无功补偿容量计算.doc

一、无功补偿装置介绍
现在市场上的无功补偿装置主要分为固定电容器组、分组投切电容器组、有载调压式电容器组、SVC和SVG。下面介绍下各种补偿装置的特点。
1) 固定电容器组。其特点是价格便宜，运行方式简单，投切间隔时间长。但它对于补偿变化的无功功率效果不好，因为它只能选择全部无功补偿投入或全部无功补偿切出，从而可能造成从补偿不足直接补偿到过补偿，且投切间隔时间长无法满足对电压稳定的要求。而由于光照强度是不停变化的，利用光伏发电的光伏场发出的电能也跟着光伏能力的变化而不断变化，因此固定电容器组不适应光伏场的要求，不建议光伏项目中的无功补偿选用固定电容器组。
2) 分组投切电容器组。分组投切电容器组和固定电容器组的区别主要是将电容器组分为几组，在需要时逐组投入或切出电容器。但它仍然存在投切间隔时间长的问题，且分的组数较少，一般为2～3组（分的组数多了，投资和占地太大），仍有过补偿的可能。因此分组投切电容器组适用于电力系统较坚强、对相应速度要求较低的场所。
3) 有载调压式电容器组。有载调压式电容器组和固定电容器组的区别主要是在电容器组前加上了一台有载调压主变。根据公式Q=2πfCU2可知，电容器组产生的无功功率和端电压的平方成正比，故调节电容器组端电压可以调节电容器组产生的无功功率。有载调压式电容器组的投切间隔时间大大缩短，由原来的几分钟缩短为几秒钟。且有载调压主变档位较多，一般为8～10档，每档的补偿无功功率不大，过补偿的可能性较小。因此分组投切电容器组适用于电力系统对光伏场要求一般的场所。
4) SVC。SVC全称为Static Var Compensator，即静态无功补偿装置。

SVC如上图所示接入系统中，电容器提供固定的容性无功Qc。电抗器提供滞后的无功，大小连续可调。可以通过控制电抗器L上串联的两只反并联可控硅的触发角α来控制电抗器吸收的无功功率的值。只要QV（负载）-Qc+QTCR（电抗器）=恒定值（或0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。补偿方式为自动跟踪投切式，根据负载的变化快速自动投入必要的补偿量，对电网进行无功功率的实时监测和动态功率因数补偿，从而保证电网的高功率因数。由于SVC既有电容器，又有电抗器/晶闸管，故而价格较贵，占地面积较大。但它无投切延时，且补偿为连续线性补偿，故能较好的满足电力系统对光伏场的要求。因此在电网公司自身的光伏汇集站内要求配置SVC设备。
5) SVG全称为Static Var Generator，即静态无功发生器。SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源。由于SVG响应速度极快，所以又称为静止同步补偿器，简称STATCOM。SVG的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上。适当的调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。SVG既可以发容性无功，又可以发感性无功，且其无功可连续调节。其优点是无投切延时，且补偿为连续线性补偿。因此在用户的光伏升压站内要求配置SVG动态无功补偿装置。
二、无功补偿容量计算:
1．35kV电压等级及以下的架空线、35kV电压等级以下的电缆充电功率忽略不计。
110kV电压等级及以上的架空线可查电力系统设计手册P229表8-6.
35kV电压等级及以上的电缆参考厂家样本.
线路充电功率计算公式:Q=w×C×L×U2=(2×3.14×50)×(0.2146×10-6)×1×(35×103)×(35×103)=82.5kvar
C=0.2146 uF/km
L为线路长度(km)
U为线路额定电压(V)
线路无功损耗计算公式:Q=(P2+Q2)/U2×w×L×L’=(15002+3002)/(35×35)×(2×3.14×50)×(0.338×10-3)×1=202var
L为线路长度(km)
L’=0.3380 mH/km
架空线电抗可参考一次设计手册P194~ P195.
2．风机箱变损耗或光伏箱变损耗：台数×箱变阻抗×箱变容量（kvar）=N×UK%×S=33×7％×1600＝3696kvar。（建议按主变方式修改）
3．主变箱变损耗：台数×（主变空载电流＋主变阻抗×（光伏装机容量/主变容量）2）×主变容量（kvar）＝N×（I0%＋UK%×(P/S) 2）×S＝1×（0.8％＋10.5％×（49.5/50）2）×50000=5545.5kvar。
故总共需补偿无功容量为：(2)＋(3)＋线路无功损耗-线路充电功率＝3696＋5545.5＝9241.5kvar。
中性点接地方式确定：
单相接地电容电流计算：
1．35kV架空线：IC=(2.7~3.3)Ue×L×10-3=(2.7~3.3)×37×24×10-3=3A
风电场架空线长度为24km
Ue为线路额定电压(kV)
系数(2.7~3.3)取法：没有架空地线取2.7,有架空地线取3.3.
同杆双回线路,电容电流为单回路的1.3~1.6倍.
2．35kV电缆：IC=0.1Ue×L(A)
L为电缆长度(km)
Ue为线路额定电压(kV)
6~35kV电缆可查电力系统设计手册P191表7-25.
消弧线圈容量为Q=KICUN/√3 其中K为过补偿系数，一般取1.35，UN为额定线电压
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