关于220kV变电站无功补偿容量配置的探讨

关于220kV变电站无功补偿容量配置的探讨

【摘 要】220kV变电站无功补偿容量与变电站的安全运行存在直接联系，电力企业需结合变电站的发展状态，采取适当的无功补偿容量配置的方式，提高220kV变电站的运行效率，以此来满足220kV对变电站的需求，强化变电站运行的安全可靠。本文以220kV变电站为例，深入探讨无功补偿容的量配置。

【关键词】220kV；变电站；无功补偿；容量配置

220kV变电站是电网系统中的主要组成部分之一，对电网系统的稳定运行有重要影响，重点强化220kV变电站的安全稳定有利于提高电网系统的整体性能。220kV变电站的安全运行取决于其无功补偿容量的配置，电力企业必须要科学合理的控制无功补偿的容量配置，根据变电站的需求提供相对的容量补偿，体现容量配置的基本优势，进而达到变电站无功补偿的目的。

1 220kV变电站无功补偿容量计算

220kV变电站无功补偿一般出现在电容或电抗装置内，通过增加无功补偿的容量，降低变电系统内的无功潮流，进而达到节能降耗的运行标准。我国220kV变电站的无功补偿，基本采取了统一补偿的方式，在220kV变电站所处的电网环境内，加装容性补偿装置，并联接入到220kV变压器的低压部分，容性补偿装置只有在合理的容量配置下才能实现补偿供给。关于220kV变电站无功补偿容量的计算方法分析如下：

1.1 计算条件

电力人员根据220kV变电站无功负荷的基本要素，确定无功补偿的方向。由于变电站内存在接地电弧影响，弧变的频率非常快，所以最先确定无功补偿装置的条件应为并联式[1]。接地电弧中的无功负荷，能够决定终端变电所的位置，接地电弧在变电站无功补偿计算中发挥着重要的参考作用，通过结合220kV变电站无功补偿容量配置的运行日志，确定功率因数，保障变电站计算的基本条件。

1.2 计算方法

220kV变电站无功补偿的容量是指安装的无功补偿装置在对应母线上产生的负荷。要想实现高效率的无功补偿，必须提高功率因数，而功率因数由补偿过程中的无功量决定。

首先计算变电站负荷的无功量（Qc1），计算公式为：

Qc1=Pfm（|tan 1|-|tan 2|），

式中，Pfm是线路有功负荷的最大值，tan 1和tan 2可以根据三角函数转化

成cos? 1和cos? 2，直接带入补偿因数，将220kV变电站低压母线侧的10kV电容作为计算对象，带入相关的数据后，得出该电容所需要的无功补偿容量配置。然后计算220kV变电站主变部分所需要的无功补偿容性配置，变压器母线部分完成无功补偿容量配置后，变压器还要控制负荷电流，以电容器无功补偿容量为基础，规定变压器一侧电流的额定数据[2]。此部分无功补偿容性配置计算时，尽量选在变压器空载状态时进行，由此保障容量配置的稳定性。最后计算220kV变电所的容量配置，其属于装置与母线容量的总和，全面结合电网负荷的运行实际，适当控制无功补偿的容量配置，不断优化220kV变电站的运行环境。

2 220kV变电站无功补偿容量配置分析

根据220kV变电站无功补偿装置的运行需求，通过设置容量配置，满足变电站无功补偿的需求。

2.1 确定分组容量

电力行业对220kV变电站无功补偿容量配置有明确的规定，而无功补偿装置的容量应根据变电站的运行实际来确定。220kV变电站无功补偿中的分组容量应遵循以下两个原则：（1）接入调压电容器后，控制无功补偿装置的容量，重点在功率因素、运行两个方面控制分组容量，保障变电站的电容器部分，能够获得10000kvar的容量；（2）控制无功补偿装置运行过程中电压，控制在额定2.5%以内，保障分组容量的准确选择。以电容器投切为主，分析分组容量，当220kV变电站的电容器存有投切动作时，内部电压波动的计算方法为：

