电力系统电容补偿装置的优化设计

电力系统电容补偿装置的优化设计

陈江

（新疆圣雄能源股份有限公司838100）

摘要：笔者结合电容器的优化分组这一问题提出了相应的见解和思考，制定了经济性分析与日负荷曲线两者相融合的电容器优化分组方式，此方式的应用是将电容器投资费用和变电站无功补偿不足所带来的系统有功损耗费用两者之和的最小化作为基本目标，而后构建相应的函数模型，借此对电容器的优化分组这一问题进行解决和妥善处理，经过笔者对电力系统的分组优化以及改造方式进行了相应的分析，而后提出了目标函数优化这一方法的经济性，可以一定程度的提高设备的运行效率，保证供电质量，完成电力系统电容补偿装置的优化设计工作。

关键词：电力系统；电容补偿装置；优化；设计方案

电力系统的无功补偿将会给电网的运行质量、网络化成以及电压水平带来直接影响，众所周知，无功补偿的种类以及手段相对较多，并联电容器设备的应用相对较为便捷，造价以及资金投入相比较低，因此它的应用范围相对较广，正因为电容器补偿容量无法持续的把控，所以电网之内的无功功率也在不断的趋变化，电容器的投切一般会运用断路器来加以实现，操作过程极其繁杂，这就要求相关的技术人员必须肩负自身的职责，对电容器分组进行改善以及优化，体现分组的灵活性与适应性，满足不同种类的负荷要求。

一、电容补偿装置优化设计的必然性

电力系统的运作过程中，其中的补偿装置的设计是极其关键的环节，最近几年来，国家局对GB-50227《并联电容器装置设计规范》中的内容进行了相应的修改和更正，新标准中明确指出：电容器分组以及投切的过程中，母线电压波动必须符合有关标准的实际需要，同时与无功功率的调控需求相一致，对新旧电容器分组原则进行有效对比，可明确补偿性能以及系统波动可谓是当前时代背景下电力系统运作中更需关注的技术性问题[1]。

电力补偿系统设计方案的制定过程中，若想对电容器分组数量进行有效减少，就必须从电容器组容量以及分组的实际需求方面入手，力求减少组数并相应的增加单组容量，结合上述原则制定最为适宜的设计方案，体现设计的科学性以及合理性。实际应用的过程中需对资金投入量进行有效把控，尤其是需要减少投切开关等诸多设备的投资金额。值得一提的是，上述设计原则更加适用于运行质量较为稳定的超高压枢纽变电站，大容量的电容器组的投切，所产生的电压以及无功变化相对较大，这一过程中难免会引起欠补或过补的情况，电容补偿装置也难以体现自身的降损以及调压等各方面的功能[2]。

二、电容器优化分组

电容器分组必须结合相关的规章制度的标准，基于新建变电站在系统中所占据的地位，明确无功补偿的最终目标，分析变电站的性质，对补偿装置所接母线的谐波含量亦或是母线电压波动等各类情况进行相应的分析和探讨。与此同时，还需要对运行的经济效益以及实际投入等进行有效分析，做好电容器优化分组工作。

优化分组工作的落实环节，要结合额定电容器的实际容量，制定多个不同的设计方案，而后再对每个方案所投入的资金加以明确，确定最为适宜的设计方案[3]。

三、电容器分组优化效果总结

变电站系统的主变电量是40Mvar，直接供10千伏负荷，分接头每个档位的调压幅度为加减1.5%，而变电站的十千伏母线短路容量则为200Mvar，经过笔者的分析和探讨，建议可在10千伏侧装设置总容量为6Mvar电容补偿装置，这样的设置方式相对较为合理。这一系统是较为常见的无功功率日负荷设计方式，它的日丰高于峰谷差和夜峰，最高可达4.5Mvar，低估时间则达到十个小时以上。

