110kV用户变电站无功补偿容量配置分析

程　柳（珠海电力设计院有限公司，广东　　珠海　　519000）

110kV用户变电站无功补偿容量配置分析

程柳
（珠海电力设计院有限公司，广东珠海519000）

摘要：本文重点讨论了110kV用户变电站无功平衡界面及110kV用户变电站无功容量配置计算。

关键词：无功平衡界面；功率因数；无功配置；动态无功补偿

1　前言

根据《电力系统无功补偿配置技术原则》，110kV变电站所配置的无功补偿设备，在主变高峰负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时，高压侧功率因数不应高于0.95。100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95。电力用户应防止向系统反送无功功率。对于110kV用户变电站，其功率因数考核点实际为其所接入公用变电站的110kV侧。本文重点讨论110kV用户变电站无功平衡界面及110kV用户变电站无功容量配置计算。

2　问题提出

以工程设计中110kV用户站为例介绍用户站无功补偿容量计算方法：

110kV用户站本期及最终规模为2×50MVA主变，容量比为50/50MVA，电压比为110/10.5kV，阻抗电压百分数Uk% 为16%，空载电流百分数Io%为0.7%，绕组接线形式YN，d11，电气主接线采用单母分段接线。

110kV出线2回，分别接到220kV公用变电站一和220kV公用变电站二，线路长度分别为6km和1km。电缆导线截面为500mm2，10kV出线10回。

2.1110kV公用站无功平衡界面

对于110kV公用变电站其功率因数的考核点位于110kV变电站点的高压侧，在进行无功平衡计算时，110kV线路充电功率考虑一半，110kV侧无功平衡界面实际为110线路中点处。10kV侧无功平衡界面为10kV母线，10kV母线以下的负荷及线路等全部按功率因数0.9的负荷等效。

2.2110kV用户站无功平衡界面

对于110kV用户变电站其功率因数的考核点位于其所接公用变电站的110kV母线侧，考虑110kV线路全线充电功率，无功平衡界面即为公用变电站110kV母线侧。10kV侧无功平衡界面为10kV母线，10kV母线以下的负荷及线路等全部按功率因数0.9的功率等效。

3　无功补偿计算

3.1用户站有功负荷

在生产设备调试阶段和生产设备定期大修阶段，用户负荷常常存在负荷较小且负荷不稳定的情况，不能简单按照公用变电站选取负载率的方式对低谷负荷及高峰负荷时的无功进行平衡。根据用户负荷的实际情况，本用户站接入系统初期负荷最小约为1MW，正常运行最大负荷约为65MW，考虑两台主变平均分配负荷，则每台主变负荷最小约为0.5MW，最大负荷约为32.5MW。

3.2变压器无功损耗变压器无功损耗计算公式：

其中Sc为通过变压器的实际视在功率，SN为变压器额定视在功率。

计算得最小负荷时变压器无功损耗为0.35Mvar，最大负荷时变压器无功损耗为3.73Mvar。

3.3低压侧无功负荷

10kV侧无功平衡界面为10kV母线，10kV母线以下的负荷及线路等全部按功率因数0.9的负荷等效。低压侧无功负荷即为功率因数取0.9时，最小负荷及最大负荷对应的无功负荷，分别为0.22Mvar，14.17Mvar。

3.4线路充电功率

110kV用户变电站无功平衡界面为其所接公用变电站110kV母线侧，考虑110kV线路全线充电功率，由于2回110kV线路长度不同，其线路充电功率有较大差异，计算得接至变电站一的110kV线路充电功率约为4.14Mvar，接至变电站二的110kV线路充电功率约为0.69Mvar。

表1　用户站无功需求测算表

4　无功容量配置需求

110kV用户变电站：在高峰负荷时，需补偿容性无功，以补偿主变无功损耗及向低压侧输送无功，保障其所接公用变电站110kV功率因数不小于0.95；在低谷负荷时，需补偿感性无功，以平衡线路充电功率，保障不向系统倒送无功。计算110kV用户变电站无功需求测算见表1。

最小负荷时，变电站一110kV侧功率因数为0.1388（容性），用户站向系统倒送无功3.57Mvar，至少需补偿感性无功3.57Mvar以满足不倒送无功；变电站二功率因数为0.9721（容性），用户站向系统倒送无功0.12Mvar，至少需补偿感性无功0.12Mvar。

当用户站全站负荷为20MW时（主变负载率约为20%），变电站一110kV侧功率因数约为0.9960（感性），用户站至少需补偿感性无功约2.23Mvar，满足低谷负荷时功率因数不高于0.95；变电站二功率因数为0.9173（容性），用户站不需要补偿无功。

最大负荷时，变电站一110kV侧功率因数为0.9209（感性），至少需补偿容性无功3.61Mvar，满足高峰负荷时功率因数不低于0.95；变电站二功率因数为0.8838（感性），至少需补偿容性无功7.06Mvar。

按照最小负荷时不倒送无功，本用户站每台主变低压侧需投入感性无功容量为3.6Mvar；按照最大负荷时，公用变电站110kV侧功率因数不低于0.95，本用户站每台主变低压侧需投入容性无功7Mvar。

考虑到用户负荷发展的阶段性和波动性，同时考虑工程投资经济性，本工程采用动态无功补偿装置SVG与并联电容器组组合配置的方式进行无功补偿。本工程每台主变低压侧装设±4Mvar动态无功补偿装置SVG和4Mvar并联电容器组。

因此本用户站装设2×（±4Mvar）动态无功补偿装置SVG和2×4Mvar并联电容器组。

结语

本文按照我国无功配置的技术原则，对110kV用户站无功补偿配置进行了详细的计算，从功率因数考核点角度出发，对110kV用户站无功平衡界面进行了讨论，并根据用户负荷实际特性，对110kV用户站进行了无功补偿配置测算。

参考文献

[1]王一杰，赵舫，丁颖，等.基于最优覆盖法的变电站无功补偿容量优化配置研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（15）：38-42.

中图分类号：TM63

文献标识码：A

作者简介：程柳，西安交通大学电气工程及自动化专业硕士研究生，从事电力系统规划与设计工作。