关于变电站无功补偿容量的确定
110kV变电站无功补偿研究
110kV变电站无功补偿研究摘要：本文主要对110kV变电站无功补偿的补偿容量进行研究，主要阐述了无功补偿考虑因素及设计计算。
在理论方面主要考虑无功负荷和电缆的充电无功功率，主要包括无功负荷的考虑因素及实际情况下的计算方式，电缆充电无功功率的考虑因素和计算方式。
最后通过以上两个因素综合考虑后作为变电站选择容性无功补偿装置或者感性无功补偿的依据，为实际工程案例做了无功补偿计算，最后为变电站无功补偿装置的选择和应用提供借鉴性结论。
关键字：110kV变电站、无功补偿、无功负荷、充电功率。
引言随着我国成为世界第2大经济体，作为一个制造大国电力负荷不断增长，国家出台了若干增量配网相关政策，支持电力改革。
110kV变电站的建设作为增量配网及电力改革的重要抓手将越来越广泛的投资和建设。
电网输中电气设备存在感性原件和容性原件，导致电网为满足用电使用的情况输出有功的同时，同样附带输出无功。
为了提高电网的效率，电力系统需要保证功率因素在合理区间。
根据《电力系统无功补偿配置技术原则》（Q/GDW 1212-2015），“110 kV 变电站的容性无功补偿装置，以补偿变压器无功损耗为主，适当兼顾负荷侧的无功补偿。
补偿容量按照主变压器容量的15%～30%配置，并满足110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95，在低谷负荷时功率因素应不高于0.95”。
无功补偿需要考虑的因素变压器以及用电负荷的设备，大部分属于电感线圈，故此，在以前的110kV 变电站的无功补偿上主要考虑变压器的无功负荷。
无功负荷主要与变压器的负债率及变压器本体性能有关。
110kV变电站的无功补偿中不仅要考虑变压器本体与负荷的无功负荷外，同时需要关注变电站外电源线路的充电功率。
外电源线路的充电功率与外电源线路的敷设方式和长度有关。
由于城市化的推进，110kV变电站的外电源架空线路受到限制，多数情况下，外电源入地敷设取代架空线路。
由于入地敷设的电缆容性特征比架空线缆高出一个数量级，导致外电源线路具有明显的容性特征，这种容性特征将在110kV变电站的使用中向电网倒送无功，这部分无功被称为电缆的充电功率。
110420,变电站集中补偿电容器的设计容量
图1 系统接线示意图变电站无功补偿电容器容量计算合理进行无功补偿是保证电压质量和电网稳定运行的必要手段，对提高输送能力和降低电网损耗具有重要意义，2007年8月24日国家电网公司下发的《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》要求220kV 变电站“补偿容量按照主变压器容量的10%-25%配置”，35kV~110kV 变电站“按主变压器容量的10%~30%配置”，具体计算方法没有明确指出。
现以我公司220kV 单城变电站扩建增设无功补偿电容器为例进行探讨。
1、变电站基本情况（以山东一变电为例）220kV 单城站在系统中的位置如图1，220kV 鱼台站接入济宁电网与山东省电网相联。
该站1999年建成投运，一期一台主变容量150MVA ，未装设无功补偿设备，作为“提高输送能力”的一项措施，2005年加装无功补偿电容器。
2、计算补偿容量的不同方法依据《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》要求，由不同角度计算可得出不同的容量要求。
（1）按最高负荷时变压器高压侧功率因数不低于0.95计算。
220kV 单城站#1主变压器高压侧最高负荷Smax=P+jQ=108.5+j67.2P=主变损耗P2+负荷电缆损耗P3+最大负荷P4 Q=主变损耗Q2+负荷电缆损耗Q3+最大负荷Q4------主变损耗P2==P0（Fe ）+Pk*(S 30/Sn )^2主变损耗Q2==Sn[Io%/100+Uk%(S 30/Sn )^2/100] 负荷电缆损耗P3==3*I 30^2*R l 负荷电缆损耗Q3==3*I 30^2*X l电力系统阻抗：Xs==Uc^2/Soc Soc=1.732*Ioc*UnUk%=(1.732*In*X T /Uc)*100=(Sn*X T )/Uc^2*100 X T = Uk%*Uc^2/(100*Sn) Pk==3*I n ^2*R T=(Sn/Uc)^2*R T R T == Pk(Uc/Sn)^2---------------Uc:短路点短路计算电压；Soc ：系统出口断路器的断流容量； Ioc ：开断电流； I30：计算电流功率因数85.02.675.1085.108cos φ2222=+=+=QPP补偿容量MVar57.3195)tgarccos0.-85tgarccos0.(5.10895)tgarccos0.-P(tg Q QC=⨯==∆=ϕ (1)(2)按补偿主变压器无功损耗计算MVarSISN36.01015024.010%Q22=⨯⨯=⨯=≈--额定负载漏磁功率MVar S U Q Nk k 505.201015067.1310%2221212=⨯⨯=⨯=-- MVarSUQNk k 1225.17107583.2210%2231313=⨯⨯=⨯=-- MVarSUQNk k 6025.5107547.710%2232323=⨯⨯=⨯=--MVarQQQQ k k k k 0125.1626025.51225.17505.2022313121=-+=-+=MVarS QQQSQNk k k Nk 985.821225.176025.5505.202)(21132312222=-+=-+=MVarS Q Q Q S Q Nk k k N k 0275.08505.226025.51225.172)(21122313233=-+=-+=5.19MVar1509.495.102985.8222222222=+⨯=⨯=∆Nk k SS QQ MVarS S Q Q Nk k 