变电站电容补偿装置的探讨.docx

变电站电容补偿装置的探讨 (内蒙古兴安电业局，内蒙古 乌兰浩特 137400) 摘 要：文章 依据无功补偿的原则，对变电站采用的 电容补偿形式进行了探讨，指出采用 实时无功补偿是符合 无功补偿原则的最佳配置。 关键词：变电站；电容补偿；实时补偿 中图分类号：TM531.4 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)22010501 近年来，各地区供电部门加大了无功就地补偿的力度， 以往无功严重缺乏而造成电压低 落、网损过大的局面基本 上得到扭转。但是，许多变电站无功补偿和电压调节采用 传统的调 节方式，有载调压变压器、电容器等只能手动调 节和投切，或电容器容量固定，在负荷变化 时，造成电压 幅值的波动和无功功率的不平衡。因此，变电站配置合适 的电容器补偿以保证 电力系统电压的连续稳定性，是本文 研究和探讨的问题。 1 无功功率的计算 11 变电站无功补偿容量计算的基本原则 220kV 及以下变电站的容性无功补偿以补偿主变压器无 功损耗为主，并适当补偿部分线路的 无功损耗，应满足主 变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于 0.95。 220kV 变电站无功补偿装置的分组容量选择，应根据计 算确定，最大单组无功补偿装置投切 引起所在母线电压变 化不宜超过电压额定值的 2.5。 电力用户应根据其负荷性质采用适当的无功补偿方式 和容量，在任何情况下， 不应向电网反送无功电力，并保 证在电网负荷高峰时不从电网吸收无功电力。 12 补偿容量的计算 121 变压器消耗无功的计算 Q=Q0+Qt (1) 其中 Q0=I0Se ；Qt=IF 2X 式中：Q 为变压器无功总损耗，kvar；Q0 为变压 器铁损中的无功损耗，kvar；Qt 为变压器铜损中的无功 损耗，；I0 为变压器空载电流的百分数；Se 为变 压器额 定容量，；If 为变压器负荷电流，；为 变压器的等值电抗，。 Q0 与负荷电流大小无关，且一经带上电压即产生固 定损耗无功损耗；Qt 随负荷电流 的大小变化而变化，且 与负荷电流的平方成正比。 122 负荷补偿容量的计算 Qc=Q1-Q2=Ptg1-Ptg2 =P(tg1-tg2) 式中，p 为负荷有功功率；tg1 为补偿前负荷的自然 功率因数；tg2 为补偿后的功率 因数。 根据不同功率因数的负荷所需补偿容量的累计，便可 得出全站负荷所需补偿的容量。式 (1)式(2)便是变电站 无功补偿所需容量。 2 变电站无功补偿装置的配置 21 固定容量电容器补偿装置 以往变电站的电容器均按固定容量配置，其容量为变 压器所需补偿的无功与负荷的和。 由上述可知，变压器消 耗的无功中有一部分是与负荷电流的平方成比例的，而负 荷所需的补 偿容量更是与负荷的大小直接相关，即达到规 定的功率因数所需的补偿容量是一个随负荷变 化的量，而 实际的补偿容量却是一个固定的量，不能调节，这样在负 荷变化较大，选择在低 值补偿时，由于无功补偿量不足， 在重负荷时为欠补偿状态，影响电压质量，电压降增大， 线路损耗增加，效果不明显。选择在高值补偿时，则在轻 负荷时会出现过补偿、无功倒送等 问题。 可自动调节容量的电容器补偿装置 可自动调节的电容器补偿装置以电力系统无功功率平 衡为目标，在高峰、平峰、低谷 不同时段，采取了高峰时 段投入备用无功量，无备用无功量时降低主变压器电压， 减少负荷 的无功需求；低谷时段退出全部无功补偿量仍处 于过补偿状态时，提高主变压器电压，增加 负荷的无功需 求；促进系统的无功平衡，同时也使电源线路无功功率潮 流减到最小值，取得 最佳降损效果。常用的无功自动调节 装置从原理上分为分组自动投切的无功补偿装置和调节 电 容器端电压的自动无功补偿装置两类。 221 分组自动投切的无功补偿装置。分组自动投 切的电容器根据计算将电容器分为若干组，采用二次侧电 压无功综合控制各组电容器的投切。其原理一般基于九区 图法原理，利用电压和无功功率两个判别量 对变电所电压 和无功功率实行综合调节。 传统的九区图法控制策略是按照固定的电压和无功上 下限 将电压-无功平面划分为个区域。U 是变压器低压侧 母线电压，Q 是变压器高压侧无功功率 ， 根据电压质量要 求设定 U 上限和 U 下限，根据无功功率基本平衡和保持投 切相对稳定的原则确 定 Q 上限和 Q 下限，低于 Q 上限表示 无功功率过剩，高于 Q 下限表示无功功率不足。通过分别 调 节变压器有载开关分接头及电容器的容量使运行点尽量 进入到正常工作区。 但是该方案也有明显的不足之处，无功功率调节的依 据是 Q 上限和 Q 下限，即与电压无关 的 量。由于无功功 率的调节对电压有影响，而该方案中无功功率的调节边界 与电压状态无关， 实际使用时会造成振荡、装置频繁动作 的现象。 针对传统控制的不足，根据无功功率调节对电压有影 响，将电压状态引入无功调节判据 ，根据电压变化的量值 及实时无功功率的情况，对电容器投入的判别量 QCt 可建 立如下数 学模式： Qct=1(U0-U)/U0+2Q/Q0 式中，U0 为标准电压；U 为实时电压；Q0 为每组电容 器的容量；Q 为实时无功功率；a1 ，a2 为权重系数，由无 功调节的边界条件决定。 740)this.width=740“ border=undefined 电压和无功模糊边界调节方法考虑到了电压无功的动 态平衡。如当运行点无功不足，电 压合格时，按原来的控 制方案，需投入电容，从而使电压进一步升高，可能越过 上限。按 照现在的模糊无功边界，投电容的边界值随电 压的状态而改变，此时电压较高，无功不是太 缺可以不投 电容，从而避免了因投电容引起的电压进一步升高和可能 导致的不必要的分接头 调节。同固定边界的无功调节方法 相比，模糊边界的无功调节方法在稳定电压和减少有载调 压变压器分接头的调节次数的同时，并没有增加无功的调 节次数和降低无功的补偿效果。 222 调节电容器端电压的自动无功补偿装置。调 节电容器端电压的自动无功补偿装置电容器通过电压调节 器固定接入电网，控制装置 根据采集的电压、电流，改变 电容器两端的电压从而改变电容器的补偿容量。根据 Q=2fcw2 可知，电容器不变，端电压从 100Ue 降到 60Ue，其输出容量就可以在 100 36之间进行调节， 改变电压调节的精度就可以改变容量调节精度。 3 结束语 变电站所需的无功补偿容量是随着负荷变化而变化的， 固定容量电容器是很难满足变 电站在负荷高峰、低谷时对 功率因数的要求。现在，对于变电站无功补偿装置应首先 考虑适 用自动调节的电容器组。 用微机自动控制系统来收集变电