宋 巍
(中山電力設(shè)計院有限公司,廣東中山528403)
220 kV及以下電壓等級的變電所中,應(yīng)根據(jù)需要配置無功補償設(shè)備,其容量可按主變壓器容量的0.1~0.3確定。如表1所示,當(dāng)主變壓器處于最大負荷時,其二次側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)小于表1中對應(yīng)數(shù)值;或者由電網(wǎng)供給的無功功率與有功功率的比值應(yīng)小于表1所對應(yīng)的數(shù)值。
表1 220 kV及以下變電所二次側(cè)功率因數(shù)規(guī)定值
變電所并聯(lián)電容器組應(yīng)具備頻繁投切功能,并裝設(shè)自動控制裝置,經(jīng)常保持變電所二次母線的功率因數(shù)在規(guī)定值范圍內(nèi)。
電力用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到下列規(guī)定值:
(1)工業(yè)用戶需要高壓供電的,以及高壓供電裝有帶負荷調(diào)整電壓裝置,其電力用戶功率因數(shù)應(yīng)確保在0.90以上。
(2)其他用戶中,需要110 kVA(kW)及以上供電及中型大型電力排灌站,其電力用戶功率因數(shù)應(yīng)確保在0.85以上。
(3)躉售用戶及農(nóng)業(yè)用戶,其電力用戶功率因數(shù)應(yīng)確保在0.80以上。
220 kV變電站的無功負荷可歸納為以下幾種類型進行分析:
(1)可按功率因數(shù)要求值估算電壓層間的無功負荷,該類型無功負荷包括220 kV電壓等級以下的變壓器、電抗器、電動機、輸電線路等設(shè)備的無功損耗。
220 kV變電站電壓層間無功負荷Q可按下式估算:
式中,Q1、Q2為變壓器110 kV、10 kV側(cè)無功負荷(Mvar);S1、S2為通過變壓器110 kV、10 kV側(cè)繞組的負荷容量(MVA);cos φ1、cos φ2為變壓器110 kV、10 kV側(cè)功率因數(shù)。
(2)220 kV變壓器無功損耗也是電網(wǎng)中主要的無功負荷,它消耗的無功包括兩個部分:并聯(lián)支路的勵磁損耗和串聯(lián)支路的漏抗損耗,即空載勵磁無功功率和負荷電流通過漏抗產(chǎn)生的無功損耗。變壓器總的無功損耗約占變壓器額定容量的10%~20%。
220 kV三繞組變壓器無功損耗QT為:
QT=QZT+QYT=Ud1%(ST1/SN)2+Ud2%(ST2/SN)2+
Ud3%(ST3/SN)2+I0%SN/100
式中,QZT為變壓器串聯(lián)支路無功損耗;QYT為變壓器并聯(lián)支路勵磁損耗;Ud1%、Ud2%、Ud3%為變壓器高、中、低壓繞組短路電壓百分數(shù);ST1、ST2、ST3為變壓器高、中、低壓繞組通過負荷容量(MVA);I0%為變壓器的空載電流百分值;SN為變壓器額定容量(MVA)。
220 kV A站最終及本期建設(shè)規(guī)模分別為4臺及2臺240 MVA主變壓器,變壓器阻抗電壓Ud(1-2)%、Ud(1-3)%、Ud(2-3)%分別為14、35、21。
220 kV終期出線規(guī)模6回,本期出線2回,本期新建500 kV B站—220 kV A站雙回送電線路路徑長約2×12.4 km。其中,2×0.6 km為電纜線路,截面為2 500 mm2;2×11.8 km為架空線路,截面選用630 mm2。遠期考慮增加2回架空出線,長約2×20 km,截面選用630 mm2。
110 kV終期出線規(guī)模14回,本期出線6回,其中:
(1)新建220 kV A站—110 kV C站雙回架空送電線路路徑長約2×1.2 km,截面選用400 mm2。
(2)新建220 kV A站—110 kV D站雙回送電線路路徑長約2×5.1km,其中架空線路路徑長約2×2.9km,截面采用400mm2;電纜路徑長約2×2.2 km,截面選用1 000 mm2。
(3)新建220 kV A站—110 kV E站雙回架空送電線路路徑長約2×4.5 km,截面選用400 mm2。
遠期考慮新增6回出線,其中4回為架空出線,平均長度約4.5 km,截面選用400 mm2;2回為電纜出線,長約3 km,截面選用1 000 mm2。
10 kV終期出線規(guī)模30回,本期20回,全部采用電纜出線,截面選用3×300 mm2。
本期220 kV A站網(wǎng)絡(luò)接線示意圖如圖1所示。
圖1 本期220kV A站網(wǎng)絡(luò)接線示意圖
根據(jù)A站系統(tǒng)情況,對變電站進行無功功率平衡計算,如表2所示。
說明:
(1)本期高峰負荷時,主變按額定容量65%考慮,主變110 kV側(cè)和10 kV側(cè)負荷分別為0.52SN和0.13SN;
終期高峰負荷時,主變按額定容量100%考慮,主變110 kV側(cè)和10 kV側(cè)負荷分別為0.8SN和0.2SN;
表2 變電站無功功率平衡計算表
低谷負荷均取主變額定容量30%,主變110 kV側(cè)和10 kV側(cè)負荷分別為0.24SN和0.06SN。
(2)電壓層間無功負荷計算,110 kV側(cè)功率因數(shù)取0.95,10 kV側(cè)功率因數(shù)取0.90。
對此可提出以下兩個無功補償配置方案:
方案一:本期及終期每臺主變配置6×10Mvar并聯(lián)電容器,即本期補償120 Mvar,終期配置240 Mvar無功功率。
方案二:本期每臺主變配置6×8 Mvar并聯(lián)電容器,即補償96 Mvar無功功率;終期每臺主變配置6×10 Mvar并聯(lián)電容器,即補償240 Mvar無功功率。
方案一可直接配足無功補償容量,且留有較大裕度;方案二則根據(jù)負荷發(fā)展來配置無功補償容量,較經(jīng)濟合理,缺點是終期需更換電容器組,造成重復(fù)投資。為避免終期重新更換電容器,每臺主變配置10 Mvar電容器組更經(jīng)濟合理,因此推薦方案一作為本站無功補償配置方案。
綜上,220 kV A站無功補償配置方案為:本期配置2×6×10 Mvar,終期配置4×6×10 Mvar電容器組。