(内蒙古兴安电业局，内蒙古 乌兰浩特 137400)
摘 要：文章 依据无功补偿的原则，对变电站采用的电容补偿形式进行了探讨，指出采用 实时无功补偿是符合无功补偿原则的最佳配置。
关键词：变电站；电容补偿；实时补偿
中图分类号：TM531.4 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)22—0105—01
近年来，各地区供电部门加大了无功就地补偿的力度，以往无功严重缺乏而造成电压低 落、网损过大的局面基本上得到扭转。但是，许多变电站无功补偿和电压调节采用传统的调 节方式，有载调压变压器、电容器等只能手动调节和投切，或电容器容量固定，在负荷变化 时，造成电压幅值的波动和无功功率的不平衡。因此，变电站配置合适的电容器补偿以保证 电力系统电压的连续稳定性，是本文研究和探讨的问题。
1 无功功率的计算
1．1 变电站无功补偿容量计算的基本原则
220kV及以下变电站的容性无功补偿以补偿主变压器无功损耗为主，并适当补偿部分线路的 无功损耗，应满足主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。
220kV变电站无功补偿装置的分组容量选择，应根据计算确定，最大单组无功补偿装置投切 引起所在母线电压变化不宜超过电压额定值的2.5％。
电力用户应根据其负荷性质采用适当的无功补偿方式和容量，在任何情况下， 不应向电网反送无功电力，并保证在电网负荷高峰时不从电网吸收无功电力。
1．2 补偿容量的计算
1．2．1 变压器消耗无功的计算
ΔQ=ΔQ0+ΔQt (1)
其中ΔQ0=I0×Se；ΔQt=IF 2×X
式中：ΔQ为变压器无功总损耗，kvar；ΔQ0 为变压器铁损中的无功损耗，kvar；ΔQt 为变压器铜损中的无功损耗，ｋｖａｒ；I0为变压器空载电流的百分数；Se为变压器额 定容量，ｋＶＡ；If为变压器负荷电流，Ａ；Ｘ为变压器的等值电抗，Ω。
ΔQ0与负荷电流大小无关，且一经带上电压即产生固定损耗无功损耗；ΔQt随负荷电流 的大小变化而变化，且与负荷电流的平方成正比。
1．2．2 负荷补偿容量的计算
Qc=Q1-Q2=Ptgφ1-Ptgφ2
=P(tgφ1-tgφ2) （２）
式中，p为负荷有功功率；tgφ1为补偿前负荷的自然功率因数；tgφ2为补偿后的功率 因数。
根据不同功率因数的负荷所需补偿容量的累计，便可得出全站负荷所需补偿的容量。式 (1)＋式(2)便是变电站无功补偿所需容量。
2 变电站无功补偿装置的配置
2．1 固定容量电容器补偿装置
以往变电站的电容器均按固定容量配置，其容量为变压器所需补偿的无功与负荷的和。 由上述可知，变压器消耗的无功中有一部分是与负荷电流的平方成比例的，而负荷所需的补 偿容量更是与负荷的大小直接相关，即达到规定的功率因数所需的补偿容量是一个随负荷变 化的量，而实际的补偿容量却是一个固定的量，不能调节，这样在负荷变化较大，选择在低 值补偿时，由于无功补偿量不足，在重负荷时为欠补偿状态，影响电压质量，电压降增大， 线路损耗增加，效果不明显。选择在高值补偿时，则在轻负荷时会出现过补偿、无功倒送等 问题。
２．２ 可自动调节容量的电容器补偿装置
可自动调节的电容器补偿装置以电力系统无功功率平衡为目标，在高峰、平峰、低谷 不同时段，采取了高峰时段投入备用无功量，无备用无功量时降低主变压器电压，减少负荷 的无功需求；低谷时段退出全部无功补偿量仍处于过补偿状态时，提高主变压器电压，增加 负荷的无功需求；促进系统的无功平衡，同时也使电源线路无功功率潮流减到最小值，取得 最佳降损效果。常用的无功自动调节装置从原理上分为分组自动投切的无功补偿装置和调节 电容器端电压的自动无功补偿装置两类。
2．2．1 分组自动投切的无功补偿装置。分组自动投切的电容器根据计算将电容器分为若干组，采用二次侧电压无功综合控制（ VQC）各组电容器的投切。其原理一般基于九区图法原理，利用电压和无功功率两个判别量 对变电所电压和无功功率实行综合调节。
传统的九区图法控制策略是按照固定的电压和无功（或变电站进线端功率因数）上下限 将电压-无功平面划分为９个区域。U是变压器低压侧母线电压，Q是变压器高压侧无功功率 ， 根据电压质量要求设定U上限和U下限，根据无功功率基本平衡和保持投切相对稳定的原则确 定Q上限和Q下限，低于Q上限表示无功功率过剩，高于Q下限表示无功功率不足。通过分别调 节变压器有载开关分接头及电容器的容量使运行点尽量进入到正常工作区。
但是该方案也有明显的不足之处，无功功率调节的依据是Q上限和Q下限，即与电压无关 的 量。由于无功功率的调节对电压有影响，而该方案中无功功率的调节边界与电压状态无关， 实际使用时会造成振荡、装置频繁动作的现象。
针对传统控制的不足，根据无功功率调节对电压有影响，将电压状态引入无功调节判据 ，根据电压变化的量值及实时无功功率的情况，对电容器投入的判别量QCt可建立如下数 学模式：
Qct=α1(U0-U)/U0+α2Q/Q0 （３）
式中，U0为标准电压；U为实时电压；Q0为每组电容器的容量；Q为实时无功功率；a1 ，a2为权重系数，由无功调节的边界条件决定。
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电压和无功模糊边界调节方法考虑到了电压无功的动态平衡。如当运行点无功不足，电 压合格时，按原来的控制方案，需投入电容，从而使电压进一步升高，可能越过Ｕ上限。按 照现在的模糊无功边界，投电容的边界值随电压的状态而改变，此时电压较高，无功不是太 缺可以不投电容，从而避免了因投电容引起的电压进一步升高和可能导致的不必要的分接头 调节。同固定边界的无功调节方法相比，模糊边界的无功调节方法在稳定电压和减少有载调 压变压器分接头的调节次数的同时，并没有增加无功的调节次数和降低无功的补偿效果。
2．2．2 调节电容器端电压的自动无功补偿装置。调节电容器端电压的自动无功补偿装置电容器通过电压调节器固定接入电网，控制装置 根据采集的电压、电流，改变电容器两端的电压从而改变电容器的补偿容量。根据Q=2πfcw2可知，电容器不变，端电压从100％Ue降到60％Ue，其输出容量就可以在100％～ 36％之间进行调节，改变电压调节的精度就可以改变容量调节精度。
3 结束语
变电站所需的无功补偿容量是随着负荷变化而变化的，固定容量电容器是很难满足变 电站在负荷高峰、低谷时对功率因数的要求。现在，对于变电站无功补偿装置应首先考虑适 用自动调节的电容器组。
用微机自动控制系统来收集变电站的母线电压和无功参数，根据一系列人工设定的准 则使各个母线电压、功率因数调整在合格范围，使系统的电压无功得到最优配置。
［参考文献］
［1］ 王梅义，吴竞昌，蒙定中．大电网技术(第２版)［Ｍ］．北京：中国电力出 版社，1995.
［2］ 程浩忠，吴浩．电力系统无功与电压稳定性［Ｍ］．北京：中国电力出版社， 2004.