辽宁核电220KV施工电源无功补偿专题研究

辽宁核电220KV施工电源无功补偿专题研究

刘阳

中核辽宁核电有限公司辽宁125112

摘要：因徐大堡核电项目暂未核准开工，现场施工变所带负荷非常少（轻载），使东堡线计量点处功率因数在0.05-0.1，投用11个月，发生的力率罚款共计186万余元，给公司造成了巨大的经济损失。鉴于此，公司通过拓展渠道，加强电费管理及分析，建立项目组，对项目充分分析，确立增设SVG无功补偿的方案，解决了现场220kV施工电源力率罚款的问题，公司每年至少避免约295万的经济损失。

为使公司避免或减少力率罚款的经济损失，研究专题方案消除系统无功的影响。项目于2016年1月1日，完成立项工作并看展相关的分析和目标制定工作。

一、项目总体情况

1、分析公司220kV施工电费现状，寻求解决方案

考虑到核电厂施工用电负荷的特点，同时降低无功功率在10kV网络上的传输，降低线路电能损耗，故无功补偿采取在厂区各低压施工变压器0.4kV侧母线上集中自动跟踪补偿方式。因此，10kV母线目前并未安装无功补偿装置。

2、拓宽渠道、寻求解决方案

公司，统计并认真分析全年度数据后，利用处室优势，在电网公司寻求更细致的日负荷数据，通过先后组织3次公司内部相关专业讨论，拿出初步方案，并通过公司领导批准认可后，委托辽宁省鹏提度电力工程有限公司编制了初步设计方案、施工图设计方案及采购技术规格书。

3.方案概述

3.1容量配置

根据每月电量统计表，无功电量最多的一个月总无功电量约为300000度，计算得线路上的充电无功约为4167kvar，根据目前SVG设备尺寸与价格分档，建议在10kV母线加装一套额定补偿容量为±4.6Mvar的SVG型动态无功补偿装置，成套补偿装置可实现无功功率从感性4.6Mvar—容性4.6Mvar平滑连续可调。

3.2结构设计

本次工程设计的SVG采用户外集装箱式安装，成套装置尺寸与布置方案

3.3设备投运后达到的技术指标和性能考核

1）功率因数补偿

在补偿容量足够前提下，考核点处的功率因数值高于0.9。

2）谐波电流

在补偿容量足够前提下，注入系统的谐波电流低于国家标准《电能质量、公用电网谐波》GB/T14549-93。

3）响应时间

SVG装置可动态跟踪电网电压变化及负载变化，并根据变化情况动态调节无功输出，动态响应时间不大于10ms。

4）过载能力

SVG装置具有短时过载能力，过载无功补偿容量为成套装置总容量的10%。

3.4SVG系统的组成及控制原理

SVG系统组成（示例）

图3.7SVG组成示意图

SVG控制系统的基本组成

对SVG而言，常见的是恒无功功率控制方法。

3.5恒无功控制

SVG连接到系统中，通过控制SVG输出电流的幅值与相位来决定从SVG输出的无功的性质与大小QSVG，SVG输出的无功与系统负荷无功相抵消，只要Qs（系统）=QL（负载）-QSVG=恒定值（或0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。最重要的是精确计算出负载中的瞬时无功电流。采集的进线电流及母线电压经运算后得出要补偿的无功功率，计算机发出触发脉冲，光纤传输至脉冲放大单元，经放大后触发IGBT，获得所补偿的无功电流。

3.6控制策略设计

SVG的控制目标主要是抑制暂态电压变化。暂态电压发生变化的可能原因包括发生故障和负荷大幅突增，特点是电压很快下降，很可能是单调下降，结果将是暂态电压失稳和引起低压释放负荷。为了维持暂态电压稳定并减少低压释放负荷，一方面要求SVG能够动态补偿较大的容量，另一方面要求SVG具有较快的响应速度。

4、设计方案通过评审，并最终确认方案

初步设计文件编制完毕后，召开公司评审会议后，设计人员现场答疑，对方案进行进一步修订，从高性价比角度出发，将功率因数考核指标由0.95调整至0.9。缩小了SVG容量及尺寸，同时也进一步降低了造价，考虑到SVG的寿命，会议明确只在建设期使用该设备。

5、项目实施，验收相关问题

工程承包商按照设计要求完成220KV无功补偿装置现场沟槽开挖、场地恢复、基础施工等土建工程。

设备到场后吊装到位，并按设计要求完成设备安装，包括电气一次、二次以及为实现设备正常功能、保护要求等安装活动。

按照设计要求完成设备调试、保护定值计算、输入并进行验证，确认其动作正确。

提交试验报告，完成电网验收，提交合格的竣工文件。

二、效益评估

1、数据分析

2017年11.16-11.22日无功装置未投运，7天共计发生无功电费60870元，平均电价：1.67元/KWH。日均无功电费：8686元。

2、效益分析

11月26日无功装置投运，经测算目前公司220KV功率因数为0.9左右，根据电网购售电合同约定，功率因数超过0.85将不进行无功电费罚款，按照目前功率因数，我公司不再受到电网公司罚款。根据11.16-11.22日无功罚款情况，预计每月节省无功电费约26万元。但实际无功补偿装置动力电源消耗有功电量，根据恒无功补偿运行方式计算，每小时耗电量为24度，每月预计增加有功电量约为17280度，增加有功电费约为14169.6元。

因此因无功补偿装置投运每月产生的效益约为为24.58万元，全年约为295万元。

三、总结

辽宁核电项目控制处通过加强电气自动化业务学习和专业的经济运行统计、分析，创新管理思路，加强与电网公司协调和沟通，提出了优化施工电源的管理方式，避免了进一步的力率电费罚款，同时每年为公司节省约295万元。

参考文献：

（1）程汉湘，无功补偿理论及其应用，《机械工业出版社》

（2）张兴，张崇巍，PWM整流器及其控制，《机械工业出版社》

（3）王向臣，电网无功补偿实用技术，《实用最新电力技术系列培训教材》