變電站電容器組的配置

1、變電站10kV電容器組的配置引言目前，電力系統(tǒng)中為了提高電壓質(zhì)量，減少網(wǎng)絡(luò)損耗，普遍配置了無功補償 裝置，由丁電容器組容量可大可小，即可集中使用，乂可分散配置，具有較大的 靈活性，且價格較低，損耗較小，維護方便，故為目前系統(tǒng)中使用最廣泛的無功 電源之一。變電站設(shè)計中一般將電容器組布置在 10kV側(cè)。由丁 10kV側(cè)配置電 容器存在系統(tǒng)短路容量較小、分組數(shù)較多、易發(fā)生諧振等問題，故如何合理選擇 10kV電容器組就顯得尤為重要。1、電容器總?cè)萘康倪x擇變電站安裝的“最大容性無功量”的選擇原則為：對丁直接供電末端變電所， 其最大容性無功量應(yīng)等丁裝置所在母線上的負荷按提高功率因數(shù)所需補償?shù)淖?大容性無功

2、量與主變壓器所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功之和。即：(1)Qc = Qcfm , QcbmQcfm= PfmQef0(2)Qcbms(%)k一 100I2I0(%)Se100(3)式中：Qc：變電站配置最大容性無功量（kvar）；Qcfm :負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量（kvar）；Qcbm :主變壓器所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量（kvar）；Pfm :母線上的最大有功負荷（kW ）；Qef0 :由cos©1補償?shù)絚os©2時，每kW有功負荷所需補償?shù)娜菪詿o 功量（kvar/kW）；U d （%）:需要進行補償?shù)淖儔浩饕粋?cè)的阻抗電壓白分值（%）;Im：母線裝設(shè)補償裝置后，通過變壓器需要

3、補償一側(cè)的最大負荷電 流值（A ）；Ie ：變壓器需要補償一側(cè)的額定電流值（A ）；10（%）:變壓器空載電流白分值（%）;Se：變壓器需要補償一側(cè)的額定容量（kVA）；通過式（1）、（2）、（3）對變電站無功容量進行估算，負荷所需補償?shù)淖畲?容性無功量約為主變?nèi)萘康?%10% （按補償?shù)焦β室驍?shù)0.96考慮），主變壓器 所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量14%16%。綜上所述，變電站的容性無功補償以補償主變的無功損耗為主，現(xiàn)變電站 均按照主變?nèi)萘縼砼渲秒娙萜餮a償容量。根據(jù)國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償 技術(shù)配置原則（以下簡稱配置原則）要求，變電站可按照主變壓器容量的20%-25%配置容性無功補償裝置。因

4、此變電站的電容器組總?cè)萘砍齻€別情況外，大 多數(shù)情況應(yīng)按照以上要求配置，與電容器組的電壓等級無關(guān)。2、電容器分組容量的選擇確定了電容器組總?cè)萘亢?，還需對電容器組分組容量進行選擇。（1）若分組容量過大，會引起投切時母線電壓波動增大、 變電站投運初期負 荷變小，無法投入電容器進行無功補償?shù)葐栴}。（2）若分組容量過小，會引起增加設(shè)備投資、減少變電站出現(xiàn)回路數(shù)、增大 維護工作量、增大變電站的布置難度等問題。因此電容器分組的總原則應(yīng)是：在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡量加大分組 容量,減少組數(shù)。2.1電容器分組容量與母線電壓波動的研究電容器在進行投切操作時，將引起母線電壓的變化，其變化幅度為：(4)100Qfz

5、Sd式中：AU% :母線電壓波動率;Qfz :分組電容器容量（Mvar）；Sd :電容器所接母線三相短路容量（MVA）。從式（4）可以看出，母線電壓波動率與投切電容器的容量成正比，與母線三相短路容量成反比。城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則中規(guī)定：變電站 10kV側(cè)母 線短路電流需控制在20kA以內(nèi)，10kV側(cè)極限短路容量為1.732X 10.5 X20=363.7MVA,根據(jù)配置原則要求，以投切最大單組補償設(shè)備引起的所在母線電 壓的變動值不宜超過額定電壓的 2.5 %計算。10kV側(cè)單組電容器容量極限值為 Qfz=363.7 x 2.5%=9.09Mvar。另夕卜，由丁 20kA為變電站在大方式下需保證