0001238.0755.19.40275.0222232333=+⨯=⨯=∆ MVarS Q Q Q Q P P Q S Q Q Q Q P P P P Q S S Q Q Nk k k Nk k k k k Nk k 488.10150)0001238.05.119.59.49()9.45.102(0125.16)()()()(222212332223212123322233221212111=+++++⨯=∆++∆+++⨯≈∆++∆++∆++∆+⨯=⨯=∆变压器无功损耗 MVarQ Q Q Q Q k k k T 04.160001238.019.5488.1036.03210=+++=∆+∆+∆+=∆(5)补偿容量QC=ΔQT=16.04 MVar（3）按各种运行方式下电压合格计算无功负荷变化引起母线电压的变化量与变电站在电网中所处的位置有关，计算较为复杂，最好使用某种软件进行计算分析。
10KV无功补偿容量配置方案研究——以棉城变电站为例
10KV无功补偿容量配置方案研究——以棉城变电站为例作者：潘靖罗璇瑶朱远哲来源：《科技创业月刊》 2016年第4期潘靖１罗璇瑶２朱远哲２（1广东电网公司汕头供电局广东汕头５１５０４１２武汉大学电气工程学院湖北武汉４３００70）摘要：１１０KＶ棉城变电站进行主变增容改造时，通过潮流计算分析确定远期的无功补偿容量，并在变电站本期方案确定的基础上，对远期提出两种无功补偿容量的配置方案，并结合相关规程要求，合理地选择出最优的无功补偿方案。
关键词：无功补偿；配置方案；电压波动中图分类号：TM6文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９/ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１6．04．０44*基金项目：中央高校基本科研业务费和广东电网公司科技攻关计划资助项目（项目编号：２０４２０１５ｋｆ００４；２０４２０１４ｋｆ０２３３）。
收稿日期：２０１５－１１－０５变电站的无功补偿容量配置对于电力系统的安全经济运行有着重要的影响，根据规程要求，无功补偿配置应该满足电网的无功功率分层分区平衡，各电压等级之间要尽量减少无功功率的交换，满足降损和调压的需要。
无功功率的平衡是保证电压稳定的基本条件，无功不足会引起电压偏低，反之会使得电压偏高，而保证变电站的无功平衡和抑制电压波动则必须依靠无功补偿装置。
本文以广东棉城１１０ KＶ变电站为例，在变电站本期的无功补偿配置方案确定的基础上，从潮流计算的角度分析变电站远期的无功缺额，综合考虑过电压和谐波情况，合理选择远期无功补偿配置方案，使得各侧的功率因数和电压波动符合规程要求。
２电压波动对无功功率的影响在通常情况下，线路两端电压的相位差较小，在做电压降的近似估算时，可以忽略电压降的横分量，即认为：当系统无功缺失时，通常采用并联电容器或电抗器来提高功率因数。
为了准确地分析电压波动与无功功率的关系，见图１所示。
补偿之前线路首端电压为：若在负荷端投入一容量为ＱC的电容器时，则此时系统首端电压由补偿之前的Ｕ提高到补偿后的Ｕ′，则补偿后的末端电压为：结合式（４）和式（５），可知投入电容器前后的电压变化为：对电力网而言，无功装置投入前后，电压波动一般不大，所以假设，因此，电容器投入前后的电压变化为：所以，补偿前后的电压波动为：由式（8）可得，当投入容量越大，电压波动也越大，但是容量过小时，无功补偿设备投入的台数就会增多，增加占地面积。
某220千伏变电站无功容量计算
某220千伏变电站无功容量计算变电站在不同运行方式下供带负荷水平差异较大，无功需求多样，因此为了保证正常运行时电网电压水平合格，减少电网运行损耗，新建变电站工程的无功容量配置至关重要。
为了加深对于无功容量计算的理解，指导新建变电站工程的设计，本文首先通过理论推导，得到变压器无功损耗的计算公式，再以某220千伏变电站为例，将其运用在实际工程中标签：直流输电; 柔性直流; 经济性; 可靠性;0 引言合理的无功容量配置对于變电站安全、可靠、经济运行影响较大。
根据可行性研究报告内容深度要求，新建、扩建的输变电工程中需要论证无功补偿容量的配置[1，2]。
因此为了合理配置低压侧容性、感性无功补偿容量，需要进行在一定负载率及功率因素条件下的无功容量分析计算。
本文根据相关国家规程、规范要求，通过理论计算公式推导，得到变压器无功损耗计算公式，再以某220千伏变电站的新建工程为例，进行无功容量计算、分析，从而有助于加深对于无功容量计算的理解，并运用到实际工作中。
1 无功容量计算原则目前变电站低压侧常有并联电容器及并联电抗器两种无功补偿装置，其中并联电容器主要用于补偿主变压器无功损耗，并联电抗器主要用于补偿输电线路充电功率。
无功容量计算的目的即是，通过计算本站供电范围内，在设计水平年及远景水平年下，大方式及小方式的无功平衡，从而结合调相调压计算结果，确定本期及终期的电容器及电抗器容量配置情况。
在通常设计中，无功容量计算所考虑的电网无功电源有：架空线路、电缆（产生充电功率），无功负荷有：变压器无功损耗，线路无功损耗。
其中线路无功损耗由于相对较小，一般忽略。
在设计水平年及远景水平年，大方式及小方式情况下，将本站范围内线路充电功率减去变压器无功损耗，得到无功平衡情况，进而得到无功补偿容量。
2 变压器无功损耗计算1）计算边界条件（1）进行空载试验时，空载电流忽略有功分量，将其完全视作无功分量;（2）进行短路试验时，绕组阻抗中电阻远小于电抗，因此忽略电阻，短路电压Vs%近似等于Vx%;（3）在计算负载损耗时，忽略励磁支路电流，负载损耗近似正比于输入电流;（4）变压器在运行中，假定电压维持在额定电压。
35kV～220kV变电站无功补偿装置设计技术规定
35kV~220kV变电站无功补偿装置设计要求和审核要点一、范围规定了35kV～220kV变电站中的无功补偿装置，包括10kV-66kV的并联电容器装置、并联电抗器装置、静止无功补偿装置、静止无功发生器装置的工程设计。
