高压无功补偿示例.docx
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高压无功补偿示例
第6章高压无功补偿设计示例
第一部分设计任务书
一、高压无功补偿的设计内容
（1）根据负荷资料、变电所负荷位置计算补偿无功功率值。
（2）选择适当的无功电源设备及补偿位置。
（3）通过技术经济综合比较，确定无功补偿装置。
（4）
评定无功补偿装置的补偿方案。
（1）设计说明书一份
（2）计算书一份。
（3）系统接线图一张
三、原始资料
（1）35KV双电源变电站10KV供电变电站电缆供电负荷位置统计资料如图:
说明：
数据单位（km）
（2）变电站负荷（不含输电线路）反馈资料如下:
名称
有功负荷（kw）
同期启动系数
自然功率因数
目标功率因数
矿机厂
1350
0.92
0.75
>0.92
电机厂
950
0.95
0.67
>0.91
炼油厂
1050
0.87
0.74
>0.92
汽车厂
1000
0.88
0.76
>0.93
化工厂
900
0.86
0.82
>0.95
表1
名称
站用电（kw）
目标功率因数
变电站
12
>0.9
表2
名称
型号
电压（KV）
电阻（Q/km）
电抗（Q/km）
电缆
ZLQ2-3X170
10
0.45
0.08
表3
（3）变电站采用单母线分段接线电缆供电方式，变压器总容量为4000KVA
（4）10KV电缆充电功率忽略不计
第二部分设计说明书
-、解题步骤说明
1、计算无功总负荷（明确无功性质：
感性还是容性）
1用电设备负荷无功
2站用电负荷无功
3电力线路负荷无功
2、设计无功补偿方案
1无功功率补偿设备的设计方案
㈠无功功率电源的选择
①方案一：
同步电动机
2方案二：
并联电容器
3方案三：
同步调相机
4方案四：
静止无功发生器
5方案五：
并联电抗器
㈡无功功率补偿装置容量的选择
①总容量
㈢无功电源容量的分区选择
①分区容量
㈣断路器（开关）的合理选择
②无功功率补偿装置位置的设计方案
㈠变电站高压（相对变压器而言）母线侧
㈡变电站低压（相对变压器而言）分段母线I母
㈢变电站低压（相对变压器而言）分段母线H母㈣变电站低压（相对变压器而言）旁路母线上
3、各种方案之间的类比
①无功补偿设备
方案
名称
额定电压
最高工
作电压
额定容
量
经济投资/台
数量
总体经济
优点
缺点
方案一
同步电动机
方案二
并联电容器
方案三
同步调相机
方案四
静止无功发生器
方案五
并联电抗器
②无功补偿设备的位置
方案
位置
断路器台数
刀闸数
电缆数
经济占地面积/平方米
占地面积
总体经济
优点
缺点
方案一
高压母线侧
方案二
低压分段母线I母
方案三
低压分段母线H母
4、选定最恰当的方案组合
5、绘制变电站电气主接线图
二、对待设计无功补偿装置的位置说明
电力系统中针对无功补偿装置的安装位置来说，都是只管补偿后面的负荷，不管补偿装置前面的负荷。
无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机之间的供电损耗，所以高压侧的无功补偿不能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电变压器的利用率提高。
根据最佳补偿理论，就地补偿的节能效果最为显著。
但是由本变电站采用的是集中补偿方式（装设在企业或地方总变电所
6~35KV母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。
），故无功补偿装置安装在10KV母线上。
三、无功补偿装置选择的说明
无功补偿装置的选择在电力系统中都是有固定的原则一一择优选用
1、保证供电的可靠性；
2、设备的经济性；
3、设备的操作维护的方便性。
四、无功补偿装置的容量组合
根据相关的设备容量分区而制定。
具体的请参考计算书。
五、变电站主接线的确定
依据原始资料可知变电站的部分主接线方式为双电源供电，单母线分段送电。
然后添加无功补偿装置电气装置即可。
第三部分计算书
一、负荷反馈资料中的最大有功负荷计算
依据最大有功功率的计算公式：
Pmax二KPj
式中：
Pnax为最大有功负荷，其国际单位为瓦（W）。
K为同期启动系数（又名需用系数），其单位为1。
P为统计有功负荷，其国际单位为瓦（W）。
说明：
为计算方便令1,234,5字符分别代表矿机厂，电机厂，炼油厂，汽车厂,化工厂（下同，不再重复说明）。
P1ma^K^Pj=1350狀0.92=1242.0（kw）
P2max二K2P2J-9500.95二902.5（kw）
P3max二K3Pj=10500.87=9135（kw）
Rmax二K4P4J-10000.88=880.0（kw）
P5max二K5P5厂9000.86二774.0（kw）
二、功率因数角的计算
依据功率因数利用反三角函数求出功率因数角，其计算公式为：
cos=A贝U=arccosA
式中：
