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500kV变电站无功补偿方案研究
李文娟
邱涌
（广州电力设计院，广东广州510610）
摘要：随着广州城市建设进一步发展、电网负荷不断增加、用地日益紧张，广州电网以500kV电缆和500kV变电站伸入市区中心成
为一种新的供电方式。正在开展前期设计的500kVSX变电站将以双回500kV长电缆接入电网，由于500kV电缆充电功率高，必须采取无功补偿措施。本文拟通过无功平衡分析，对SX变电站涉及的高低压无功补偿配置方案进行优化论证，从而达到节约变电站用电面积、降低工程造价等目的。
关键词：无功补偿；500kV电缆进线在电力系统中，无功功率的存在保持了交流电力系统电压水平的稳定，保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量，并使电网传输电能的损失最小，如果电网无功功率不足，会导致系统电压降低，给电力系统带来了一系列危害，例如设备出力不足、电力系统损耗增加、设备
[1]
损坏等，严重甚至会造成电网崩溃，因此合理配置变电站无功补偿是保持电力系统安全稳定运行的重要条件之一。500kV电缆线路的充电功率较大，若能适当利用电缆线路的充电功率补偿系统无功损耗，优化变电站高低压电抗器和低压电容器的配置，在满足过电压相关要求的前提下可以减少高压电抗器配置的数量和容量，达到优化变电站平面布置、降低工程造价的目的。
1研究边界条件
500kVSX站首期建设2×1000MVA主变，最终建设4×1000MVA主变；首期建设4回500kV线路，其中2回电缆线路接入500kVGN站，2回架空线路接入500kVSD站，SD站在站外跳通，形成SD至JM双回线路。远期SX站预留至LJ站的2回500kV电缆出线。
SX~GN电缆线路在不配置高抗的情况下，其过电压和绝缘配合也满足规程规范的要求，可根据无功平衡需求来选择高抗配置方案[2]。
2无功平衡原则及平衡技术条件
2.1无功平衡原则。2.1.1根据有关规程规定要求，无功平衡应按分层分区、就地平衡的原则进行。2.1.2感性无功补偿装置配置原则[3]。500kV线路的充电功率应基本上予以补偿，主变压器低压侧无功补偿[6]王水飚，刘淼清，李仲荣等.新生儿坏死性小肠结肠炎57例临床分析[J].温州医学院学报，2011，41（2）：191-192.
附图
容量应根据高抗配置、电网结构和运行需要确定。2.1.3高压电抗器配置容量应通过内过电压计算研究确定其可满足对工频过电压水平和操作过电压水平的要求[4]。2.1.4容性无功补偿装置配置原则[3]。500kV变电站装设低压电容器补偿的目的为：①补偿主变压器无功损耗；②可向中压侧电网输送部分无功；③补偿500kV电网的无功缺额（主要在线路重载、特别是事故情况下）。2.1.5当变电站装有两台及以上变压器时，每台主变配置的无功补偿容量宜基本一致。
2.2平衡技术条件。2.2.1计算水平年选取2015年、2020年、远景年。2.2.2变电站无功平衡计算时，500kV架空和电缆线路充电功率按两站各补一半考虑。2.2.3容性无功平衡计算及电容器组配置时，主变负载率
[5]
考虑如下：①两台变压器并列运行时，正常方式变压器负载率取60％；②三台变压器并列运行时，正常方式变压器负载率取75％；③四台变压器并列运行时（远景），正常方式变压器负载率取80％；④事故情况下变压器负载率根据事故性质分析确定。2.2.4500kV主变向220kV电网输送的无功电力功率因数一般按0.98~1考虑，本次计算按0.99左右考虑。2.2.5500kVSX～GN电缆线路截面暂按2500mm2、其充电功率为18.1Mvar/km，架空线路按实际或规划长度和参数取值。2.2.6为便于维护和运行管理，SX站低压电容器和电抗器单组容量取与GN站一致，即单组容量按60Mvar考虑。2.2.7为便于维护和运行管理，SX站和GN站高抗的单组容量宜按广东电网高抗的常用容量120Mvar、150Mvar和180Mvar选择。（转下页）
女，4W。右上腹肝区可见门
14天，气腹，铅笔划痕征。脉积气。右下腹肠壁积气。男，
女，5天，肠管僵硬扩张。白色箭头示右下腹肠壁积气。
男，8天。弥漫性肠壁积气。
男性，45天，坏死性小肠结肠炎治疗后钡灌肠检查：结肠多发