适用于35kV～220kV新建变电站，改扩建工程可参照执行。
二、系统要求2.1各级电压无功补偿应根据分层分区、就地平衡的原则确定。
2.2变电站内装设的感性和容性无功补偿设备的容量和型式，应根据电力系统近、远期调相调压、电力系统稳定、电能质量标准的需要选择，同时考虑敏感和波动负荷对电能质量的影响。
2.3无功补偿装置应优先考虑采用投资省、损耗小、可分组投切的并联电容器和并联电抗器。
为满足系统稳定和电能质量要求而需装设静止无功补偿器或静止无功发生器时，应通过技术经济及环境因素等综合比较确定。
2.4变电站内用于补偿输电线路充电功率的并联电抗器一般装在主变压器低压侧，需要时也可装在高压侧。
2.5并联电容器装置一般装设在变压器的低压侧，当条件允许时，应装设在变压器的主要负荷侧。
2.6变电站内装设的并联电容器组和并联电抗器组的补偿容量，不宜超过主变压器容量的30%。
无功补偿装置应按最终规模设计，宜根据无功负荷增长和电网结构变化分期装设。
2.7综合考虑简化接线、节省投资、提高设备补偿效益，对并联电容器组和并联电抗器组进行合理分组，确定无功补偿设备的分组数。
2.8电容器分装在不同组合方式下投切时，不得引起高次谐波谐振和有危害的谐波放大。
2.9投切一组电容器或电抗器所引起接入母线电压的变动值，不宜超过其额定电压的2.5%。
2.10根据电容器组合闸涌流、系统谐波情况以及对系统和电容器组的影响等方面的验算确定分组投切的并联电容器组的电抗率。
当变电站无谐波实测值时，可按GB/T 14549中规定的各级电压母线的谐波电压畸变率及谐波电流允许值计算。
2.11静止无功补偿器中电容器组的设计应避免与其他静止无功补偿支路及系统电源侧产生谐振。
220kV变电站无功补偿容量配置
220kV变电站无功补偿容量配置发表时间：2019-03-12T16:34:04.630Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：林庆斌1 太阳锦2 [导读] 摘要：根据220kV变电站在系统中的位置和特点，按照实际参数通过计算确定220kV变电站的无功补偿容量，达到经济配置目的。
（1.南京工程学院江苏南京 211167；2.国网大庆供电公司黑龙江大庆 163458）摘要：根据220kV变电站在系统中的位置和特点，按照实际参数通过计算确定220kV变电站的无功补偿容量，达到经济配置目的。
关键词：220kV变电站；无功补偿；经济配置1 无功补偿的配置原则1.1 基本原则电力系统的无功补偿应遵循分层、分区，就地、就近补偿的原则。
分层平衡的原则是指，不同电压层间无功交换应控制在合理的水平，应使本电压层的无功需求与无功电源基本相平衡，减少无功功率在不同电压层间的流动，避免大量无功功率穿越变压器。
分区平衡的原则是指，不同供电区间的无功交换应控制在合理的水平，应使本供电区的无功需求与区内无功电源基本相平衡，合理控制输电线路输送无功电力，使节点间、地区间、省间的无功交换量在技术上允许、经济上合理。
就地、就近平衡是指应尽可能按节点为单元进行无功平衡。
1.2国家电网公司220kV变电站无功补偿配置原则（1）各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，经过计算分析，配置适当规模、类型的无功补偿装置；配置的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。
35kV～220kV变电站所配置的无功补偿装置，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数不应高于0.95、不低于0.92。
（2）各电压等级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%。
（3）220kV变电站的容性无功补偿以补偿主变压器无功损耗为主，适当补偿部分线路及兼顾负荷侧的无功损耗。
220kV变电站无功补偿容量的合理配置
220kV变电站无功补偿容量的合理配置摘要：电力系统中，无功合理分布是保证电压质量和经济运行的重要条件。
220kV变电站作为城市电网的重要节点，合理的无功配置对于提高负荷功率因数、减少电力输送损耗、改善电能质量有着十分重要的意义。
在变电站设计中，应根据地区特点对220kV变电站的无功补偿容量进行合理配置和选择。
本文主要分析探讨了220kV变电站无功补偿容量的合理配置情况，以供参阅。
关键词：220kV变电站；无功补偿；容量；配置引言随着社会的不断发展，国民对用电量的需求越来越大，对于无功需求也相应增长，所以我国的配电系统呈现超负荷现状。
基于此，相关工作人员如何针对配电网进行合理、高效的无功补偿是当下保证配电网进行安全运行的前提条件，这与国民能否获得高效、安全的用电有极大的关系。
1 220kV变电站常用无功补偿设备（1）同步调相机。
同步调相机相当于一台不带负荷的同步电动机，是使用最早的无功补偿装置，造价昂贵，操作复杂，因此在并联电容器补偿方式出现后，使用较少，但是在某些要求较高的场合，具有一定的优势：①能够提供平滑无极的无功输出，可以根据系统中无功负荷的变化灵活得对电压进行调整；②既可以做无功负荷，也可以做无功电源；③可以与强励装置配合，在系统高电压剧烈波动时进行调整。
（2）并联电容器。
电容器作为无功补偿装置，具有显著的优势。
首先，它造价低廉，运行和维护简单，损耗少，效率高，并且几乎没有噪音。
但是它只能作为无功电源使用，输出的无功是阶跃变化的，并且在系统电压急剧变化时失去调节作用。
（3）并联电抗器。
并联电抗器大多作为无功负荷使用，将电网电压限制在一定水平内，还可以与中性点小电抗配合，消除潜供电流。
目前，大多采用损耗小、造价高的高压电抗器。
（4）静止补偿器。
静止补偿器（SVC）是近年来由于电子技术的进步而兴起的一种电力电子补偿装置。
与以上三类补偿设备相比，可以对动态冲击无功负荷进行补偿。
SVC最大的优点是可以快速进行调节。
