变电所无功补偿容量设计的新方法

变电所无功补偿容量设计的新方法

摘要：本文重点阐述了变电所无功补偿容量设计的新方法，通过对电力系统无功优化潮流新概念、变电所无功补偿容量设计以及按经济压差无功优化潮流方式运行的系统阐述，丰富了原有设计当中的方法，希望通过本文的阅读，大家能对此有一个系统的了解。

关键词：变电所 无功补偿容量 新方法

前言

随着改革化进程的进一步加快，各行各业都得到了快速发展，就变电而言，也在寻找着更新、更快速、更节能的突破点，基于这一大环境，笔者从电力系统无功优化潮流新概念的思路出发，针对无功补偿容量法进行新的理论设计推导。这一理论的完善有助于大家对变电所无功补偿容量的新思路有进一步的了解，并且通过本文的研究，笔者也希望找到一种适用于实际情况下的无功补偿容量设计的新方式，以应用于现有的变电所当中。

1 电力系统无功优化潮流新概念

一般而言，在整条线路当中无功分点较多，并且分布在每一条线路的中点上，这不仅表明电路输出时无功作用点时刻存在，并且在每一条无功作用线路都处于变电所与发电厂、变电所与用户连接区的中点站，这不仅消耗了大量的电力，并且也损耗了相对的财力。所以针对输电线路的无功损耗这一特征，设计人员在线路的中点位置进行了等量电力补偿，并将这些补偿后的电力，再分别传输给用户区域，使电压相对平稳。然而这种传统的补偿方式有所漏洞，那就是补偿的电压能否完全符合电压的要求，并且在符合电压要求的同时是否能做到经济有效达到负载无功自身平衡。所以针对这一点，许多设计者与研究人员相继提出了电力系统无功优化理念。图1某一电站的无功优化示意图，其采用的是双回路无功优化输电系统。在这一系统图当中，在发电厂与变电所、变电所与用户区之间分别设立了无功优化补偿系统，这一系统通过运行分担了无功电压，从而使电压趋于平稳，并且实现了经济压差。通过经济压差的运行方式，降低了电损的消耗，并同时满足了以变电所为中心的辐射到发电厂以及用户区首尾两端的电压情况。就整条线路而言，有效电压（PR）可以顺利的降落在电阻之上产生有功作业，而通过电抗的阻挡，无功电压（QX）无法有效的降落在电阻上，使无功电压为0。如图1所示，变电所发电电压为545kv而通过变电所转换到达用户区的电压则为541kv其中电损率为4kv，而分担在电阻上的有功电压为：PR/U=824@2.756 25/545=4.17 kV。所以实际上是电阻消耗了4kv，而实际在电路运行当中，所消耗的电量为0.17kv，所以此时我们得知通过双回路的电路无功补偿，可以有效的减少线损，增强补充效率。

2 变电所无功补偿容量设计

2.1 无功补偿容量由2部分组成

（1）由于输电线路过剩无功率过大，所以进行补偿。当自然电力消耗与输送电力相等时，此时电压平稳，无过剩无功状况出现，不需要进行补偿；当自然电力消耗小于输送电力时，此时过剩无功居多，而我们称之为感性过剩，此时可以进行容性补偿；当自然消耗电力大于输送电力时，此无过剩电力为容性，作为电力补偿来我，我们一般采用相反的感性为补偿。

（2）对变压器进行无功补偿。一般来说，在对变压器进行补偿时，我们首先会采取电容器补偿法，这一补偿方法的特点在于，补偿的功率是变压器的百分之十到百分之二十之间

2.2 设计方法

（1）计算方式，针对整个循环的电力系统而言，我们一般采取两种计算方式，这是分别针对接线时的最大负荷方式以及最小负荷方式所设计的，一般针对最大负荷方式而言我们进行容性补偿；最小负荷方式则相反。（2）在进行程序计算是，一般来说是采用△UJ OPF进计算。 这一中符合当下科技环境，并且对济压差计算有利的有效模式，它通过对电压降落的分析、电压为约束的分析、电压目标最大最小化的分析以及电压计算结果的分析，能够有效的确定出每一个符合电压线路的无功分布点，从而进行系统的电力补偿设计软件。

2.3补偿装置和补偿容量的确定

（1）高压电抗器。先在工频过电压设计中选择高压电抗器的设置地点和容量，用限制潜供电流、限制操作过电压、减少投切线路时电压波动和操作、并列等内容进行校核。（2）低压电（容）抗器。用△UJOPF计算、确定。（3）以图1为例，计算负荷为0和1200MW时草铺变电所的无功补偿容量。草铺变电所装有容量为2 x750/ 750/ 180 MVA，额定电压为525/ 230士2x2.5%/35士2 x 2.5% kV的降压变压器。通过双回线路计算可知，导线型号为双回（LGJ- 4 x 300） ，217 km，线路两侧各装有1组120MVA，550kV高压电抗器。

2种负荷均小于自然功率，线路过剩功率均为容性。但是，1200MW方式下过剩功率要小，还不够高抗消耗，尚需由主变送出34MW，加上主变消耗的无功，变电所总无功补偿为容性56.5 MVA。35kV侧装有电力电容器（12 x 25.2）>56.5MVA，低压电抗器（4x30）>36.5MVA。

3按经济压差无功优化潮流方式运行

用1999年6月5日草铺变电站所日负荷曲线，按经济压差无功优化潮流（o UJ OPF）方式运行的计算结果分析如下： 电压质量好表现在幅值合格，首末两端压差小，平均值高。日电压变化率小。（1）电压幅值：最大方式潮流计算为530kV，低于下限535 kV；OPF计算电压全合格。（2）首末两端电压差：潮流计算结果，最大方式为15kV，最小方式为7kV；OPF计算结果，最大方式为4 kV，

最小方式为2-3 kV；最大方式下相差11kV，最小方式下相差4} 5 kV 。（3）平均电压：潮流计算最高为541.5 kV，最低为537.5 kV；OPF计算最高为544 kV，提高0.46%，最低为543 kV，提高1.02%。（4）日电压变化率小：潮流计算为8 kV，1.49% ； OPF计算为2 kV，0.37%。（5）接近直流线路运行：OPF下，最大方式首末两端电压差为4 kV，而电阻上电压降落为PRL U=824x2. 756 25/ 545= 4.17k}。（6）OPF下，最大方式降损为430kW，下降6.3% ，日降损电量，约250kW x 24h= 6 000 kW·h。

结束语

（△UJ）原理是一种经济压差原理，更是一种可广范围应用并且能够在应用之初就适用于工作的设计原理。这一新方式的广泛推行，必将对无功电源起到决定性的帮助，也将对无功补偿的布局重新洗礼。并基于此，各地的变电所和电网布局也将得到新的改善，这一改善的结果不仅头利于线损消耗的减少，更有利于电压的稳定。从而满足整体的发展环境。

参考文献：

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[5]钱峰.利用经济压差确定动态无功补偿容量的方法[J].中国电机工程学报，2009年1月.