程　柳（珠海電力設(shè)計院有限公司，廣東　　珠海　　519000）

110kV用戶變電站無功補(bǔ)償容量配置分析

程柳
（珠海電力設(shè)計院有限公司，廣東珠海519000）

摘要：本文重點(diǎn)討論了110kV用戶變電站無功平衡界面及110kV用戶變電站無功容量配置計算。

關(guān)鍵詞：無功平衡界面；功率因數(shù)；無功配置；動態(tài)無功補(bǔ)償

1　前言

根據(jù)《電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》，110kV變電站所配置的無功補(bǔ)償設(shè)備，在主變高峰負(fù)荷時，其高壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95，在低谷負(fù)荷時，高壓側(cè)功率因數(shù)不應(yīng)高于0.95。100kVA及以上高壓供電的電力用戶，在用戶高峰負(fù)荷時變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不宜低于0.95。電力用戶應(yīng)防止向系統(tǒng)反送無功功率。對于110kV用戶變電站，其功率因數(shù)考核點(diǎn)實(shí)際為其所接入公用變電站的110kV側(cè)。本文重點(diǎn)討論110kV用戶變電站無功平衡界面及110kV用戶變電站無功容量配置計算。

2　問題提出

以工程設(shè)計中110kV用戶站為例介紹用戶站無功補(bǔ)償容量計算方法：

110kV用戶站本期及最終規(guī)模為2×50MVA主變，容量比為50/50MVA，電壓比為110/10.5kV，阻抗電壓百分?jǐn)?shù)Uk% 為16%，空載電流百分?jǐn)?shù)Io%為0.7%，繞組接線形式Y(jié)N，d11，電氣主接線采用單母分段接線。

110kV出線2回，分別接到220kV公用變電站一和220kV公用變電站二，線路長度分別為6km和1km。電纜導(dǎo)線截面為500mm2，10kV出線10回。

2.1110kV公用站無功平衡界面

對于110kV公用變電站其功率因數(shù)的考核點(diǎn)位于110kV變電站點(diǎn)的高壓側(cè)，在進(jìn)行無功平衡計算時，110kV線路充電功率考慮一半，110kV側(cè)無功平衡界面實(shí)際為110線路中點(diǎn)處。10kV側(cè)無功平衡界面為10kV母線，10kV母線以下的負(fù)荷及線路等全部按功率因數(shù)0.9的負(fù)荷等效。

2.2110kV用戶站無功平衡界面

對于110kV用戶變電站其功率因數(shù)的考核點(diǎn)位于其所接公用變電站的110kV母線側(cè)，考慮110kV線路全線充電功率，無功平衡界面即為公用變電站110kV母線側(cè)。10kV側(cè)無功平衡界面為10kV母線，10kV母線以下的負(fù)荷及線路等全部按功率因數(shù)0.9的功率等效。

3　無功補(bǔ)償計算

3.1用戶站有功負(fù)荷

在生產(chǎn)設(shè)備調(diào)試階段和生產(chǎn)設(shè)備定期大修階段，用戶負(fù)荷常常存在負(fù)荷較小且負(fù)荷不穩(wěn)定的情況，不能簡單按照公用變電站選取負(fù)載率的方式對低谷負(fù)荷及高峰負(fù)荷時的無功進(jìn)行平衡。根據(jù)用戶負(fù)荷的實(shí)際情況，本用戶站接入系統(tǒng)初期負(fù)荷最小約為1MW，正常運(yùn)行最大負(fù)荷約為65MW，考慮兩臺主變平均分配負(fù)荷，則每臺主變負(fù)荷最小約為0.5MW，最大負(fù)荷約為32.5MW。