箱式变电站设计与工艺 第6章 箱式变电站负荷计算及元件选型
第六章 箱式变电站负荷计算及元件选型
第一节 箱式变电站负荷的确定
第一节 箱式变电站负荷的确定
正确确定工厂、居民小区电气设备的安装容量 与使用负荷的比例关系，是实现安全用电、合理 用电以及电气设备经济运行的先决条件。
第一节 箱式变电站负荷的确定
一、工厂配电用箱式变电站变压器容量的计算：
2140 2615
竖放 (A) 185 245 300 415 425 475 585 650 770 900 1010 1010 1155 1295 1260 1425 1595 1675 1830 1185 1480 1710 1433 1795 2120 1700 2100 2500
2330 2840
2（120*8） 2（120*10）
35℃ 平放 （A） 176 233 285 394 404 452 556 617 731 858 960 930 1060 1190 1160 1310 1470 1530 1685 1126 1460 1680 1320 1651 1950 1564 1930 2320
第四节 箱式变电站高低压母线规格选型
箱式变电站的高、低压母排一般在供电方案图 上用户直接有要求。高压回路的母排通常为TMY －5×50，低压母排规格要根据变压器容量和各 支路开关电流大小，按照铜母排载流量选取。
第四节 箱式变电站高低压母线规格选型
铜母排载流量数据表
母排在开启状态下最大允许持续电流（A）
TMY型铜母线截面 （mm2）
15*3 20*3 25*3 30*4 40*4 40*5 50*5 50*6 60*6 60*8 60*10 80*6 80*8 80*10 100*6 100*8 100*10 120*8 120*10 2（60*6） 2（60*8） 2（60*10） 2（80*6） 2（80*8） 2（80*10） 2（100*6） 2（100*8） 2（100*10）
无功补偿方案
（3）无功补偿控制器：用于自动控制无功补偿装置的投切，实现无功功率的实时补偿。
3.无功补偿参数设置
根据电力系统的负荷特性和无功需求，合理设置以下参数：
（1）补偿容量：根据系统无功需求，确定无功补偿装置的容量。
（2）补偿方式：根据负荷特性，选择合适的补偿方式。
第2篇
无功补偿方案
一、概述
电力系统的稳定性与经济性是电网运行的核心目标。无功补偿作为提升系统稳定性、优化电能质量、降低网络损耗的关键技术手段，其方案制定需综合考虑技术、经济、法规等多方面因素。本方案旨在为某电力系统提供一套详细的无功补偿方案，确保其合法合规、高效可行。
二、目标
1.显著提高系统的功率因数，降低无功负荷对系统的影响。
4.法规遵循
-严格遵循国家电力行业法律法规、技术标准和安全规范。
-确保方案设计、设备选型、施工安装及运行维护的合法合规性。
四、实施计划
1.前期准备
-完成现场勘查，明确补偿需求。
-编制详细的设计方案，包括设备选型、参数配置、施工图纸等。
-提交相关部门审查，获取必要的批准和许可。
2.施工阶段
-按照设计方案，组织设备采购和施工队伍。
（3）有功和无功损耗降低，电网运行效率提高。
（4）合规性审查合格，方案实施过程中无违法违规行为。
五、结论
本方案针对某电力系统，制定了一套合法合规的无功补偿方案。通过采用合理的无功补偿方式、装置选型和参数设置，有望提高电力系统的稳定性、电能质量，降低系统损耗。在实施过程中，严格遵循国家政策和法规要求，确保方案的顺利实施。本方案的实施将对提高我国电力系统的运行水平具有积极意义。
新建盛家屯110kV变电站无功补偿容量的配置
2020年第7期总第398期新建盛家屯110kV 变电站无功补偿容量的配置刘恋（国网河北廊坊供电公司，河北廊坊065000）随着人们生活水平的不断提高，用电需求大幅增长，变电站新建工程成为电网建设的重头戏。
变电站无功补偿的设计容量，直接影响着电网的电能质量和稳定运行，合理的无功补偿配置能提高系统的功率因数，降低电能损耗，稳定电网和电源端电压，同时还能减少投资成本[1]。
1变电站基本情况根据廊坊地区电网规划和电源建设，现以盛家屯110kV 变电站为典型，完成新建变电站无功补偿容量设计。
结合廊坊北部系统潮流、三河县负荷增长情况、盛家屯站的地理位置，以及周边电网现状，确定盛家屯110kV 变电站接入系统方案为：高楼站至复兴庄站的110kV 双回线路在距高楼站约7km 处，双T 接至盛家屯站，线路长度为2×0.5km ，使用导线型号为JL/G1A-2×240。
变压器单组容量为50MV A ，电压等级为110/10kV ，本期安装2台，终期规模为3台。
根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》[2]，新建变电站无功补偿应满足下列要求：35～110kV 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。
容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35～110kV 主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。
110kV 变电站的单台主变压器容量为40MV A 及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。
110kV 变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于6Mvar ，单组容量的选择还应考虑变电站负荷较小时无功补偿的需要。
并联电容器组和并联电抗器组宜采用自动投切方式。
2无功补偿容量的计算盛家屯110kV 变电站供电方式为高楼-复兴庄的110kV 高复一线、高复二线供电。
为减少电网有功损耗和提高电网电压，在变压器低压侧安装并联补偿电容器，按正常接线方式下的最大负荷计算容性补偿容量[3]。
