变电站无功补偿电容器容量计算
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。
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。
110千伏变电站10kV无功补偿装置的选择4文档
110千伏变电站10kV无功补偿装置的选择对没有调相和调压计算依据的变电站进行无功补偿装置的选择及容量计算，一般从无功负荷和无功电源两方面考虑。
一、无功负荷1、变压器自身无功功率损耗Q1=[S2X UK%（Sn2X 100）+10%/100] X Sn其中：S 变压器实际负载容量；Sn 变压器额定容量；UK%变压器阻抗电压百分比值；I0% 变压器空载电流百分比值。
2、变压器供电无功负荷Q2二Seos如tan如其中：S 变压器实际负载容量；如功率因数角，取eos如=0.9 o3、无功负荷QA=Q1+Q2二、无功电源1、110千伏网络提供的无功功率Q3=Stane其中：S 变压器实际负载容量；e 功率因数角，取eose=0.95o2、线路的充电功率04=单位长度的充电功率X线路长度（一般只计110kV及以上的架空线路和35kV及以上的电缆线路）其中：送电线路和电缆线路单位长度的充电功率见《电力系统设计手册》（电力工业部电力规划设计总院编，中国电力出版社）和《两种无功功率补偿的计算方法》（济南大学学报（自然科学版）。
3、同步发电机Q5 （对于一般的变电站可不考虑此项）某些专供小水电上网的变电站，由于通过该站上网的小水电较多，因此会导致变电站无功过剩、10kV母线电压较高的现象，此时，还应根据具体情况考虑小水电所产生的无功功率Q5=Ss in。
其中：S 小水电容量；9功率因数角，取cos 9 =0.8。
4、无功电源QB =Q3+Q4+ Q5三、无功平衡Qr=QB-QA当Qr~0,表示系统中无功基本平衡；当Qr?0,表示系统中无功功率能够满足要求且有适量的备用，若数值较大则说明系统中无功功率过剩，需考虑加设电抗器补偿来维持系统平衡。
当Qr?0,表示系统中无功功率不足，应考虑加设电容器无功补偿装置。
四、实例计算某110kV变电站主变容量1X 40MVA变压器阻抗电压UK%=10.5%空载电流10%=0.4%;该站以1回110kV线路接入某220kV变电站，其中单回架空线路长约20km;单回电缆（800 mm2线路长约0.5km ;本站现有10kV 电容补偿设备1X （2X4008）kvar 。
110kv变电站低压系统电容电流计算及消弧线圈配置
110kv变电站低压系统电容电流计算及消弧线圈配置一、概述110kv变电站是电力系统中重要的电能传输和分配设施，其低压系统的电容电流计算和消弧线圈配置是保障系统安全稳定运行的重要环节。
本文将对110kv变电站低压系统电容电流计算和消弧线圈配置进行详细介绍，以期为相关工程技术人员提供参考和指导。
二、110kv变电站低压系统电容电流计算1. 低压系统电容电流的定义在110kv变电站的低压系统中，电容器被广泛应用于无功补偿和电压稳定等方面。
低压系统中的电容器会产生电流，称为电容电流。
电容电流的大小直接影响着系统的稳定性和安全性。
2. 电容电流的计算方法电容电流的计算方法可以通过以下公式来实现：Ic = 2πfCU其中，Ic为电容电流，f为电源的频率，C为电容器的电容量，U为电平电压。
3. 电容电流计算的实例分析以某110kv变电站的低压系统为例，其安装有若干台电容器，电容量分别为10μF、15μF、20μF和25μF，电源频率为50Hz，低压系统的电压为110V。
根据上述公式，分别计算出各个电容器的电容电流，并对比电容电流的大小，进行综合评估。
三、110kv变电站低压系统消弧线圈配置1. 消弧线圈的作用110kv变电站低压系统中，消弧线圈是用来限制短路电流和消除接点电弧的设备。
其作用是在低压系统发生故障时，迅速限制电流大小，使得故障电流迅速减小至可靠的数值，从而保护设备和系统的安全运行。
2. 消弧线圈的配置原则在110kv变电站低压系统中，消弧线圈的配置需要遵循一定的原则，包括：（1）根据低压系统的额定电流和短路容量确定消弧线圈的额定容量；（2）根据低压系统的接线方式和结构确定消弧线圈的接线方式；（3）根据低压系统的保护要求确定消弧线圈的动作特性。
3. 消弧线圈的配置方法消弧线圈的配置方法需要根据具体的110kv变电站低压系统情况进行综合考虑，包括系统的负荷特性、故障特性、运行条件等因素。
四、结论110kv变电站低压系统电容电流计算和消弧线圈配置是保障系统安全稳定运行的重要工作。
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。
变电站无功补偿容量的计算
变电站无功补偿容量的计算摘要：本文通过工程实例，对变电站无功补偿容量选择和校验进行了分析，并对电容器无功补偿容量的选择及分组校验进行了简述。
关键词：变电站电容器无功补偿计算1 前言电力电容器是变电站及用户的重要设备，在电力系统中的主要作用是补偿电力系统的无功功率，提高系统的功率因数改善电压品质，减少线路的损耗，提高电网输送电能能力。
电容器的合理配置，可以减少电网运行的投资，对电网提高经济效益有较大的意义。
而电容器选型不当，则会影响经济效益，甚至造成事故。