原有的电容器分组设计方案为3600kvar电容器为一组，2400kvr为一组。对此系统进行相应的优化和改良，而后得出新的设计方案，新方案为2400kvar电容器为一组，1200kvar电容器为一组，对新方案运行一年的实际运维费用和投资金额进行分析和总结，和原始方案相比较可增加15%以上，但是，它的电能损耗方面的资金投入量却降低了12%，经过理论计算之后，得出最终结果，两种设计方案所用资金投入基本一致。更新后的方案预计可在两年之内全部收回增加部分投资额。不仅如此，新的设计方案从总费用降低一方面也体现了一定的优势，不仅极大的减少了电能损耗方面的费用，也一定程度的提高了电力设备的运行效率，从整体的角度进行分析，也提升了系统的供电质量，为人们营造了良好的供电氛围[4]。

（一）降压幅度方面的优化效果

电容器分组投切之后所引发的接入出现母电压波动这一情况，它和介入系统短路容量大小以及电容器组容量大小具有直接关联，同时也与负荷电压静态特性等诸多因素有一定的关系，

此系统需要结合不同的容量组合，在投切前进行相应的调整，然后再结合母线电压的实际变化情况，计算出最终的结果，将其和变压器分接头各档位调价幅度进行对比。一般情况下，若想使有载调压分接头和电容装置两者之间实现有效连接，并达到对电压无功综合控制的目的，就需要对投切电容器分组所引发的母线电压升降变化情况进行控制，确保其小于主变分接头一个档位的调价幅度。分组过程中单台电容器的实际容量不可超出3Mvar。电容器分组方案投切的工作环节，供电电压的实际波动相对较小，调节性能也较为稳定，可以一定程度的减少分接头调节次数和档位[5]。

（二）电容装置利用率方面的优化效果

一般情况下，变电站的综合电力日负荷曲线有三谷三峰，随着季节以及气候等因素的变化，它的复活组成成分也会体现出一定的差异性，同时曲线形状走势以及峰谷时段也会有所区别。但是，值得一提的是，负荷变化再补偿实施投切电容器分组调控原则之一前提下则是相同的。经过笔者的计算以及分析，发现新设计的电容器分组方案，可将装置的应用效率提升20%，如若这一过程中的负荷峰谷差有所减少，那么最终的效果将会更为明显[6]。

结束语：

综上所述，笔者对设备投资以及补偿效果相关问题进行了相应的分析，而后针对电力系统并联电容器分组优化这一问题提出了相应的见解，可通过构建电容器设备投资以及有功网损费用等几类项目相结合的评价模型，根据相关的规章制度的需要，制定最为适宜的电力系统日负荷曲线，并形成优化的电容器分组方案，对传统的电容器分组模式进行更新和改造，相应的提升电力系统的运行质量和供电质量，营造良好的供电氛围，满足人们日常生产生活中的用电需求，顺应时代的发展趋势，最后，希望笔者的分析和探讨为相关的研究人士带来一定的借鉴和参考。

参考文献：

[1]周封，肖强，刘志刚等.配电网串联电容补偿对电机机端电压调节性能的影响[J].电力系统保护与控制，2015，12（8）：107-114.

[2]张莹，梁军，贠志皓等.基于分布参数模型的串联补偿双回线单线故障定位算法[J].电力系统自动化，2017，41（1）：134-139.

[3]朱鑫要，金梦，李建生等.统一潮流控制器附加阻尼抑制次同步谐振的理论与仿真[J].电力系统自动化，2016，40（16）：44-48，97.

[4]张金虎，徐振宇，杨奇逊等.基于改进RL模型的串联补偿线路单相接地故障测距新算法[J].电力系统保护与控制，2015，25（10）：1-7.

[5]宣文博，张艳霞.串联电容补偿线路接地故障的行波测距新方法[J].电力系统及其自动化学报，2015，27（6）：48-55.

[6]唐萃，尹项根，戚宣威等.大串补度输电线路的电流差动保护分析与对策[J].电力系统自动化，2015，35（7）：157-163.