摘要：针对110kV变电站的负荷情况及无功功率需求，提出合适的无功补偿设计方案。
关键词：变电站、无功补偿，容量、电容器
苏家沟变电站（以下简称苏变）主变压器容量配置为50000kVA＋75000kVA，电压等级110/38.5/11kV，110kV进线2回、35kV进线2回、35kV出线4回、10kV出线14回。35kV系统主要向电化公司一分厂、电化公司二分厂、铝业公司供电；10kV系统主要供民用负荷。苏变目前常用的是全分段运行方式，1#主变（50000kVA）负荷相对较轻，2#主变（75000kVA）负荷较重。
苏变站内及其35kV、10kV线路终端均没有安装无功补偿装置，负荷所需的无功全部从苏变输入，造成苏变功率因数偏低，主变110kV侧01#（02#）的平均功率因数在0.6～0.7左右，大大影响苏变的供电能力，为此，应在苏变进行无功补偿。
1、无功补偿安装点选择及容量计算
1.1补偿安装点选择
苏变的负荷中，35kV线路负荷约占80%，10kV负荷约占20%，因35kV单回线路的负荷在12000kVA～35000kVA之间，更适合在负荷终端就地补偿，以减小线路电压和功率损失，同时提高线路及苏变的运行功率因数。结合苏变苏变实际情况，建议35kVI段（负荷仅有苏陈线苏32#，苏31#长期热备用）在负荷终端即陈家港便电站补偿；35kVII段有两个用户，考虑到补偿装置的安全运行及维护的方便，采取集中在苏变站内补偿的方式；10kV系统目前主要是民用负荷，功率因数在0.9左右，不考虑补偿。
1.2补偿容量计算
35kV侧302＃负荷区间为18000～40000kW，平均功率因数约为0.70，目标功率因数为0.95，通过计算得出补偿容量为：(COSφ1：补偿前功率因数,COSφ2：补偿后功率因数)
最小补偿容量为QC1：P1＝18000kW，COSφ1＝0.72，COSφ2＝0.95
补偿容量
＝18000（0.9638-0.3287）
≈11250kvar
最大补偿容量为QC2：P2＝40MW，COSφ1＝0.72，COSφ2＝0.95
＝40000（0.9638-0.3287）
≈25000kvar
据以上计算，可以安装两组补偿装置，每组容量12000kvar，按照对苏变的谐波测试结果，五次及以上谐波含量较高，因此电抗率选为6%，
2、无功补偿技术方案
结合变电站的实际情况，比较适合苏变的无功补偿有并联电容器补偿和静态无功补偿两种方式，因静态无功补偿装置户外占地面积很大（苏变没有预留专用无功补偿用地），投资也比并联电容补偿大很多，因此，从经济、技术、实用性等方面考虑，苏变不适合安装静态无功补偿装置，应选用并联电容器无功补偿装置。
2．1系统情况
35kV母线上安装无功补偿装置2套，系统额定电压为38.5kV，安装容量为24000kvar，分两组采用真空断路器投切，投切柜采用标准35kV开关柜，户内安装；另配一面控制保护屏，安装在主控制室，其余补偿部分为户外安装。
2．2设计方案
2．2.1容量配置及投切方案：
35kV母线上安装无功补偿装置2套，总安装容量为24000kvar，每套容量均为12000kvar，采用断路器自动投切，通过一台DWK3-110控制器通过采集系统母线电压、电流，以无功量为判据，给出控制信号，自动投切断路器，将电容组投入或退出运行。接线图如下：
2．2.2设备构成：
设备包括35kV电容器投切开关柜（共2面）、控制保护柜（1面）、TBB35-12000－ACW无功补偿成套装置共三部分。
35kV电容器投切开关柜采用标准的KYN61-40.5结构，主要由断路器手车、电流互感器、避雷器、铜排及相应附件组成，户内安装；实现对电容器的投切功能。
控制保护柜采用标准的JP-6A屏体，安装在主控制室，由无功补偿自动控制器、电容器微机保护、控制开关、转换开关、连接片等相应附件组成，不仅实现电容器的自动控制，还具有过流、过压、欠压、开口三角电压等完善的保护功能。
无功补偿部分主要包括隔离开关、干式空心电抗器、高压并联电容器、避雷器、放电线圈、铝母线、支持绝缘子。
3、设备选择及保护投切控制
电容器投切开关选用过电压倍数较低的SF6断路器、电容器组拟选用集合式电容器、电抗器选择干式空芯串联电抗器，接线方式为单星形不接地，电容器内部故障有单元内部熔断器及串联差压保护，电容器保护装置内有电流保护、电压保护、瓦斯保护。实现就地及远方（控制室）两种操作功能。自动控制装置带高次谐波检测、显示及超温报警等功能，并带RS-485通信接口，实现数据传输，切换方式可以有手动和自动两种选择。电容器组应具备“防误操作”功能，“防误操作”必须与每组投切电容器的40.5kVSF6户外型断路器共同实现，投切电容器的40.5kVSF6户外型断路器未分断或电容器没完全放完电状态下，电容器组的隔离开关无法拉开，接地开关无法合闸。反之，接地开关未分闸，隔离开关未合闸状态下，投切电容器的40.5kVSF6户外型断路器不能做合闸送电操作。
单个间隔的设备有：集合式并联电容器、氧化锌避雷器、全密封串联差压保护放电线圈、6％干式空芯串联电抗器、40.5kVSF6户外型断路器、高压隔离开关（带接地）。每个电容器组过电流及内部故障继电保护各1套共计2套、电压无功综合自动控制装置1套，含液晶显示和RS485通信接口。
作者简介：张庆峰男湖北丹江口市人、汉江水利水电（集团）有限责任公司水电公司工程师、主要是从事水利水电电气及自动化工程工作研究。
