无功平衡专题

无功平衡专题报告（1）无功补偿原则和方式电力系统的无功补偿均为无功平衡，是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且提高了电力系统运行的稳定性、安全性和经济效益。无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗。合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。（2）功率因数要求1）、变压器容量为100kVA以上的电力用户不低于0.9；2）、农村公用变压器不低于0.85。当变电所或用户的功率因数低时，会造成以下问题:1)、电气设备不能充分利用;2)、电能损耗增加、效率降低;3)、增加电压损失，限制线路的送电能力。（3）无功补偿设备的装设地点110kV变电站无功补偿装置配置在10kV母线上。（4）无功补偿平衡计算根据就地平衡和便于电压调整的原则进行配置，各电压层均应进行适度补偿。根据广东电网规划设计技术原则，110kV变电站的容性无功补偿容量宜按照主变压器容量的10%30%进行配置。下面以110kV下车站的无功平衡为例：对110kV下车站进行无功平衡计算，具体如下表所示。表2.9-1 下车站无功平衡表序号项目前期（120MVA）本期（20+40）轻载（30%SN）重载（80%SN）轻载（30%SN）重载（80%SN）一主变负荷6161848二无功负荷3.37 9.79 10.11 29.38 1主变无功损耗0.211.360.634.09235kV负荷消耗无功1.26 3.37 3.79 10.11 310kV负荷消耗无功1.90 5.06 5.69 15.17 三无功电源2.272.272.272.271110kV线路充电功率2.062.062.062.06235kV线路充电功率0.210.210.210.21310kV线路充电功率0000四无功缺额1.10 7.52 7.84 27.11 五站内无补偿设备时主变110kV侧功率因素0.98 0.88 0.90 0.83 六目标功率因数0.950.950.950.95七需补偿无功功率(+为感性无功，-为容性无功）0.77 -2.53 -2.22 -12.12 计算无功平衡时，需先解决3个问题： 1、 主变无功的损耗2、 相应电压等级的功率因素3、 线路的充电功率主变无功损耗国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则规定“35kV110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿；满足35kV110kV主变最大负荷时，其高压侧功率因素不低于0.95”，为此110kV变电站无功负荷分为变压器消耗的无功和电压层间因无功缺额所需补偿的无功两部分。根据电力工程电气设计手册 电气一次部分，变压器消耗的无功为： （1）式中，为需要补偿的变压器一侧的阻抗电压百分值；为母线装设补偿装置后通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值；为变压器空载电流百分值。简化式（1），得： （2）式中，k为变压器负载率水平，重载时取85%，轻载时取30%。功率因数电力系统电压和无功电力技术导则规定“35110kV变电站的功率因数不得低于0.91”，按照一般电网设计要求，110kV侧功率因数按0.98考虑，10kV侧功率因数按0.9考虑。线路充电功率变电站的高压出线常采用架空线路，但随着城市电网的建设，35220kV电缆线路敷设量逐渐增加。因此在变电站线路充电功率统计过程中，一般需将110kV及以上架空线路的充电功率和35kV及以上电压等级电缆线路的充电功率纳入计算范围。1、线路充电功率线路的充电功率与线路的线间电容成正比，与运行电压的平方成反比。不同电压等级单位长度的充电功率近似值见下表1。表1 架空送电线路充电功率近似值电压等级/kV110220330双分裂500三分裂单导线双分裂单位长度的充电功率/(Mvar/km)0.0340.140.190.411.052、电缆的充电功率电缆线路的型等值电路如图1所示图1 线路的型等值电路型等值电路下，线路的充电功率为： （1）式中，Qc为线路ij的充电功率，Bij为线路对地电纳，Ui、Uj为线路两端电压。由式（1）可见，高压电缆的充电功率与电缆的对地电容的大少及电压等级的平方成正比。不同截面的交联聚乙烯电缆线路在不同电压等级下的充电功率见表2。表2 交联聚乙烯电缆充电功率截面积/mm2电阻（200C）/(/km)充电功率（50HZ）/Mvar/km110kV220kV500kV8000.0210.822.679.6110000.01760.90