王秀军 田福利 华玉岩 关勇 游皓文

摘 要：变电站是整个电力系统的重要组成部分，无功补偿是电力系统电压稳定的重要基础，对无功补偿进行合理控制，有利于电压质量的稳定，进而为电力系统的稳定运行提供良好的保障。但是随着电力系统的发展，仅仅在低压侧安装无功补偿装置逐渐不能满足实际运行需求，需要对无功补偿电容器组配置方式做更进一步的分析。本文将对110kv 10kv变电站作为对象，分析无功补偿电容器组配置方式。

关键词：变电站；无功补偿；配置优化

1.前言

无功功率和有功功率一样是输配电网中不可缺少的组成部分，无功功率对配电网乃至整个电力系统的正常运行都是十分重要的。长距离输送无功功率会造成有功功率的损耗和电压质量的降低。无功补偿的要求是：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。一般在负荷密集的地方进行补偿，不仅要求在变电站母线进行集中补偿，同时也要在配电线路、变压器和负荷侧进行分散补偿，以实现无功的就地平衡。

2.变电站无功补偿电容器组设计

很多变电站建设时，均是将高压并联电容器安装在变压器主要负荷侧，且存在部分220kV变电站将无功补偿装置设置在中压侧。这样既可以降低设备运行损耗，同时还能够降低变电站接线难度。如果选择将无功补偿电容组设置在110kV站中压侧，需要确定设计要点，精确就计算各项损耗，重视建模理论与实地测量两个方面，保证设置方案具有高适用性，对110kV三绕变压器、低压侧不同负荷情况的无功补偿方案进行优化，全面满足变电站实际运行需求。

3.变电站无功補偿电容器组配置要点

3.1并联电容补偿装置的接线

在变电站中，并联电容补偿装置发挥了重要的作用，在整个电力项目中，电容补偿装置的主接线方案对整个项目的投资、系统的稳定运行以及维修等都会造成一定的影响，所以，如果要对电容补偿装置主接线方案进行设计，则必须对多个方面的因素进行综合考虑。通常情况下，并联电容补偿装置的接线方式包括两种类型，第一类为星型，第二类为三角形，星型可进一步分为单星和双星，三角形又可以分为单三角形和双三角形。在我国的传统变电站的电容补偿装置接线中，对三角形接线方式的运用比较频繁，近些年来，星形接线方式逐步取代了三角形接线方式，就目前的情况来看，在我国的变电站中，大都采用单星形接线方式。

3.2无功补偿容量的分析计算

经过科学的调研，变电站所控制的电网只要出现多次波动，变电站在运行过程中，110kV母线分裂运行时，最大三相短路电流为19.2kA，随着变电站所承受供电负荷的变化，其电容配置容量也会发生相应的变化，具体而言，表现在两个方面，第一，轻负荷变化。根据我国的相关规定，110kV以上的高压供电电力用户在高峰负荷时的功率因数应该在0.95以上，35-220kV变电站的无功补偿设备会随着电站负荷的变化及时投切，这一状态下，整个电力系统的侧功率因数应该在0.95以上，而且，在当变电站电力系统处于低谷负荷时，其功率因数应该在0.95以下。所以，在计算过程中，负荷功率因数取0.9，补偿后一次侧功率因数取0.95。第二，大负荷变化。如果负荷以40000kW考虑，负荷功率因数可取0.95，补偿后一次侧功率因数可取0.99。

3.3电抗率的选择

在110kV变电站的运行过程中，需要对电容器组进行多次操作，这样才能满足整个电力系统无功功率以及电压的变化，在电容器组的使用过程中，会出现相应的冲击合闸涌流，所出现的涌流频率较高，在涌流出现之后，所持续的时间不会超过10毫秒。在整个电力系统的运行过程中，通常会运用电容器回路中加串联电抗器的方式来应对涌流问题。在电力系统的运行过程中，会出现谐波，如果谐波出现5次以上，则视为不正常现象，为了有效应对这一情况，则应该将电抗率控制在4.5%～5%的范围，以对产生的谐波进行抑制，值得注意的是，电抗率的范围必须进行严格控制，如果因忽视范围控制致使电抗率超过6%，虽然会对5次以上的谐波进行抑制，但是会促使3次谐波的放大概率增加，而且当电抗率较高时，会占用较大的电容量，而且会导致电网系统消耗增加。

4.变电站补偿容量的确定

在110kV变电站的运行管理过程中，应该根据《并联电容器装置设计规范》的相关内容完成变电站的修建，而且在变电站建设中应该将电容器的容量控制在主变压器容量的10%～30%。针对那些已经修建完成的变电站，则应该全面了解变电站的负荷情况，找出其中存在的潜供电流、谐波电压等，在此基础上，能够对变电站所控制电网系统的电压、电容量以及电网系统的短路容量有一个全面的了解，在了解上述相关信息后，可以及时发现电力系统中存在的无功缺额问题，进而有针对性的增加变电站的无功补偿装置。另外，针对无功补偿装置的配设，应该严格遵守国家的相关规定，如《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并根据相关要求，完成相应的计算分析工作。

5.10kV无功补偿的设计原则

一般来说，南方电网有110kv电压等级，由于历史原因，东北地区是66kv或者10kv，所以我们应浅析10kV无功补偿的设计，其应该遵循以下三项原则，第一在设计无功补偿装置时，要确定系统所缺的无功补偿量，安装进系统的无功补偿装置所产生的无功补偿量要大于这个量，以免在使用过程中发生状况。当然这个量也不用太大，太大就造成了资源浪费。第二，由于不同电网的情况各不相同，无功补偿的方式也多种多样，并且电网一旦选定了无功补偿的方式就不能随意更换，因此在选择时要优化无功补偿方式。在确定无功补偿装置时，采用在最小负荷方式下进行潮流计算，可以有效地防止向电网倒送无功的情况发生，并且可以计算出该点的补偿容量。第三电网采用最小负荷的方式进行无功补偿的情况下，还要进行一定的检测，检验该方式是否符合该电网的需求。由于电网的特殊性，往往还需要进行一些细小的调整来满足需求，如大负荷时，需要增加无功补偿点；电压下线时，采用定点的无功补偿自动投切增加补偿等。

6.科学进行分组装置

不同组合形式下，电容器的分组装置投切不能引发比较严重的 谐波谐振和危害。谐振是谐波严重程度的极限状态，会使得电容器 出现过载情况，导致电容器出现异常振动、声音等，外壳出现变形， 甚至损坏。为了避开谐振点，设计电容器时就需要对系统谐波的含 量进行科学的测量与分析，结合电抗率进行优化配置，计算谐振容 量，分组容量不能与谐振容量相撞。正式投入使用时，需要对投切进 行试验，对系统谐波分量的变化情况进行测量，如果出现谐振，就需要及时采取有效的措施加以解决。

7.结束语

综上所述，通过我们对变电站无功补偿电容器组配置方式的研究得出，我们应基于变电站实际建设情况，来确定补偿容量，并以此为依据确定电容器机组配置方式，争取提高变电站运行稳定性，降低变压器运行能耗。总而言之，电力对我国民生具有关键意义，关乎到群众的切身利益，我们这些电力行业的工作人员应切实做好本职工作，为促进社会发展服务民生贡献自己的力量。

参考文献：

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