狭窄（白色箭头）。作者简介：鹿连伟（1973，1-），毕业于中山大学，硕士研究生，主治医生，主要研究方向：儿童影像表现。
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3SX站和GN站高抗方案拟定载电容电流5个方面进行技术比较如下：5.1.1对过电压的影响：四个无500kVSX~GN双回电缆线路不存在需要高压电抗器过电压功配置方案均能满足内过电压要求。5.1.2对SX站总平面布置的的问题[2]，故主要从无功补偿角度、考虑如何优化选择高低压无功装置影响：由于方案二和方案四SX站不装设高抗，可以优化SX站总平面的配置方案，从而达到技术经济最优的目的。布置，6台主变可实现一字形布置，故方案二和方案四最优。5.1.3对GN
初步拟定了SX站及GN站四个高抗配置方案，如下：站低压无功现状及原设计无功补偿装置布置的影响：方案二~方案三3.1方案一：SX站本期装设2×120Mvar高抗（在SX~GN双回线路可充分利用GN站现状无功补偿设备，终期与变电站原低压无功设计上各配置1×120Mvar高抗），远期预留2组高抗位置；GN站本期装设保持一致；方案一现状无功补偿设备可充分利用，但终期与变电站原低2×120Mvar高抗（在GN~SX双回线路上各配置1×120Mvar高抗），远压无功设计有较大差异；方案四本期需拆除GN站现状运行的1组低期不预留高抗位置。容、远期需拆除GN站现状运行的4组低容，对GN站现状无功补偿装
3.2方案二：SX站本期不装设高抗，远期不预留高抗位置；GN站本置影响最大，故方案四最差，方案二和方案三最优。5.1.4从远期适应性期装设2×150Mvar高抗（在GN~SX双回线路上各配置1×150Mvar看，考虑到GN片电网过渡期间会出现GN站（3×1000MVA）、SX站
（2×1000MVA）和沥站（2×1000MVA）三站、6回500kV电缆的供高抗），远期至沥窖双回出线处预留2组高抗位置。
3.3方案三：SX站本期不装设高抗，远期至沥窖双回出线处预留2电格局，方案四即使GN、SX、沥三个站每台主变均装设4×60Mvar组高抗位置；GN站本期装设2×150Mvar高抗（在GN~SX双回线路上低抗，GN片电网的补偿度也仅为78%，补偿度偏低；其它三个方案届时各配置1×150Mvar高抗），远期不预留高抗位置。只要对沥滘站低抗配置稍作调整后，从区域平衡整体角度，均可以满足
方案一～方案三相当。5.1.5从开关切3.4方案四：SX站本期不装设高抗，远期不预留高抗位置；GN站本补偿度要求。因此方案四也最差，
空载电缆电容电流看：由于SX~GN500kV单回电缆空载电容电流可达期不装设高抗，远期不预留高抗位置。
441A，接近500kV开关切电容电流500A的能力；方案一～方案三加装4SX站和GN站低压无功配置方案拟定
可较好的改善开关切空载线路电容电流的条件。综上，方根据无功平衡原则和平衡技术条件，拟定高抗方案对应的低压无高抗补偿后，
案四不宜推荐；方案一和方案三对SX变电站总平面布置方案影响太功补偿方案如下：
变电站总平面无法按一字形布置；只有方案二不仅可以优化SX变4.1对应高抗方案一的低压无功配置方案。SX站本期及终期低压大，
改善开关的切空载电缆条件、不影响GN站现有及原设计电抗器配置方案为：本期2×（2×60Mvar），终期4×（2×60Mvar）。GN总平面布置、
技术上适应性较好，故从技术站本期在#4变预留位置上需新增2组低抗，终期需拆除#4变现状运的低压电抗器和低压电容器组合及布置，
行的1组低容以装设低抗，GN站本期及终期低压电抗器配置方案为：角度首推方案二。
5.2无功配置方案经济比较。根据计算，SX输变电工程本期无功配本期3×（2×60Mvar），终期4×（3×60Mvar）。SX站本期及终期低压电
容器配置方案为：本期2×（2×60Mvar），终期4×（3×60Mvar）。GN站置方案一投资约4305万元，方案二和方案三约2657万元，方案四约
12010万元，经济性方面，方案一最贵；方案四最便宜、比方案一节约投本期无需新增低容，远期低容配置方案需拆除现状1组低容。
方案二和方案三居中，较方案一节约投资18万、较方案4.2对应高抗方案二的低压无功配置方案。SX本期及终期低压电资3095万；