6、的短 路電流，若在小方式下，則達不到 20kA,相應(yīng)的短路容量也要隨之減小。綜上所述，為保證投切電容器時母線電壓波動在2.5%以內(nèi)，變電站10kV電容器組的分組容量應(yīng)通過計算確定。結(jié)合以往經(jīng)驗，220kV變電站分組容量不宜大丁 8Mvar, 110kV變電站不宜大丁 6Mvar。2.2電容器分組容量與諧波放大的研究投入并聯(lián)電容器裝置后，為防止其引起高次諧波電流放大和諧振（主要針 對3、5、7次諧波而言），需在其回路裝設(shè)申聯(lián)電抗器。目前變電站一般在電容 器組中申接5%勺電抗器，使電容器支路對 5次及以上諧波均呈感性，可有效抑 制5次及以上諧波的危害，但對3次諧波可能有電流放大作用。為抑制3次諧波

7、 的危害，可采取以下措施：1、電容器組申接12吩13%勺電抗器，使電容器支路對3次及以上諧波均呈 感性。但隨著申接電容器容量增大，會相應(yīng)增加回路的電能損耗，增大電容器端 子的運行電壓，縮短電容器使用壽命。因此從經(jīng)濟性方面考慮，這一措施僅在部 分變電所使用。2 、恰當選擇電容器分組容量，躲開 3次諧波放大區(qū)。但此措施對3次諧波電流仍有放大作用，即系統(tǒng)內(nèi)的3次諧波電流，在投入電容器組后肯定要比投入調(diào)整允許諧波電(4)(5)前增大。在使用時，可根據(jù)電容器安裝處3次諧波的污染程度, 流的放大倍數(shù)，選擇具體的分組容量。卜面僅就措施2進行分析，根據(jù)式（4）、（5）:- c 1Qx =Sd(2-A) n八

8、K Qx K QXQc1- k+1 或Qc1 K-1式中：Qx :引起高次諧波諧振的電容器容量（Mvar）；n :諧波次數(shù)；A :電容器每相感抗與容抗的比值;Qci ：投入運行的電容器容量（kvar）K :電容器對其內(nèi)流過n次諧波電流的放大倍數(shù)；根據(jù)式（4）及（5），當n=3、A=5% K=2時，取最小運行方式下10kV短 路容量為 240MVA，最大運行方式下短路容量為363.7MVA，則Qci應(yīng)小于9.6Mvar或大于33.2Mvar。即電容器投切時嚴禁投入 9.6Mvar至33.2Mvar之間 容量，否則就會對其內(nèi)流過的3次諧波產(chǎn)生不允許的放大倍數(shù)，甚至引起諧振， 威脅設(shè)備安全。而K值的

9、選擇是由電容器安裝處3次諧波的污染程度決定。若污染程度較 輕，則K值可選的較大，相容短路容量下，危險區(qū)就較窄；若污染程度較重，則 K值可選的較小，危險區(qū)就較寬，相應(yīng)的電容器分組容量選擇就需要謹慎。2.3電容器分組容量選擇的應(yīng)用以常見的50MV"變壓器的110kV變電站為例，每臺主變壓器配置總?cè)萘?10Mvar臺電容器，分組容量不超過 5Mvar。10kV母線短路容量選擇極限最大值 363.7MVA與最小值240MVAS行考慮。3 結(jié)束語隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，變電站單臺主變壓器容量不斷增大，按照主變壓器 容量配置的電容器組總?cè)萘恳苍诓粩嘣龃?。若考慮減小電容器組總?cè)萘浚瑒t不能滿足系統(tǒng)電壓和功率因數(shù)方面的要求。因此導(dǎo)致電容器組總?cè)萘慷嘣谏习踩珔^(qū)。 而為控制電容器投切時的母線電壓波動，10kV單臺電容器容量乂不宜過大，所 以Qc值落入危險區(qū)的概率大。因此在電容器分組時，應(yīng)具體情況具體分析，不 要根據(jù)經(jīng)驗盲目選擇。另一方面還應(yīng)該著眼于控制諧波源， 盡量使其產(chǎn)生的諧波 分量減少或在諧波源的外部采取措施， 如裝設(shè)濾波器等吸收一部分諧波電流， 使 允許的K值增大，危險區(qū)域變窄，將更有利于電容器的分組選擇。參考文獻1 中華人民共和國建設(shè)部.并聯(lián)電