△U=Qf/Sd，

式中，△U=波动电压的数值；Qf=分组容量；Sd=三相短路容量。此公式内的数据计算可根据220kV变电站运行的实际情况完成，带入分组容量的数据后，如果△U恰好在可控制的范围内，表示分组容量适应于220kV变电站无功补偿装置。

2.2 配置实验

一般220kV变电站每段母线设计配置2～4组电容器，用电高峰和低谷对无功的需求相差较大，因此如每组电容器的容量全为10000kvar，体现不出无功配置的优化，可改成不同容量的配置，便于调度根据需要自动投入，保障大容量的电容器组在负荷较低时可以实现有效进行补偿。例如，220kV变电站中电容器接入变电系统后，每段相关母线的容量基本一致，保持在10000kvar左右，其中电容器与无功补偿装置存在很明显的变量关系，而且两者之间的关系也是配置实验的要点，无功补偿装置与容量、电压的关系为：Q=2πfCU?，变电站无功配置按主变容量的15%～25%进行配置，由此规划出无功补偿的容量配置。该实验中的电容器并联在回路中，采取与配置实验对应的容量方案，有利于优化220kV变电站无功补偿的容量分配。

2.3 容量配置的影响

为保障220kV变电站无功补偿容量配置的科学性，采用仿真模拟的方法，检测容量配置的可行性。ETAP是仿真模拟的软件，在系统内输入可影响容量配置的参数，按照实际参数观察变电站无功补偿的运行。仿真实验中最主要的是分析容量配置对无功补偿的影响，ETAP能够根据变电站无功补偿的负荷情况，结合无功补偿装置的运行，得出各个级别的仿真图像。通过整理仿真图像中的数据，可以发现容量配置对无功补偿的几点影响，主要包括：（1）220kV变电站侧母线部分，因容量配置的改进发生很明显的变化，很大程度上提高了功率因数；（2）220kV母线的上级系统，包括上级电容器，功率因数虽然没有根据容量配置的影响而发生改善，但是无功补偿的效果明显加强；（3）降低了220kV变电站无功补偿的有功损耗，有效的控制无功补偿装置内的功率因数，防止出现负值功率，由此还需根据容量配置的具体情况，适当进行投切调节。

3 220kV变电站无功补偿容量的评估

220kV变电站无功补偿容量的配置具有一定的应用效率，通过评估可以发现适当的无功补偿容量对220kV变电站稳定运行具有重要的意义。根据220kV变电站无功补偿的评估，可以发现容量配置的多项优势，如：（1）容量配置在无功补偿装置中的效率非常高，其可根据变电站的基本要求，提供连续调节的能力，准确的控制变压器的运行；（2）有利于电压稳定，变电站无功补偿在容量配置的作用下，达到可靠的运行状态，完善变电站安全运营的环境；（3）容量调节在变电站无功补偿中具有灵活性，可以根据变电站运行的状态，提供不同类型的补偿，发挥动态补偿的优势，很大程度上降低变电站的电能损失，强化变电站经济运行的能力。

4 结束语

无功补偿容量配置能够保障220kV变电站的安全运行，提高变电功率的应用水平，进而提升供电效率。但是220kV变电站无功补偿容量配置的优化比较复杂，需要经过科学、合理的计算，才能达到变压器无功补偿的标准状态，目前关于变电站无功补偿容量配置的技术还不是很成熟，仍然需由电力技术人员从实际工作和科学理论中深入研究，避免出现的参数误差影响到变电站的运行效率，不断进行优化，推进我国电力事业的高速发展。

参考文献：

[1]张勇军，张豪，杨雄平.解决超调问题的220kV变电站无功配置方法[J].电网技术，2012.

[2]向光燕.220kV及以下变电站无功补偿容量的计算与分析[J].科技创新导报，2013.

[3]张爱军，孟庆天，刘石川，刘嘉丽.风光互补发电工程无功补偿容量配置

及影响因素分析[J].内蒙古电力技术，2013.

作者简介：

陈灵峰（1985.06-），男，福建泉州人，学历：本科，研究方向：电压无功电能质量管理