变电站无功补偿配置及运行分析

变电站无功补偿配置及运行分析

翟运娟于丽娜

（上海国孚电力设计工程股份有限公司济南分公司山东济南250000）

摘要：国家电网在建设220kV变电站的过程中，通过把握无功功率的一些特点，解决系统稳定性的一些问题。电力系统的无功补偿将会与电压质量有着密切的关联。电力系统的无功电源在任何时期都不能违反分层和分压的基本策略。在调节过程中，能够灵活变通的使用。本文首先介绍电网无功补偿平衡及基本配置，以某地区某500kV变电站为例重点介绍常见的并联电容器和电抗器的参数配置和注意事项，然后介绍了变电站AVC系统架构及相应的电压控制方法，最后分析了500kV变电站的无功功率补偿实际运行情况，为变电站无功设备控制提供参考。

关键词：无功补偿；并联电容器；电抗器；AVC

中图分类号：TM63文献标识码：A

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、电力系统的无功补偿的意义和作用

从近几年来的发展形势上看，人们与电力系统的关系变得更加密切，这给如何合理科学用电提出了挑战，导致现如今用电方面出现一些问题。无功功率的出现，将人们的用电水平带入到了一个新的台阶，标志着用电系统取得了重大的突破。通过对无功功率的使用，改变了从前用电系统不平衡的局面，而且无功功率补偿可以把一些不平衡的系统纠正过来，为工业用电和人们生活用电保驾护航

2、配电网无功补偿装置与方式

2.1配电网无功补偿配置

配电网无功补偿装置分为主变无功补偿装置和配变无功补偿装置。此外，并联电容器组是配电网无功补偿配置中的一个重要组成部分，其接线有多种，有三角形、星形、有双三角形和双星形之分。在电网中的功能是产生无功，这就在工作中的平衡体系中弥补了无功的缺额，在实际运用中保持了无功的就地平衡，避免了长远距离的运输。配电网无功补偿配置的内部结构通常可以分为分散式的配电网无功补偿配置、密集型的配电网无功补偿配置两种，以上就是配电网无功补偿配置的情况。

2.2配电网无功补偿方式

在电网使用的过程中，在变电站的变压器低压方向存在着电容器的无功补偿，也存在少数情况电容器的无功补偿安装在高压母线上。在某些特定情况下，如果无功补偿容量在某一点获得增加，将会造成从该点的电源点所接的串联电路和无功潮流都将会变小。这样来达到我们减少损耗电能的目的，提高用电效率的质量。①变电站集中补偿。变电站集中补偿是在配电网中进行无功补偿的常用方式，是指在变电站在10kV的母线进行集中的补偿方式，主要进行补偿主变的无功损耗。变电站集中补偿装置包括并联电容器和并联电抗器。②配变低压集中补偿。在我国当前的压配电网中，配变低压集中补偿的方法是行业内最常用的一种补偿措施，也是公认的最适合现实的补偿措施。配变低压集中补偿在配变的380V中，它采用的容器主要是并联电容器。其中，它凭借安全、高效的优点，实现了电网无功的就地平衡。③线路杆上补偿。在我国，线路杆上补偿由于易受环境、气候、工作量大的一系列的限制，它的适应能力很差，所以在实际情况中采用的并不是很多。在实际施工中，它主要针对线路杆塔进行电容器的安装，从而达到实现无功补偿的目的。④用户终端分散补偿。用户终端分散补偿由于安装时的方便灵活，在实际施工的过程中一般用于工业负荷用户。用户终端分散补偿是对于用户自然功率因数偏低等情况研发出来的，所以可以根据用户设备的无功功率需求控制投切。

3、无功补偿设备运行分析

500kV变电站采用的电压控制策略以500kV母线电压合格为主，兼顾220kV电压[11]，无功补偿设备是电容器和电抗器。以东莞某500kV变电站为例，该变电站已开始由AVC进行无功补偿控制和电压调节，每日分时段控制母线电压要求见表1和表2。在AVC运行期间，根据每段母线上的第一组电容器的串联电抗器的电抗率是12%的配置，每段母线上第一组电容器是遵循“先投后退”的原则：即需要投入电容器时，必须先投入第一组电容器，才能投入其他组别电容器；需要退出电容器时，必须先退出其他组别电容器，最后退出第一组电容器。500kV变电站的无功补偿专门由主变压器的低压侧母线提供，没有出线负荷，低压侧母线基本不存在谐波问题，更多考虑合闸涌流措施。

表1500kV母线电压控制要求

表2220kV母线电压控制要求

除了第一组电容器外，其他组别的电容器和电抗器的投入还存在一定的随机性，运行人员多次发现220kV母线电压达到234.8kV时（满足220kV电压控制要求AVC应该动作），主变低压侧35kV1M母线上的第一组、第二组电容器仍然在投入状态。联系调度并得到许可后，运行人员人工退出了第二组电容器，退出了第二组电容器后第一组电容器就正常自动退出，其他组别的电抗器也能自动相继投入。通过调度监控分析，发现投退无功补偿设备的随机性和第一组电容器的“先投后退”策略发生冲突，导致在无功过多时无法退出电容器组，后续完成策略的升级整改，运行正常。图1和图2分别为该500kV变电站AVC运行后某日的500kVⅠ母和220kVⅠ母电压曲线，可以看出500kVⅠ母和220kVI母电压在负荷高峰期（10∶00、16∶00、20∶00）电压水平将出现下降，而AVC在负荷高峰按照电压控制要求提供了无功功率，500kVⅠ母电压在下限定值（08∶15—12∶14对应528kV，14∶45—21∶59对应527kV）上下微量波动调节属于正常，其余时间都能维持控制水平；而220kVⅠ母电压全天时间都能维持控制水平，AVC控制策略的能满足电压控制要求，电压调节效果较为明显。

图1500kVI母某日电压曲线

图2220kVI母某日电压曲线

运行经验表明，35kV母线上电容器组或电抗器投入越多，低压侧母线的电压不平衡度越大，当无功补偿设备不投入时零序电压接近0；当某段低压侧母线投入3组电容器后，零序电压可达10V。因此，AVC有必要根据无功功率情况合理的控制本站的无功设备的平均投切，避免低压侧母线上无功设备过多。另外，AVC控制策略需要考虑电容器和电抗器断路器的动作次数，避免某一台电容器断路器或电抗器断路器投退较多超过断路器动作次数，尽量使断路器分合闸次数均匀。

结束语

本文首先介绍了变电站无功补偿的基本概念，结合东莞地区某500kV变电站为例介绍了常见的并联电容器和并联电抗器的参数配置和注意事项。然后介绍了500kV变电站调节无功补偿控制方式，包括传统的无功补偿方式和当今AVC无功补偿系统架构及控制方式。接着结合500kV变电站母线电压控制要求研究AVC实际运行情况，通过对某日的500kV和220kV母线电压值与控制策略进行分析比较，不同控制时间段母线电压都能满足控制要求，验证了AVC控制策略的有效性，最后根据运行经验提出了AVC控制策略的补充意见。

参考文献：

[1]李宁可.配电网无功补偿模型与配置方案优化[D].华北电力大学(北京)，2016.

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[3]豆书亮，孙科，殷莎，方云辉，张荣伟.用户变电站无功补偿配置方案研究[J].电力电容器与无功补偿，2016，37(01)：76-80.

[4]方翠.110kV变电站无功补偿电容器组配置分析[J].低碳世界，2015(35)：9-10.