无功补偿和变压器的容量选择
无功补偿和变压器的容量选择摘要合理的无功就地补偿和选择变压器容量可以降低损耗，提高系统运行的经济性，是电力需求侧管理的重要内容。
本文将二者有效结合，推导了最经济运行的公式，通过简单迭代来确定无功就地补偿容量和变压器容量的选择。
算例证明了其效果。
关键词无功补偿变压器容量最佳负载率无功补偿和变压器的容量选择Planning of Reactive Compensation and Transformer CapacityAbstract: Rational planning of local reactive compensation and transformer capacity is very important for demand side management to reduce power losses and improve the economical power system operation. The best economical formulas are deduced through connection of the both. The capacity determination of local reactive compensation and the rational transformer capacity can be got through simple iteration. Examples are presented to show the effectiveness.Keywords: reactive compensation transformer capacity optimal load coefficient1 前言电力市场的开放使电力需求侧管理越来越受到关注。
电力需求侧管理指的是电力公司采取有效的激励和诱导措施以及适宜的运作方式，与用户共同协力提高终端用电效率，改变用电方式，为减少电量消耗和电力需求所进行的管理活动。
变电站无功补偿分析与计算
变电站无功补偿分析与计算张晓磊;吴奎华;贾善杰;杨慎全;胡兴旺;王轶群【摘要】随着电网负荷的日益加重,许多变电站都需要加装无功补偿装置.经济合理地配置无功补偿设备,对提高输送能力和降低电网损耗具有重要意义.在深入研究变压器和线路无功损耗产生机理的基础上,结合变压器和线路的实际运行情况,提出220 kV变电站无功补偿容量的实用计算方法.并利用该计算方法计算了山东电网某220 kV变电站需要的无功补偿容量.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P5-8)【关键词】无功补偿;变压器;输电线路;产生机理【作者】张晓磊;吴奎华;贾善杰;杨慎全;胡兴旺;王轶群【作者单位】山东电力集团公司,山东济南 250001;山东电力经济技术研究院,山东济南 250001;山东电力经济技术研究院,山东济南 250001;山东电力经济技术研究院,山东济南 250001;山东电力集团公司,山东济南 250001;山东电力经济技术研究院,山东济南 250001【正文语种】中文【中图分类】TM714.30 引言根据国家电网公司颁发的《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，电力系统无功补偿应采用分（电压）层和分（供电）区基本平衡的原则进行配置，其中要求220 kV变电站“补偿容量按照主变压器容量的10%～25%配置”。
但有时候需要结合变电站的实际运行情况，考虑变压器的无功损耗以及线路产生的感性无功和容性无功，才能准确计算变电站无功补偿容量。
1 220 kV电力变压器无功功率分析及计算电力变压器所吸收的无功功率Q，由铁心中的激磁无功功率Q1和原副边漏磁抗的无功功率Q2组成［1－2］，即 Q＝Q1＋Q2当电压不变时，铁心的激磁无功功率Q1实际上就是电力变压器空载试验时的无功功率［3］：式中：i0为变压器激磁电流百分值；SN为变压器的额定容量；Q0为变压器空载试验时的无功功率。
所以Q1与变压器的铁损一样，在电压不变的情况下，仅与变压器的重量和使用的材料有关，Q1是一个恒量。
110kV变电站设计中无功补偿容量计算及选型分析
110kV变电站设计中无功补偿容量计算及选型分析陈祖宏【摘要】本文着重论述了110kV变电站合理加装无功补偿装置的作用,介绍两种不同情况下计算无功补偿容量的方法,并提出无功补偿装置设备的配置方案.【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2015(000)033【总页数】2页(P65-66)【关键词】变电站;无功补偿;主变;配置方案【作者】陈祖宏【作者单位】怀化电力经济技术研究所,湖南怀化418000【正文语种】中文【中图分类】TM714.3引言110kV变电站的负荷中有很大一部分是异步电动机，一般异步电动机的用电量约占总负荷的60%多。
异步电动机和主变在运行中需要消耗感性无功功率，根据就地补偿的原则，需要在变电站加装容性无功装置。
110kV变电站设计中一般采用断路器投切的并联电容器装置，并联电容器组通过向电网提供阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电网电压。
1 110kV变电站加装无功补偿装置的重要性电力系统中的无功电源所发出的无功功率应与系统中的无功负荷及无功损耗相平衡，为了保证负荷集中地区电压稳定和正常供电，同时还要有一定的无功功率备用电源。
合理的无功补偿设置，在电力供电系统中起提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高设备的供电能力，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量，减小成本投入的作用。
反之则可能造成供电系统电压波动、谐波增大等诸多危害。