3.2變壓器無功損耗變壓器無功損耗計算公式：

其中Sc為通過變壓器的實(shí)際視在功率，SN為變壓器額定視在功率。

計算得最小負(fù)荷時變壓器無功損耗為0.35Mvar，最大負(fù)荷時變壓器無功損耗為3.73Mvar。

3.3低壓側(cè)無功負(fù)荷

10kV側(cè)無功平衡界面為10kV母線，10kV母線以下的負(fù)荷及線路等全部按功率因數(shù)0.9的負(fù)荷等效。低壓側(cè)無功負(fù)荷即為功率因數(shù)取0.9時，最小負(fù)荷及最大負(fù)荷對應(yīng)的無功負(fù)荷，分別為0.22Mvar，14.17Mvar。

3.4線路充電功率

110kV用戶變電站無功平衡界面為其所接公用變電站110kV母線側(cè)，考慮110kV線路全線充電功率，由于2回110kV線路長度不同，其線路充電功率有較大差異，計算得接至變電站一的110kV線路充電功率約為4.14Mvar，接至變電站二的110kV線路充電功率約為0.69Mvar。

表1　用戶站無功需求測算表

4　無功容量配置需求

110kV用戶變電站：在高峰負(fù)荷時，需補(bǔ)償容性無功，以補(bǔ)償主變無功損耗及向低壓側(cè)輸送無功，保障其所接公用變電站110kV功率因數(shù)不小于0.95；在低谷負(fù)荷時，需補(bǔ)償感性無功，以平衡線路充電功率，保障不向系統(tǒng)倒送無功。計算110kV用戶變電站無功需求測算見表1。

最小負(fù)荷時，變電站一110kV側(cè)功率因數(shù)為0.1388（容性），用戶站向系統(tǒng)倒送無功3.57Mvar，至少需補(bǔ)償感性無功3.57Mvar以滿足不倒送無功；變電站二功率因數(shù)為0.9721（容性），用戶站向系統(tǒng)倒送無功0.12Mvar，至少需補(bǔ)償感性無功0.12Mvar。

當(dāng)用戶站全站負(fù)荷為20MW時（主變負(fù)載率約為20%），變電站一110kV側(cè)功率因數(shù)約為0.9960（感性），用戶站至少需補(bǔ)償感性無功約2.23Mvar，滿足低谷負(fù)荷時功率因數(shù)不高于0.95；變電站二功率因數(shù)為0.9173（容性），用戶站不需要補(bǔ)償無功。

最大負(fù)荷時，變電站一110kV側(cè)功率因數(shù)為0.9209（感性），至少需補(bǔ)償容性無功3.61Mvar，滿足高峰負(fù)荷時功率因數(shù)不低于0.95；變電站二功率因數(shù)為0.8838（感性），至少需補(bǔ)償容性無功7.06Mvar。

按照最小負(fù)荷時不倒送無功，本用戶站每臺主變低壓側(cè)需投入感性無功容量為3.6Mvar；按照最大負(fù)荷時，公用變電站110kV側(cè)功率因數(shù)不低于0.95，本用戶站每臺主變低壓側(cè)需投入容性無功7Mvar。

考慮到用戶負(fù)荷發(fā)展的階段性和波動性，同時考慮工程投資經(jīng)濟(jì)性，本工程采用動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG與并聯(lián)電容器組組合配置的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償。本工程每臺主變低壓側(cè)裝設(shè)±4Mvar動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG和4Mvar并聯(lián)電容器組。

因此本用戶站裝設(shè)2×（±4Mvar）動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG和2×4Mvar并聯(lián)電容器組。

結(jié)語

本文按照我國無功配置的技術(shù)原則，對110kV用戶站無功補(bǔ)償配置進(jìn)行了詳細(xì)的計算，從功率因數(shù)考核點(diǎn)角度出發(fā)，對110kV用戶站無功平衡界面進(jìn)行了討論，并根據(jù)用戶負(fù)荷實(shí)際特性，對110kV用戶站進(jìn)行了無功補(bǔ)償配置測算。

參考文獻(xiàn)

[1]王一杰，趙舫，丁穎，等.基于最優(yōu)覆蓋法的變電站無功補(bǔ)償容量優(yōu)化配置研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39（15）：38-42.

中圖分類號：TM63

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：程柳，西安交通大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)碩士研究生，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計工作。