10 kV农网集中无功补偿装置的改造

编者按：为切实提高公司的农电管理水平，着力提升农电管理科技含量，更好地服务于农村地方经济的发展，唐山供电公司农电工作部在农电系统范围举办了2012年度科技论文征文。截至6月25日，共征集科技论文85篇。经过专家审评，评出一等奖３篇、二等奖６篇、三等奖９篇、优秀奖20篇。本期选择部分集中刊出。

10 kV农网集中无功补偿装置的改造

曲……雷，王福刚，汪金宝

（唐山供电公司，河北…唐山…063500）

摘要：针对农网35 kV变电站10 kV侧集中无功补偿存在的问题进行了分析，结合本地实际情况，提出了在原有固定补偿设备上增加调压和控制装置，改造成动态无功补偿的方案，提高无功补偿设备科学运行水平。

关键词：农网；变电站；集中无功补偿中图分类号：TM727.1

文献标志码：B

文章编号：1003-0867(2012)12-0005-02

电力系统中的无功功率是一个实时动态平衡系统，供用是平衡的。若某一地区无功不足，功率因数下降，将会导致该地区电网输送的无功电流加大，网损增加，系统电压降低，负载设备出力下降，以此来维持能量转化的守衡。为使电网中无功潮流最小，最好的办法是在电力系统中无功负荷存在的各环节配置无功电源，从而减少电网中通过的无功电流，减少网损，提高设备效率。无功功率的平衡应按“全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”的原则进行，采用集中与分散相结合，以分散补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主。笔者认为从投资主体及收益两方面考虑，供电企业补偿与客户补偿并重，效果更佳。

上。大负荷期间，有约28%的主变负荷率超过80%，可见相对于其它地区，唐山农网负荷很大，故主变本身就是个容量很大的感性负载，消耗的无功功率相应较大。另外，10 kV层面的线路分散补偿并不能完全平衡掉线路上的无功需求，每个35 kV变电站都有几条出线，这些无功需求叠加在一起集中至变电站10 kV母线侧，数值可达到几千千乏。

2 35 kV变电站的集中无功补偿装置解析

经过调查，对于35 kV变电站10 kV母线侧的集中无功补偿，目前来看新建站一般都配备20%～30%的集中补偿装置，老站通过改造在陆续提高补偿度。然而，这些集中补偿装置均是固定容量不分组或简单分为两组，这也就是问题所在。这些几千千乏的集中补偿设备，均是手动投切的，要么不投切，要么投上一组就是一半或是全部无功容量。目前只有两个县总计三个变电站采用了“有级调压式动态无功补偿系统”。其原理是采用特种自耦调压变压器与有载分接开关配合，实现分若干档动态调压，从而调节输出的无功功率。此种装置在全国电力行业处于推广应用阶段，相对于固定模式的补偿电容器组，补偿效果也较好，可以采纳此种型式。但是，这种模式还不是真正的动态跟踪补偿模式。

在当前广泛采用的补偿模式下，补偿设备在实际运行中经常工作在如下工况状态中：比如某单组装置2000 kvar，某一时间段需要补充1000 kvar的无功。可供

1 县级农网无功平衡现状简析

唐山市县级农网经过自1998年以来系列农网改造、农网升级工程、技改项目等电力建设，通过使用JP柜或无功补偿箱等方式，基本解决了0.4 kV层面的变压器随器补偿；大部分县公司通过安装10 kV线路无功补偿电容器，基本解决了10 kV层面的线路分散补偿。这两个层面的无功补偿设备的设置，也是遵循“分级、就地”的原则，单点补偿容量都很小，一般在十几千乏到几百千乏之间。

在农网中无功潮流最集中的环节是35 kV变电站。目前，唐山农电系统共有182座35 kV变电站，主变容量3974.065 MVA/386台，平均单台主变容量在10 MVA以