无功补偿装置接入电网的设计，应按全面规划、合理布局、分层分区补偿、就地平衡的原则确定最优补偿容量和分布配置方式。
2 无功补偿容量的计算及检验无功补偿装置很多，根据《电力系统电压和无功电力技术导则》，目前110kV变电站无功补偿装置一般均选用并联电容器组。
以下根据不同要求和作用提出两种计算无功补偿容量的方法：2.1 以110kV母线功率因数满足要求为原则计算无功补偿容量根据《电力系统电压和无功电力技术导则（试行）》、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》和《国家电网公司电力系统电压质量和无功电压管理规定》等相关规程规范要求，110kV变电站无功补偿容量按照主变容量的10～30%配置，并满足变压器最大负荷时高压侧功率因数不低于0.95，在低谷负荷时功率因数不应高于0.95，以及“在系统轻负荷时，对110kV及以下的变电站，当电缆线路较多且切除并联电容器组，仍出现向系统侧送无功功率时，应在变电站中、低压母线上装设并联电抗器”的原则。
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下： 国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则第一章总则第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。
第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。
第二章无功补偿配置的基本原则第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。
分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。
无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。
第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。
500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。
500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。
第五条受端系统应有足够的无功备用容量。
当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。
第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。
所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。
220kV变电站无功补偿容量配置
220kV变电站无功补偿容量配置摘要：现代群体的生产生活和电力系统间建设了密切的相关性，保证电力资源使用过程安全、合理，是电力企业当下运营阶段需重点考虑的问题。
无功功率的研发，将用电水平提升至新的台阶，预示着我国电力系统性能有很大突破。
合理使用无功功率，从根本上扭转了过往用电系统运行部均衡的状态，维护用电过程的安稳性。
本文介绍了220kV变电站无功补偿容量的测算方法及科学配置策略。
关键词：220kV；变电站；无功补偿；容量配置；策略探究电网系统在漫长的发展历程中，220kV变电站占据的重要地位始终未曾被撼动，且对电网系统运行状态是否安稳形成较明显的影响，且在提升电网系统性能方面也表现出一定效能。
220kV变电站作为现代城市电网的重要构成，保证无功功率配置的合理性，是提升负荷功率因数、降低电力资源输送阶段能耗量及优化电能品质的重要途径之一。
1、无功补偿配置从宏观层面上，可把配电网无功补偿装置细化为主变、配变装置两种类型。
并联电容器为无功补偿配置的重要构成，与之对应的接线形式以三角形、星形等之分。
配电网功能室是无功功率生成的主要场所，进而弥补了平衡体系运作阶段无功“缺位”的不足，维持了无功就地的均衡性，规避了远距离传导形式[1]。
针对补偿配置的内部结构，一般可以将其分为分散型、密集型两种，以上论述的内容就是无功补偿配置的基本状况。
2、220kV变电站无功补偿容量的测算2.1明确测算条件最基础的内容是明确无功补偿的类型，在此基础上方能选择相匹配的公式做出测算，应综合分析220kV变电站无功负荷基本因素，机频率、幅值与速率。
而后掌握无功功率每天变动的频次。
若断定幅值偏大，则建议将并联电容器作为首选对象。
针对10V的负荷功率因数，建议选用0.9予以测算；依照国家相关部门颁发的政策规定[2]，在用电高峰时间段，220kV变电站无功负荷因数应＞0.980，110kV变电站＞0.95；但若不是用电高峰时段，功率因数取值应＜0.95进行后续测算工作。
220kV变电站无功补偿容量计算与分析
引言变电站要提高电网输送能力、降低电网的工作损耗，就需要对变电站无功补偿容量进行计算，并通过计算结果设置合理的无功补偿装置，从而提高变电站工作效率，保证电网的安全运行。
1220kV 电力变压器无功功率分析及计算当前社会上应用的电力变压器中由内部铁芯中的激磁产生的无功功率（Q1），以及副边漏磁产生的无功功率（Q2）即变压器总的无功功率（Q ）。
Q=Q 1+Q 2在变压器输入输出电压稳定时，铁芯所产生的无功功率等于变压器的空载试验无功功率：Q 1=Q 0=i 0S N100符号解释：i 0为变压器激磁电流百分值；S N 为变压器额定容量；Q 0为变压器空载试验时的无功功率。
式中的Q 1是一个恒定量，与铁损一样，与整体变压器的重量和材料有关，在两端电压不变的条件下。
