主变带３０％负荷运 行时，三绕组主变无功损耗为３．４Ｍｖａｒ。 ２．３电压层间无功缺额计算 在主变最大负荷时，２２０ｋＶ站主变变高功 率因数按０．９８考虑，１ｌＯｋＶ侧和１０ｋＶ侧功率 因数分别按０．９５和０．９考虑，此时电压层间无 功缺额为 １４４×ｓｉｎ（ＣＯＳ一 ０．９５）＋６０×ｓｉｎ（ＣＯＳ一 ０．９）一 ２０４×ｓｉｎ（ＣＯＳ～０．９８）＝３０．５Ｍｖａｒ 在主变最小负荷时，２２０ｋＶ站主变２２０ｋＶ 侧和１１０ｋＶ侧功率因数按０．９５考虑，１０ｋＶ侧 功率因数按０．９考虑，此时电压层间无功缺 额为 ５２×ｓｉｎ（ＣＯＳ一 ０．９５）＋２０×ｓｉｎ（ＣＯＳ一 ０．９）一 ７２×ｓｉｎ（ＣＯＳ～０．９５）＝２．５Ｍｖａｒ ２．４分组容量的选择 《电力系统设计手册》确定分组容量的原则 要求：①投切一组补偿设备引起所接母线电压 的变动值不宜超过额定电压的２．５％；对带负荷 调压变压器所接电容器组投切时，电压变动值 不宜超过调压分接头间的百分点。②为降低造 价，宜加大分组容量，减少组数。 按电压波动ＡＵ＜±２．５％Ｕ 选择分组容量 Ｑｆｚ，近似按下式计算：Ｑ ＝２．５％Ｓｄ。式中ｓｄ 是低压电抗器和电容器所接母线的三相短路 容量。 电力勘测设豺 ∞８霉∞月箔３剃 ５１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 变电煞 ｌ＝偿查曼堡萋坌堑．ｊ…………………………………………………ｌ‘嚣ｌ譬霍Ｉ豳阻根据（２２０ｋＶ中山变电站改造初步设计说 明书》，２０１５年中山站１０ｋＶ母线三相短路电流 为２５．７５ｋＡ。故Ｓｄ：√３×１０．５×２５．７５： ４６８．３ＭＶＡ。如电容器或电抗器单组容量为 １０Ｍｖａｒ，则电压波动ＡＵ：Ｑｆｚ／Ｓｄ：１０／４６８．３： １０ｋＶ电缆全部建成的条件下，ｌｌ０ｋＶ电缆充电 功率约４３．８Ｍｖａｒ，１０ｋＶ电缆充电功率１．３Ｍｖａｒ。 则本站无功盈余３３．３Ｍｖａｒ。若只考虑本期建成 １Ｏ回１１０ｋＶ出线和２４回１０ｋＶ电缆的情况，本 期１Ｏ回１１０ｋＶ电缆的充电功率约１７．８Ｍｖａｒ，２４ 回１０ｋＶ电缆充电功率０．９Ｍｖａｒ，则本站无功盈 余６．９Ｍｖａｒ。 当最终４台２４０ＭＶＡ全部投产，考虑系统 轻负荷时本站４×２４０ＭＶＡ主变带３０％负载的工 ２．１％；而电容器或电抗器单组容量为８Ｍｖａｒ， 则电压波动ａＵ：Ｑ ／Ｓｄ：８／４６８．３：１．７％。 综合考虑确定分组容量的原则，并参照 《南方电网２２０ｋＶ变电站标准设计》 （２００６年 版），电容器和电抗器单组容量确定为８Ｍｖａｒ。 ２．５容性无功补偿 况，变压器损耗无功１３．６Ｍｖａｒ，２２０ｋＶ与 １１０ｋＶ、１０ｋＶ电压层间无功缺额约１０．０Ｍｖａｒ。 考虑中山站本期２台主变带８５％负荷运行 时，变压器损耗无功约５４．８Ｍｖａｒ。２２０ｋＶ与 １１０ｋＶ、１０ｋＶ电压层间无功缺额约６１．０Ｍｖａｒ。 则本站无功盈余２１．５Ｍｖａｒ。 因此，中山站本期装设２×２×８Ｍｖａｒ，最终 考虑装设４×１×８Ｍｖａｒ低压电抗器。 只考虑本期建成１Ｏ回１１０ｋＶ出线和２４回１０ｋＶ 电缆出线，１１０ｋＶ电缆的充电功率约１７．８Ｍｖａｒ， １０ｋＶ电缆充电功率０．９Ｍｖａｒ。则中山站本期无 功缺额为９７．１Ｍｖａｒ。从无功就地平衡的角度出 ３结论 本文按照我国供用电规则，重新对本期规 模为２×２４０ＭＶＡ、终期规模为４×２４０ＭＶＡ的 发，建议本期工程２台主变每台主变装设６× ８Ｍｖａｒ电容器。 考虑中山站最终４台主变带８５％负荷运行 时，变压器损耗无功约１０９．６Ｍｖａｒ。２２０ｋＶ与 １ １０ｋＶ、１０ｋＶ电压层间无功缺额约１２２Ｍｖａｒ。考 虑１１０ｋＶ和１０ｋＶ出线均达到最终规模，１１０ｋＶ ２２０ｋＶ变电站需要的无功补偿容量进行了详细 的计算；并根据并联电容器和低压电抗器分组 容量的原则，重新确定分组容量。通过分析 计算，本文经济合理地配置无功补偿设备， 有利于电力系统的经济运行和节省电力建设 投资。 电缆的充电功率约４３．８Ｍｖａｒ，１０ｋＶ电缆充电功 率１．３Ｍｖａｒ。则中山站无功缺额为１８６．５Ｍｖａｒ。 从无功就地平衡的角度出发，建议本站最终装 设４×６×８Ｍｖａｒ电容器。 ２．６感性无功补偿 参考文献： ［１］电力规划设计总院．电力系统设计手册［Ｋ］．北 京：中国电力出版社，２００５． ［２］何仰赞，温增银．电力系统分析（第三版）［Ｍ］． 武汉：华中理工大学出版社，２００２． 考虑系统轻负荷时，本站本期２×２４０ＭＶＡ 主变带３０％负载的工况，变压器损耗的无功约 ６．８Ｍｖａｒ。２２０ｋＶ与１１０ｋＶ、１０ｋＶ电压层间无功 缺额约５．０Ｍｖａｒ。考虑１４回１１０ｋＶ出线和３６回 ［３］ＳＤ３２５．８９，电力系统电压和无功电力技术导则（试 行）［Ｓ］． ［４］Ｑ／ＣＳＧ１００１２．２００５，中国南方电网城市配电网技术 导则［Ｓ］． 粉煤灰综合利用新技术问世利用率提高到９Ｏ％ 我国是煤电大国，现粉煤灰总堆存量已超过１０亿ｔ，占用了大量的土地资源，严重污染环境。传统工艺下 将粉煤灰大多转化为建材，不仅浪费了粉煤灰及灰渣中价值极高的铝和稀土资源，而且成本较高。神华集团一 一准格尔能源有限责任公司与长安大学校企联合，经过一年多的攻关，先后取得了７项科研成果，在实验室环 境下从煤粉、炉粉、煤灰中提取出氧化铝，并将二氧化硅以硅胶的方式分离出来，形成了新工艺。可将粉煤灰 综合利用率提高到９０％。 （摘自：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎ—ｅｎ．ｃｏｌｎ／） ５２ 电力勘瓣鏊 寸２ｏ０８卑Ｄ８月第３剃