因此对电容器进行合理的配置和选型，是变电站的一个重要内容。
本文就电容器配置和选型计算进行分析。
2 电容器容量的选择对于电网中的变电站而言，主要损耗来源于主变压器和线路。
因此变电站的容性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。
应能满足主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于电网的要求（220kV变电站功率因数不低于0.95，110kV 及以下不低于0.91）。
下面，我们就以一座220kV变电站的无功补偿容量配置为例来进行电容器配置的计算。
某220kV变电站,电压等级220/110/35kV,远期3×180MV A主变压器，本期1×180MV A主变压器。
低压侧终期12回出线，本期4回出线。
主变压器短路阻抗Ud1-2=14%，Ud1-3=24%，Ud2-3=8%，容量比100/100/50。
a、主变的无功损耗：主变按满载情况计算S1=180MV A则单台主变的无功损耗为高压侧：QT1=（S12×X1）/Un2=（S12×（Ud%×Un2/100/ S1）/Un2=27Mvar同理中压侧：Q T2=0Mvar低压侧：Q T3=8.1Mvarb、线路的无功损耗QL：QL=3nLI2X（式中:n—每段母线所带的线路回数，L—每回线路长度，取L=1kmI—回路电流，按每回线路带20MV A容量计算，k—出线电缆单位阻抗，按X=0.12Ω/km）最后计算得QL=0.155 Mvarc、线路的充电功率QC=qL（式中：QC线路充电功率，q —线路单位长度的充电功率,取q=0.09Mvar/km，L—线路长度）最后计算得QC =0.09Mvar因此，主变所需的无功补偿容量为：Q= QT+ QL - QC =35.165Mvar由以上计算可知，本期主变负载率为100%时，所需的无功补偿容量为36.21Mvar。
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变电站无功补偿电容器容量计算
变电站无功补偿电容器容量计算
侯广松山东菏泽供电公司（274016）
摘要：该文探讨了变电站在进行无功补偿电容器建设时确定补偿容量的计算方法。
关键词：变电站；补偿容量；设计
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，2004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
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150MV A，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。
图1 系统接线示意图
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+Q=108.5+j67.2
功率因数
补偿容量
(1)
(2)按补偿主变压器无功损耗计算
单城站#1主变参数及110kV 侧、35kV 侧负荷见表1。
空载漏磁无功损耗
额定负载漏磁功率
(3)
(2)
(4)
变压器无功损耗
(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。
以电力系统分析综合程序PSASP分析知，220kV白单线开环时单城站220kV母线电压最低，达208.5kV（见图2），安装电容器后应保证该方式下电压满足UN+7-3%的要求，即单城站220kV母线电压应在213.4kV及以上。
补偿后的潮流图如图3。
由图3知，在单城站35kV母线增加15.9MVar的无功电源可使单城站220kV母线电压满足下限要求。
即
Q C=15.9 MVar
（4）按补偿变压器无功损耗同时补偿输电线路无功损耗计算
220kV曹单线型号为LGJ-400，r1=0.08Ω/km，x1=0.417Ω/km，线路长度60km.
曹单线带曹城站负荷时线路无功损耗：
补偿容量(6)
3、总补偿容量的确定
为满足各项要求,取四种计算方法的最大值，补偿容量应为Qcom=Max(QC)=31.57MVar。
为限制合闸涌流和抑制谐波电流，通常与电容器串联电抗率6%的电抗器，为保证补偿容量充足，无功补偿电容器容量需增加至
(7)
参照“按无功电压判据计算的静态稳定储备系数”10%~15%，取KU=10%，为保证各种方式下变电站有足够的调压能力且有适当的备用容量，无功补偿电容器总补偿容量应为
Qg=QC×（1+10%）=33.59×1.1=36.949 MVar
单组容量减小将增加断路器和二次设备投资，而接于35kV电压等级时不宜大于12Mvar，选每组电容器容量为12MVar，共3组，可满足要求，最终确定于35kV母线装设无功补偿电容器3×12=36MVar。
4、结束语
变电站集中补偿电容器的容量确定需要考虑补偿后功率因数合格、各种运行方式下电压合格、无功就地平衡等方面的因素，同时必须考虑单组电容器投切不应引起电压波动过大，枢钮变电站还应考虑留有一定的备用容量，本文选择了一个计算过程较为复杂的实例，110kV及以下采用双绕组主变压器的变电站确定并联电容器容量一般只考虑1~2个方面即可。