电力变压器漏磁产生的无功功率（Q 2）与负荷电流（i ）同时变化，设定主变高、中、低压侧绕组的短路电压分别为：U K1、U K2和U K3，则有：U k1=12（U k1-2+U k1-3-U k2-3）U k2=12（U k1-3+U k2-3-U k1-3）U k3=12（U k1-3+U k2-3-U k1-2）变压器手册或者是制造厂所提供的短路电压值，均按照折算成与变压器额定负载容量相对应的值，基于此，三绕组变压器的等值绕组电抗表示为公式：X Ti =U ki VN 2S N（i=1，2，3）符号解释：S N 为变压器额定容量；V N 为额定线电压。
基于此，三绕组变压器主变的无功损耗可表示为：Q 2=S 12V 12X T1+S 22V 22X T2+S 32V 32X T3符号解释：S 1为主变高压侧绕组通过的负荷容量，S 2为主变中压侧绕组通过负荷容量，S 3为主变低压侧绕组通过的负荷容量，单位为MVA ；V 1为主变高压侧绕组的计算电压，V 2为主变中压侧绕组的计算电压，V 3为主变低压侧绕组计算电压，单位，kV ；X T1为主变高压侧绕组的电抗值，X T2为主变中压侧绕组电抗值，X T3为主变低压侧绕组电抗值，单位，Ω。
关于35kV变电站集中补偿容量的确定
关于35kV变电站集中补偿容量的确定变电站安装投运无功补偿装置，有利于降损节能，改善电能质量，提高输变电设备有功出力，使有限的电力更好地为社会主义建设服务，早已成为共识。
但是在变电站中有的因为过补电容器投不上，有的因投上电容器后电压过高而不得不将电容器退下来。
虽然增加了高额的基建设投资，却发挥不了应起的作用，因此很有必要重新研究关于变电站中无功补偿容量的配置问题。
原能源部颁发的《电力系统电压和无功电力技术导则》(SD325-89)规定：220kV及以下电压等级的变电所，应根据需要配置无功补偿设备。
其容量可按主变压器容量的0.10-0.30确定。
目前各级建站审批机关一般按主变压器容量的0.2倍审批无功补偿容量。
在35kV变电站，无功补偿方式为10kV母线集中补偿。
其选择的补偿容量应为主变无功损耗和主变一次侧到电源点之间的线路无功损耗之和。
即：信息来源:QB=QBJ+QBL+QLQBJ=I0%·Se/100(krar)QBL=UK%·Se/100(krar) 请登陆: 浏览更多信息QL=3I2·XL·L·10-3(krar)QB=Se+3I2·XL·L·10-3(kvar)式中 QB——变电站无功补偿容量QBJ——变压器的激磁无功损耗QBL——变压器的漏磁无功损耗QL——线路无功损耗。
在35kV变电站为主变到35kV线路出口的无功损耗信息来源:IO%——变压器空载电流百分数UK%——变压器短路电压百分数Se——变压器额定容量XL——每公里线路阻抗值。
取0.4Ω/kmL——35kV线路长度(km)I——实际运行的35kV线路电流。
本文以主变35kV侧电流代替。
原能源部关于《电力系统电压和无功电力技术导则》中关于变电站中无功补偿容量是针对以往的高耗能变压器的条件制订的。
目前我们新建站一般采用的都是S7系列节能变压器，变压器本身的激磁无功损耗和漏磁无功损耗都已大大降低，因此这一补偿原则应重新予以考虑。
110kV变电站无功补偿容量计算及合理配置
110kV变电站无功补偿容量计算及合理配置摘要：电力系统的无功补偿与无功平衡，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和安全性，充分发挥了经济效益。
110kV变电站多为终端和分支变电所，其合理的无功配置对提高负荷功率因数、减少电网有功损耗和改善电能质量有着十分重要的意义。
在110kV变电站的设计中，应根据地区特点对无功补偿容量进行合理配置和选择。
本文通过实例对110kV变电站无功补偿的配置原则和容量计算方法进行探讨分析，并提出合理配置110kV变电站无功补偿的要点。
关键词：电力系统；110kV变电站；无功补偿1 无功补偿的原则无功补偿应按国家有关规定执行，广西地区还要满足南方电网的技术原则。
（1）电力系统的无功补偿应按分（电压）层分（供电）区基本平衡的原则进行配置。
分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。
无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。
（2）变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。
所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。
（3）110kV变电站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。
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》（SD 325-1989），补偿容量可按主变压器容量的0.10～0.30确定，并满足110kV主变压器最大负荷时，其二次侧功率因数110kV不低于0.95，35kV、10kV不低于0.9。
（4）对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。
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关于变电站无功补偿容量的确定
摘要：合理进行无功补偿是保证电压质量和电网稳定运行的必要手段，对提高输送能力和降低电网损耗具有重要意义。
本文首先分析了无功功率补偿的目的，进而阐述了变电站补偿容量的确定原则，最后论述了按调压要求并联电容器补偿容量的选择，以供参考。
关键词：变电站无功补偿；容量；确定
随着电力负荷的增加，必然要求电网系统利用率的提高。
但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，将会影响发电机的输出功率；降低有功功率的输出；影响变电、输电的供电能力；降低有功功率的容量；增加电力系统的电能损耗；增加输电线路的电压降等。
因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。