2012年第12期 总第307期

选择的操作只有两种，其一，不投入补偿设备，欠补偿运行，导致无功负荷需穿越主变到35 kV线路，并再向上到高电压等级变电站。导致主变输出能力减小、运行效率降低、损耗增加，线路线损增加、上级变电站无功负荷增加；其二，投入补偿设备，则过补偿运行，致使无功过剩，向上级反送，使主变二次电压升高、系统设备绝缘寿命降低，主变输出能力降低、运行效率降低，主变、线路损耗增加。

分析可知，上述补偿模式是最适合大型厂企变电站集中补偿的型式。大型厂企的负荷特点是稳定、变化率很小，所以很适合采用此种型式。然而农网35 kV变电站的负荷性质，恰恰具有不稳定、变化率较大的特性。上述不分组或简单分组型式补偿装置，存在不能跟随无功潮流变化而变化补偿量的问题。即便是前述“有级调压式动态无功补偿系统”调节范围仅为补偿电容器整体容量的36%～100%。

近年来，随着大功率电力可控硅技术的发展和完善，电力科技领域出现了一种真正意义上的动态跟踪补偿装置——变电站动态无功自动补偿装置，使解决随负荷变化进行合理动态无功补偿成为可能。

3 变电站动态无功自动补偿装置

此装置采用一种全新的技术思想，根据结构原理的不同，动态跟踪补偿（SVC）技术又分为：自饱和电抗器型、晶闸管相控电抗器型、晶闸管投切电容器型、高阻抗变压器型和励磁控制的电抗器型等。它突破了用断路器、真空接触器等开关分组投切电容器的传统方式。压控调容式智能无功补偿装置，利用电容器在无功补偿中的容性无功和其端电压的平方成正比的原理，通过调节电容器的电压来改变电容器发出的无功出力，从而达到精细补偿无功的目的。由于不采用机械投切方式，故不会产生因投切引起的充、放电涌流及过电压等问题。从而减少了对电网和电容器的冲击，延长了电容器的使用寿命。

其特点是：

· 实时跟踪、动态补偿，使功率因数达到0.95以上；· 采用电力可控硅，利用串联技术投切电容器组，实现

过零投切，无冲击、无涌流、无操作过电压，大大提高了设备的使用寿命；

· 改善电压质量，稳定系统电压，抑制电压闪变；· 降低网损，高效节能，提高电气设备运行效率，增加

变压器的出力及效率；

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电站，并可通过增加调压、控制系统的方式，对现有补偿设备进行改造升级，将原有集成TBB补偿装置升级成自动补偿装置，很好地解决变电站存在的补偿不细、投切产生的过电压和涌流等问题。

4 改造存在的问题和解决途径

推广应用此项新技术装置，目前主要存在如下问题：一是资金。目前此类装置价格较高，一般电容器补偿装置约每千乏一百多元或更少，而变电站动态无功自动补偿装置市场价约为每千乏二百多元左右。如12500 kVA×2的变电站补偿率按20%计算需补5000 kvar，包括后台控制在内全新建设约需资金100万左右。

二是保护控制。一种情况是采用厂家独立控制屏单独控制，能够实现本站范围内科学合理运行，但它一般均未纳入本站综自控制。另一种情况是与变电站的综自装置融洽结合，这要求现有综自装置要与之结合，需要综自装置做一定的后续软硬件衔接。

5 改造方案和效益分析

对现有变电站补偿设备进行改造升级，不用更换原电容器组，只需增加相应调压设备和控制屏，每个站需要的资金就大幅减少了。主要采取在原有电容器组的基础上，增加相应调压控制装置，有如下两种方案。

一是采用可控硅调压型的动态无功自动补偿控制装置，可真正实现动态0%～100%调节范围的补偿，笔者建议最好采用此方案。目前匹配3000 kvar约需50万元。

二是采用带有载分接开关的自耦调压变压器控制装置，实现动态分若干档调压的补偿装置，匹配3000 kvar约需25万元。

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