抗器配置方案初步考虑为：本期每台主变配置4组60Mvar低抗；终期四贵1447万。每台主变配置3组60Mvar低抗，预留的一组位置装设电抗器还是电容6结论器，需根据今后电网的变化情况。GN站本期在#4变预留位置上需新增通过1.5.1节对各高低压无功配置方案的技术经济分析和比较，方2组低抗、远期低抗配置方案同原设计。SX站低容配置方案初步考虑案四在经济上虽然最便宜，但技术上较差，不宜考虑；其余三个方案中，为：本期不配置，但每台变压器预留一组低容位置；终期每台主变配置只有方案二技术上适应性最好，经济上如不考虑方案四后，也是最低1×60Mvar低容，预留的一组位置装设电抗器还是电容器，需根据今后的。从优化SX站总平面布置、对GN站现状低压无功补偿装置的影响、电网的变化情况（220kV架空线路是否改为电缆、500kV沥输变电远期的适应性、以及借鉴上海世博输变电工程的经验（上海世博输变电
SX～GN电缆长度更长）等考虑，本工程无功工程具体接入等），在后续SX变电站扩建工程中论证确定。广州南站本工程电缆长度为15.45km，
期无需新增低容、远期低容配置方案同原设计。配置方案推荐方案二。即：
4.3对应高抗方案三的低压无功配置方案。SX本期及终期低压电6.1SX变电站。本期：至GN2回电缆出线不装设高抗；每台主变配抗器配置方案初步考虑为：本期2×（4×60Mvar），终期4×（3×置4×60Mvar低抗，预留1×60Mvar低容位置；远期：至GN、沥4回60Mvar）。GN站本期需在#4变预留位置上新增2组低抗、远期低抗配电缆出线均不装设高抗；每台主变配置3×60Mvar低抗、1×60Mvar低置方案同原设计。SX站低容配置方案初步考虑为：本期不配置，但每台容，另预留一组装设电抗器或电容器的位置，需根据今后电网的变化情变压器预留1组低容位置；终期暂按4×（2×60Mvar）低容考虑。GN站况（220kV架空线路是否改为电缆，500kV沥输变电工程具体接入本期无需新增低容、远期低容配置方案同原设计。等），拟后续SX变电站扩建工程中论证确定。
4.4对应高抗方案四的低压无功配置方案。SX站本期及终期低压6.2GN变电站。本期：至SX2回电缆出线各配置1×150Mvar高电抗器配置方案为：本期2×（4×60Mvar），终期4×（4×60Mvar）。GN抗；现状低压无功补偿装置维持不变，无需新增低容，只需在#4变新增站本期需新增5组低抗、远期低抗配置方案与原设计不同，本期#4变2×60Mvar低抗即可；远期：至沥2回电缆出线处再装设2组高抗需新增3组低抗，其中2组低抗在原预留位置上装设，1组低抗需在拆（容量需结合500kV沥输变电工程论证确定）；低压无功补偿装置与除现状运行的1组低容位置上装设，#1、#3变在原设计预留给低容的位原变电站设计保持一致，即每台主变配置2×60Mvar低抗、3×60Mvar置上各装设1组低抗；终期在#1、#3、#4变需在拆除现状运行的1组低低容。容位置上各装设1组低抗，#2变需新增4组低抗，其中2组低抗在原预参考文献留位置上装设，2组低抗在原预留给低容的位置上装设。SX站低容配置[1]向光燕.220kV及以下变电站无功补偿容量的计算与分析[J].科技创新方案初步考虑为：本期不配置，但每台变压器预留一组低容位置；终期导报，2013(5):46.暂按4×（1×60）Mvar低容考虑。GN站本期及远期容性无功配置方案[2]中国电力科学研究院.500kVSX-GN电缆线路内过电压研究报告[R].如下：本期现状电压电容器配置能满足运行要求，无需新增低容，需拆[3]DL/T5014-2010330kV~750kV变电站无功补偿装置设计技术规定除#4变运行的1组低容以装设低抗；终期：4×（1×60Mvar）即可，需拆[S].除#1、#3、#4变运行的各1组低容以装设低抗。[4]DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].
[5]Q/GZJ00153-2013广州电网规划设计技术原则[S].5无功配置方案技术经济比较
5.1无功配置方案技术比较。对以上提出的SX输变电工程4个无[6]上海6.5停电事故报告[R].用配置方案，将从对过电压的影响、SX站总平面布置的影响、对GN站作者简介：李文娟（1985-），女，陕西延安人，工程师，工学硕士，主要现状配置及原设计低压无功补偿装置的影响、远期适应性和开关切空从事电力系统规划设计工作。