当前，随着电力网的发展而引起的无功潮流的变化，以及用户无功补偿水平的提高，变电站的无功补偿要随时相应的进行调整，有的时候甚至需要拆迁。
因此，在确定变电站的补偿容量时，要兼顾近期与远期。
1 无功功率补偿的目的
电网中的无功功率负荷部分属于感性负荷，如异步电动机、输电线路、变压器；而无功功率的电源主要有发电机、并联电容器、同步调相机、静止补偿器。
无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。
合理配置变电站无功功率补偿容量，可改善功率因数，尽量避免发电机降
低功率因数运行，减少网络中的有功功率损耗和电压损耗；可改善电压调节，使用户端的供电电压维持在规定范围内；可调节负载的平衡性，使不平衡负载变成平衡负载等。
在具体设置补偿装置时，应遵循分散补偿和降低网损的原则，根据电网电压、系统稳定性、有功分配、无功平衡、调相调压，以及限制谐波电压、潜供电流、暂时过电压等因素，须经过电网计算才能合理的确定补偿位置和补偿容量，以达到节约投资降低网损的效果。
2变电站补偿容量的确定原则
2.1 35kv及以上电压等级的变电站，其无功功率补偿主要在于补偿主变压器的无功功率损耗（包括空载无功功率损耗和负载无功的损耗），因此，35～63kv变电站的补偿容量，一般可按主变压器的10％～15％确定；110kv变电站的补偿容量，一般可按变压器容量的15％～20％确定。
2.2 35kv变电站的无功补偿容量的确定应遵循以下原则：1）变电站的无功补偿容量必须根据主变参数、负荷情况、35kv线路长度进行实际计算；2）根据只能欠补不能过补的原则，实际补偿容量必须小于计算值；3）电容器单台容量不宜选的过大，以便系统参数有变时调整容量；4）每组电容器的补偿容量必须根据相应的主变容量而确定，不宜平均分配；5）由于35kv线路不会太长，且其无功损耗占的比重较小，因此，一般35kv变电站的补偿容量确定
为主变容量的7%～10%为宜。
2.3变电站并联电容器组和低压并联电抗器组的补偿容量，宜分别为主变压器容量的30%以下。
2.4 城乡电网的110kv变电站若有调压要求时，或35～63kv变电站的6～10kv母线压降很大时，可按提高电压要求计算补偿容量，且为了节约投资和缩小电容器室面积，其中一部分容量应用为临时性装置处理。
2.5 若35～63kv变电站的出线较多，线路所带负荷又靠近变电站出口侧时，则可适当增加在变电站6～10kv母线上装设的电容器组容量。
2.6 为了减少开关设备和安装费用，及更好地适应变压器的分台运行和二次侧母线的分段运行和检修方便，当补偿总容量确定以后，变电站的电容器组宜分为两组。
分组的主要原则是根据电压波动、负荷变化、谐波含量等因素来确定的。
3 按调压要求并联电容器补偿容量的选择
电力系统中，无功功率电源主要有发电机、同调相机、并联电容器、静止补偿器等。
电容器并联系统中，可以发出容性无功功率，使局部电压提高相对于其他无功功率电源，其主要优点就是费用低每单位容量的投资较小，安装简单，既可以集中使用又可分散装设，运行时功率损耗也较小，约为额定容量的0.3～0.5％，此外，它没有旋转部件，维护也较方便，已广泛地应用于输电线路和配电系统
中。
在变电站装设无功功率补偿容量，应和变压器分接头选择结合起来考虑，这样既可充分发挥变压器的调压作用，同时又充分利用了无功功率补偿容量，节约了设备的投资。
3.1 精确计算法
装设并联电容器前后的潮流
装设电容器前，送电端的有功负荷和无功负荷分别为p1和q1，电压为u1，受电端的有功和无功负荷功率分别为p2和q2，电压为u2，其电压降为：
△u=（p1r＋q1x）/ u1＋j（p1x－q1r）/ u1（1）
装设并联qb后，线路送电端的无功负荷功率为q1－qb，线路末端电压由u2提高到u′2，其电压降为：
△u′=[p1r＋（q1－qb）x）]/ u1＋j [p1x－（q1－qb）r）]/ u1（2）
电压提高量为：
△u= u′2－u2=△u－△u′
=（p1r＋q1x）/ u1＋j（p1x－q1r）/ u1－[p1r＋（q1－qb）x）]/ u1－j [p1x－（q1－qb）r）]/ u1（3）
若忽略电压降为横向分量：
△u= u2－u′2≈（p1r＋q1x）/ u1－[p1r＋（q1－qb）x）]/ u1=
qbx/ u1 （4）
则可以得出电压有u2提高到u′2所需要的补偿容量为：
qb=（u′2－u2）u1/x（kvar）（5）
由式（5）可以看出，补偿容量的大小，不仅取决于调压的要求，还与降压变压器变比p的数值有关。
在确定补偿容量qb之前，先要选择适当的变压器分接头，以确定变压器的变比。
选择变比的原则：满足调压要求的情况下，使无功补偿容量最小。
3.2简化计算法
由于u′2－u2=△u，u2≈u1，则提高电压所需要的补偿容量为：qb=△u u2/x（kvar）
式中：△u——要求提高的电压或者减少的电压降（v）；
u2——变电站母线的实际电压，或以额定电压代替，应折算到低电压侧的电压（kv）；
x——变电站以上线路的电抗值（计算到上一级变电站）。
3.3 已知三相短路容量时的补偿容量计算法
如果已知三相短路电容量，则补偿容量可按下式计算：
qb=sd△u/ u2
式中：qb——提高电压所需要的补偿容量（kvar）；
sd——变电站母线上的三相短路容量（mva）。
由以上式子可见，当需要将变电站母线电压提高△u时，则所需增加的电容器容量，恰好等于该母线的三相短路容量sd，除以该母
线电压u2，再乘以△u。
由于变电站的短路容量一般是已知的，因能方便的求出所需要的补偿容量。
4 结束语
综上所述，变电站安装投运无功补偿装置，有利于降损节能，改善电能质量，是保证电压质量和电网稳定运行的必要手段，对提高输送能力和降低网损具有重要意义。
在本文中，主要分析了无功功率补偿的作用、变电站补偿容量的确定原则、按调压要求电容器补偿容量的选择等，以期能为同行提供参考。
注：文章内的图表、公式请到pdf格式下查看。