110kV变电站并联电容补偿装置容量选择及计算

110kV变电站并联电容补偿装置容量选择及计算

梁宏斌

阳西海滨电力发展有限公司529800

摘要：为满足110KV变电站供电需求，必须要优化并联电容装置分配，合理计算及选择装置容量，以此提高变电站电压水平。本文则对110KV变电站并联电容补偿装置容量选择及计算探讨。

关键词：110KV；变电站；并联电容；补偿装置容量

近年来，随着我国社会经济的快速发展，各行各业的用电量也有显著增加，由于各行应用的大型设备多，负荷重，正常运行时，采区6kV母线供电电压质量低，网损大，且供电一般线路较长，增加了线路损耗，造成了较大的资源能源浪费。同时对着供电网络现场是随着变频器的增多，谐波逐步增多，供电质量不可靠。并联电容无功补偿装置又称为静止同步补偿器，其与早期的电容器、无功补偿装置相比，谐波更低、效率更高、动态响应更为迅速，成为现代柔性交流输电系统中的重要设备之一，其应用于110KV变电站中可更为有效地提高电网功率因数，改善电网供电质量，降低损耗。

一、并联电容补偿装置种类

目前较常使用的静止无功补偿器有晶闸管投切电容器（TSC，thyristorswitchedcapacitor）、饱和电抗器（SR，saturatedresistance）和晶闸管控制电抗器（TCR，thyristorcontrolledresistance），在电力系统中，静止无功补偿器可在额定容量范围内将负荷电压维持在设计的限度内，减小电压动态波动，改善供电电压的质量；在远距离电线路轻载运行或甩负荷时，可转入进相运行，降低电网过电压，还可校正配功率因数，增加系统阻尼和功率传输能力，具有响应时间快、损耗小、无惯性、可分相调节、维护工作量小、安全可靠、可局部退出故障，不影响其他元件运行，不增加短路容量等优点。

二、并联电容补偿装置设计及计算

（一）设计方案

根据现场数据的实际情况，可采用MCR型高压动态无功补偿装置（StaticVarCompensator，SVC）解决方案，拆除现有所有电容器柜及电抗器，更换为2套电容自动投切装置，仍由18#、52#两个盘号控制，18#盘电容容量为3000KVar，52#盘电容容量为1200KVar。另18#盘、52#盘高压柜断路器为少油断路器，不适合电容器保护，应将断路器改造为真空断路器。为了更好的利用现场空间及运行巡视方便，装置采用架式结构。

（二）MSVC装置

MSVC装置是由中船重工第七一二研究所研制的MCR型SVC，其装置主要由FC滤波支路、磁阀式可控电抗器（MCR，magneticcontrolreactor）及控制系统组成，在实际工作中，FC滤波支路输出容性无功功率，MCR通过控制系统调节晶闸管的导通角来动态改变直流励磁电流的大小，实现MSVC装置的输出容性无功功率的平滑调节。装置结构如下图1所示。

图1MSVC装置结构框图

FC滤波支路为架式结构，主要由高压滤波电容器、干式空心滤波电抗器、高压熔断器、电压互感器（作放电线圈用）和氧化锌避雷器等元件组成，负责为系统提供容性无功，滤除系统高次谐波电流。

滤波电容器为全膜介质、内置放电电阻、双套管、户外型，每台电容器外面均配有喷逐式高压熔断器，以保护电容器。

MCR型电抗器是为一种基于磁饱和原理的磁阀式可控电抗器，其设计制造都有非常成熟的经验，可保证MCR电抗器具有稳定的性能，使使用寿命达到25年以上，且终身免维修。

（三）技术方案

由于所设置滤波支路不同，设计时主要采用两种方案：

（1）方案一

6KV母线Ι段通过18#盘接H5次滤波支路、H7次滤波支路和MCR感性无功调节支路，H5和H7次滤波支路为系统提供容性无功，同时滤除系统的5、7次及更高次谐波电流。MCR感性无功调节支路，能自动跟踪、检测母线功率因数，适时、快速调节其感性无功输出，使母线无功始终保持平衡稳定，提高系统功率因数，稳定系统电压。6KV母线Π段通过52#盘接H5次滤波支路，为系统提供容性无功，并滤除系统5次及更高次谐波电流。一次系统图如下图2所示。

图2方案一一次系统图

因原来高压开关柜采用的老式继电器保护，现更改为微机综保。故装置的每条支路都增设一台微机综保，使得装置各条支路都具有独立的保护功能。微机综保可以安装在高压开关柜内，也可以与MCR的控制器一起独立组屏，此方案的滤波效果更好。

（二）方案二

6KV母线Ι段通过18#盘接H5次滤波支路和MCR感性无功调节支路，H5次滤波支路为系统提供容性无功，同时滤除系统的5次及更高次谐波电流。MCR感性无功调节支路，能自动跟踪、检测母线功率因数，适时、快速调节其感性无功输出，使母线无功始终保持平衡稳定，提高系统功率因数，稳定系统电压。6KV母线Π段通过52#盘接H5次滤波支路，为系统提供容性无功，并滤除系统5次及更高次谐波电流。其一次系统图如下图3所示。

图3方案二一次系统图

装置的每条支路都增设一台微机综保，使得装置各条支路都具有独立的保护功能。微机综保可以安装在高压开关柜内，也可以与MCR的控制器一起独立组屏。此方案结构简单、占地小，同时有一定的价格优势。

三、效果评估

MSVC内部为全静态结构，无运动部件，可靠性高，依据以上设计方案，进行试验，其补偿效果如下图4所示。

图4MSVC补偿效果示意图

（五）经济效益分析

无功补偿主要是通过降低损耗、节省能源，从而提高经济效益，进行经济效益分析时，投资年收益P可表示为：

式中Z为折旧费；W为维护费；△E为降损电量；EQ为电容器耗电量；β为电价。EQ=QCtζ，其中QC为无功补偿电量，t为电容器投运时间，ζ为无功补偿设备损耗占补偿容量的比例，对电容器取0.5%，补偿后，功率因数为0.95，以电容器投运率为40%，一年365天计算，可求得降损电量为4680MW•h，补偿装置年耗电量140.16MW•h。

假设谐波治理投资费用为410万元，以年折旧费取10%、运行维护费2%，β取0.68元/KW.h计算，可得投资收益P为260万元，根据投资回收期S=总投资/年收益，最终可得S为1.6年，即是投资回收期为1.6年，经济效益十分明显。

参考文献：

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