cos「为功率因数符号，单位为1。
A为功率因数值，单位为1。
自然功率因数角：
cos1
-0.75
1
=arccos0.75
0.723tan1
cos；：
2
二0.76
2
二arccos0.76
0.707tan\
cos「3
=0.74
•-3
=arccos0.74
0..738tan1
cos4
-0.76
4
=arccos0.76
0.707tan4
cos5
二0.82
5
=arccos0；82
0.609tan5
「为功率因数角，单位为度ar（为反三角函数的代号。
0.882
0.855
0.909
0.855
0.698
目标功率因数角：
cos「1二0.92
cos2=0.91
cosI=0.92
cos4793
cos5二0.95
—arccos0.92
2二arccos0.91
3二arccos0.92
4二arccos0.93
5=arccos0.95
0.403tan；
0.428tan；
0.403二tan3
0.376tan；
0.318tan笃
0.426
0.456
0.426
0.395
0.329
三、最大无功负荷的计算依据最大无功负荷计算公式：
式中：
Qmax为最大无功功率，其国际单位为乏（var）Pma为最大有功功率，其国际单位为瓦（w）。
tan为功率因数角的正切值，其单位为1。
最大自然无功负荷：
Qmax=Pmaxtan1=1269.60.8821119.8（KVar）
Qmax二Emaxtan厂883.50.855755.4（KVar）
Qmax二Pmaxtan厂887.40.909806.6（KVar）
’Qmax二巳maxtan厂853.60.855729.8（KVar）
Qmax=Pmaxtan厂791.20.69&5523（KVar）
最大目标无功负荷:
Qmax二Pmaxtan厂1269.60.426540.8（KVar）
Qmax=Emaxtan厂883.50.456402.9（KVar）
Qmax二Pmaxtan厂887.40.426378（KVar）
Qmax=^ma/tan^853.60.395337.2（KVar）
Qmax二Pmaxtan厂791.20.329260.3（KVar）
五、负荷资料整理
依据负荷求和公式：
迟P=R+F2++Pn
1~n
'Q二Q2Qn
1~n
式中：
'P为有功功率的求和公式符号
1~n
'Q为无功功率的求和公式符号
1~n
最大有功负荷为：
\pppppP
max1max2max3max4max5max1~5
'Pmax=1242.0902.5913.5880.0774.0
1~5
'Pmax=4712.0（kw）
1~5
最大自然无功负荷:
1~5
max
Q1
max
Q2max
max
max
'Qmax二1095.31000.0830.3752.5540.3
1~5
'Qmax二4218.4（kvar）
1~5
最大目标无功负荷:
'Qmax
+
max
Qmax
maxQ4max
max
1~5
'Qmax=529.1411.2389.2347.8254.4
1~5
（kw）
（kw）
（kvar）
（kvar）
（kvar）
（kvar）
、Qmax二1931.7（kvar）
1~5
变电站站用电负荷:
\送Pmax=4697.3kw
所以：
：
Qmax=3969.7kvar
ZQmax=1924kvar
综上所述应该补偿感性的无功功率2292.6kvar
最大有功负荷最大自然无功负荷最大目标无功负荷需补偿无功功率变压器容量校验
1竝裁
1095.34
52-9;Q9
566.25
4磁.06
吨5Q
999,97
411.19
5SS.78
91450；
BM31
3S9.15
441.16
S30.Q&
752-54
34=7.SO
404.74
有功总和
774.00
540.26
£54.40
.285.85
4724.00
12.^0
5,8.1'
0.00
5.SI
无功总和
4224.23
补偿总和
2292.60
六、设计方案
1、无功补偿装置方案
方案一：
并联电容器
方案二：
同步补偿机（同步电动机同步调相机）
方案三：
静止无功补偿器
方案四：
静止无功发生器
2、无功补偿装置位置方案
方案一：
变压器高压侧
方案二：
低压侧I母
方案三：
低压侧H母
七、方案之间类比
1无功补偿装置的类比:
三种无功补偿类别的比较
类别
装置类型
并联电容器
同步补偿机
静止无功补偿器
设备情况
静止电器，设备简
单
旋转机械，要附属
系统，设备复杂
静止电器，设备复杂
①、通过开关（断
①通过控制系统
①通过控制系统实现双
路器）投切，实
实现双向平滑
向平滑调节
现单向（容性）
调节
②属于快速动态无功补
级差调节，开关
②属于动态无功
偿，响应速度快（1〜
投切次数和间
补偿，但响应速
20mS主要用于调相、
操作性
隔均受到限制
度受到限制（约
调压，电压的动态支
②属于静态
升级会员 