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變電站無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算

發(fā)布時(shí)間：2015-09-14

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發(fā)布者：未知

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無(wú)功補(bǔ)償，就其概念而言早為人所知，他就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能損耗，改善電網(wǎng)質(zhì)量。無(wú)功功率的傳送會(huì)引起有功功率和電壓的損耗，為了減少損耗，應(yīng)合理補(bǔ)償無(wú)功功率。

35~110kV變電站的容性無(wú)功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償變壓器無(wú)功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量按主變壓器容量的10%~30%配置，并滿(mǎn)足35~110kV主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。現(xiàn)以我公司110kV東城變電站擴(kuò)建增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償電容器為例進(jìn)行探討。

110kV東城站在系統(tǒng)中的位置如圖1所示，正常方式由110kV成東線供，通過(guò)緡東線與濟(jì)寧電網(wǎng)相聯(lián)。該站2004年建成投運(yùn)，一臺(tái)主變?nèi)萘?/span>31.5MVA，作為“提高輸送能力”的一項(xiàng)措施，在變電站投產(chǎn)時(shí)需加裝無(wú)功補(bǔ)償電容器。

計(jì)算補(bǔ)償容量的不同方法

依據(jù)《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》、《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》要求，從不同考慮點(diǎn)計(jì)算得出不同的容量要求，求其最大值做為變電站無(wú)功補(bǔ)償容量的依據(jù)。

（1）按補(bǔ)償主變壓器無(wú)功損耗計(jì)算

東城站1號(hào)主變參數(shù)及110kV側(cè)、35kV側(cè)負(fù)荷見(jiàn)表1.

表1、110kV東城站1號(hào)主變壓器參數(shù)

額定容量 /MVA	空載損耗 P₀/kW	空載電流 I₀/%	短路電壓 U_k12(%)	短路損耗 P_k31/kW	35kV側(cè)負(fù)荷 /MVA
31.5/31.5 /31.5	26.082	0.26	10.02	154.058	16.4+j7.5
短路電壓 U_k23/%	短路電壓 U_k13/%	短路損耗 P_k12/kW	短路損耗 P_k23/kW	10kV側(cè)負(fù)荷/MVA
7.1	15.77	145.426	123.94	3.5+j1.8

空載漏磁無(wú)功損耗：

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

額定負(fù)載漏磁功率：

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

Q_K1=

=2.94Mvar

Q_K12+Q_K13-Q_K23 31.5+4.96-2.23

2 2

Q_K2=

=0.21Mvar

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

2 2

=2.02Mvar

Q_K3=

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

2 2

=0.068Mvar

=0.21×

△Q_K2=Q_K2×

S₂² 16.4²+7.5²

S_2N² 31.52²

=0.03Mvar

=2.02×

△Q_K3=Q_K3×

S₃² 3.5²+1.8²

S_3N² 31.52²

=Q_K1×

△Q_K1=Q_K1×

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

S_1N² S_1N²

≈Q_K1×

（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

變壓器無(wú)功損耗：

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

補(bǔ)償容量Q_C+△Q_T=1.61Mvar

（2）按補(bǔ)償變壓器無(wú)功損耗同時(shí)補(bǔ)償輸電線路無(wú)功損耗計(jì)算

110kV成東線型號(hào)為LGJ-240，R₁=0.13Ω/km，X₁=0.416Ω/km,線路長(zhǎng)度4.56km

成東線帶東城站負(fù)荷時(shí)線路無(wú)功損耗：

X_Ll

X_Ll=

x_Ll=

△Q_L=I²X_L=

S ² S² P²+Q²

√3U 3U² 3U²

×0.416×4.56

20.394²+12.5²

3×110²

=0.05Mvar

補(bǔ)償容量Q_C=△Q_T+△Q_L+1.61+0.05=1.65Mvar

（3）按東城站最高負(fù)荷時(shí)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95計(jì)算。110kV東城站1號(hào)主變壓器高壓側(cè)最高負(fù)荷

S_max=P+Q=20.394+j12.5

功率因數(shù)：

=0.85

Cosφ=

P 20.394

√P²+Q² √20.394²+12.5²

補(bǔ)償容量：

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

=5.93Mvar

220kV以及以上電壓等級(jí)變電站還需要考慮滿(mǎn)足電壓的要求配置無(wú)功補(bǔ)償電容器。

3 補(bǔ)償容量的確定

為滿(mǎn)足各項(xiàng)要求，取三種計(jì)算方式的最大值，補(bǔ)償容量應(yīng)為Q_com=MAX(Qc)

=5.93Mvar。

另外，110kV變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置的單組容量不宜大于6Mvar，35kV變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置的單組容量不宜大于3Mvar，單組電容的選擇還應(yīng)考慮變電站負(fù)荷較小時(shí)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰?/span>

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