企業無功補償方案設計探析

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摘要：對某高新企業無功補償設計方案進行了簡單探討分析，希望能對同類工程提供參考和借鑒。

關鍵詞：電能質量；靜止無功補償器；諧波

1企業變電站供電方案

因生產的需要，某高新企業自建一座110kV變電站，該變電站容量為2×50MVA，110kV為內橋接線，進線2回，正常運行方式為分列運行，低壓側10kV為單母分段接線，出線24回，正常運行方式為分列運行。因該企業園區內10kV出線全部為電纜，為消除容性電流在10kV每段母線上配置接地變（兼所變）消弧線圈成套裝置1套，容量為700kVA（其中所變100kVA）。

2負荷概況及供電要求

根據該企業提供的負荷清單，該站主要為二級負荷和三級負荷，無一級負荷。站內二級負荷的報裝容量為68880kVA，占負荷大多數。同時園區內存在約3650kVA左右的非線性負荷。根據用戶委托本地的電力試驗研究院編制的《電能質量報告評估》：本工程并網后注入公共連接點某220kV變電站110kV側5次、7次諧波電流分別為16.88A、15.68A，超出國標《電能質量公用電網諧波》（GB/T14549-1993）所規定的16.0A（5次），12.6A（7次）允許值；工程并網后注入另一220kV變電站110kV側7次諧波電流含量為13.3A，超出國標規定的11.9A的允許值。根據業主及項目相關專業提供的資料，該企業的生產工藝對電源可靠性和穩定性要求較高，瞬間停電可能造成數據丟失、工藝設備損壞等，同時對電能質量也有特殊要求，電壓陡降陡升也會造成設備宕機。

3電壓波動與閃變的危害

隨著科技不斷發展進步，各行各業越來越多地采用高新技術設備，這些設備往往需要大量精密電子控制系統來實現各種功能，參與生產的過程控制裝置PLC、工業機器人等，都是對電壓波動十分敏感的負荷，任何設備的作業中斷都將可能導致整個流水線、甚至全廠作業的中斷，造成的損失非常巨大。而且電壓波動對日常工作、生活也會產生非常不利的影響。電壓波動達到一定程度時，會使照明燈出線閃爍引起人們的視覺不適合疲勞。

4諧波的危害

電氣設備的設計一般以工頻為正常的工作條件，諧波的存在會增加電氣設備的震動、噪音，增加設備損耗、發熱，降低設備運行效率，縮短設備使用壽命，降低產品的加工精度，影響產品質量，甚至會燒壞設備。諧波的存在使原有電壓、電流波形發生畸變，從而使基于正弦電壓、電流的一些變流器控制設備產生誤差，影響其正常觸發變流器工作，嚴重時會燒毀變流器。諧波的存在會使其周圍的電磁環境惡化，對弱電系統設備干擾明顯，以通訊系統最為典型，諧波產生的電磁干擾會嚴重影響通訊質量、破壞通訊信號的正常傳輸。諧波會使變壓器損耗增大，實際容量減小，引起變壓器外殼和某些緊固件發熱，嚴重時可損壞變壓器。諧波的存在易使各類保護級自動裝置產生誤動或拒動，使其可靠性、選擇性降低，造成系統事故甚至大面積停電。

5無功補償設計方案

根據用戶提供的負荷性質等資料分析本站污染源主要為大型電機設備及變頻設備，為保證供電的可靠性和穩定性，減輕電壓波動同時濾除負荷產生的諧波電流，該工程無功補償采用靜止無功發生器（SVG），SVG能平滑吸收或輸出滿足要求的無功電流，實現靜止無功發生器的目的。根據《電力系統電壓和無功電力技術導則》第5.7條：220kV及以下電壓等級的變電所中，應根據需要配置無功補償設備，其容量可按主變壓器容量的0.10～0.30確定。該工程設4組SVG，每段10kV母線設2組，每組容量為±4000kvar，占主變容量的16%。

6SVG優點分析

（1）動態補償功率因數。配電系統中的大量負荷，如異步電動機、感應電爐以及大容量整流設備等，在運行中都能表現為感性，需要消耗大量的無功，增加了供電線路上的電能損失，降低了電壓質量，同時無功電流也降低了發、輸、供電設備的有效利用率。SVG可跟隨負荷無功的變化，實現無功功率的動態補償，使線路損耗降到最低，并且充分提高了發、輸、供電設備的利用率。（2）提高系統電壓穩定性。對于負荷中心，由于負荷容量大，而且有沒有大型無功電源支撐，因此容易造成電壓偏低甚至電壓崩潰的穩定事故。SVG具有的快速調節無功功率的功能，可以有效維持負荷側電壓，提高供電系統的電壓穩定性。（3）提高輸電系統穩定性。在長距離輸電線路中點安裝SVG裝置，不但可以在正常狀態下補償線路的無功功率，而且可以在系統故障情況下，提供及時快速的無功調節，阻尼系統震蕩，提高輸電系統穩定性，從而有效提高線路輸電容量。（4）治理電能質量問題。該裝置可以同時治理配電網中多種常見的電能質量問題，如三相不平衡、電壓閃變和功率因數超標等，改善電網供電質量，確保用戶設備安全、可靠運行，降低能耗、提高效率。

7結語

該站無功補償能有效較少或消除注入公共電網的諧波電流，投產后各設備運行良好，基本解決該企業對電能質量的高標準要求。但SVG存在的缺點也需引起高度重視，如SVG功率模塊是電力電子設備，對環境溫度要求較高，需在SVG室內增加大型制冷空調才能滿足條件，同時自身的散熱系統產生的噪音也相當突出，建議建造時SVG室要遠離值班或休息場所。該站的無功補償是在10kV母線裝設動態無功補償裝置（SVG）實現的，如某些特殊用戶在低壓380V注入的諧波電流超標，則建議在低壓（380V）非線性負荷配電裝置處增加有源濾波裝置，以節省經濟成本。

參考文獻

[1]SD325-1989.電力系統電壓和無功電力技術導則[S].

[2]GB/T12325-2008.電能質量供電電壓允許偏差[S].

[3]GB/T14549-93.電能質量公用電網諧波[S].

作者:余聯播 單位:浙江安安電力工程設計有限公司