35kV变电站一次部分设计(中)
第6章 无功补偿
6.1 无功补偿概述
电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。
电力系统中的无功电源由三部分组成：1、发电机可能发出的无功功率（一般为有功功率的40%-50%）；2、无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率；3、110kV 及以上电压线路的充电功率。电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压值时，将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力，电网的电能损失增大，并容易导致电网震荡而解列，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。电压下降到额定电压值的60%~70%时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁。所以进行无功补偿是非常有必要的。
6.2 无功补偿的计算
补偿前cos 1ϕ=0.75，求补偿后达到0.9。因此可以如下计算：设需要补偿XMva 的无功
则 cos 2ϕ=∑∑''S P =2250.751276.851276.8）（X -+=0.9 (6-1)
解得 X=3.377MVar
6.3 无功补偿装置
无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。
同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的
稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。
静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。
电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小。
综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。
6.4 并联电容器装置的分组
6.4.1分组原则
（1）对于单独补偿的某台设备，例如电动机、小容量变压器等用的并联电容器装置，不必分组，可直接与该设备相连接，并与该设备同时投切。
（2）配电所装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数。此时，为保证一定的功率因数，各组应能随负荷的变化实行自动投切。负荷变化不大时，可按主变压器台数分组，手动投切。
（3）终端变电所的并联电容器装置，主要是为了提高电压和补偿主变压器的无功损耗。此时，各组应能随电压波动实行自动投切。投切任一组电容器时引起的电压波动不应超过2.5%。
6.4.2分组方式
并联电容器的分组方式主要有等容量分组、等差级数容量分组、带总断路器的等容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。这几种方式中等容量分组方式，分组断路器不仅要满足频繁切合并联电容器的要求，而且还要满足开断短路的要求，这种分组方式应用较多，因此采用等容量分组方式。
6.5 并联电容器装置的接线
并联电容器装置的接线基本形式有星形和三角形两种。经常采用的还有由星形派生出的双星形，在某种场合下，也有采用由三角形派生出的双三角形。
从《电力工程电气设计手册》（一次部分）502页表9-17可比较得出，应采用Y 形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的并联电容器组，并且容易布置，布置清晰。
并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。
选用BFM11—500—3型号的高压并联电容器7台。额定电压11kV。额定容量500k Var。
第7章总平面布置设计及配电装置的选择
7.1 总平面布置设计概述
电气总平面布置是一项综合性的工作，在设计时应首先满足本专业的要求, 还需考虑系统、线路甚至是土建等各专业的多方面要求。但首先应从工艺的角度出发, 而且作为工艺专业应积极主动对各专业所遇到的矛盾及问题进行协调解决。变电电气专业是变电站设计中的工艺专业, 而配电装置布置是实现电气生产工艺流程的核心内容。电气总平面应从配电装置人手, 全面了解各级电压各型配电装置的布置特点, 并将其作为解决好各专业之间问题及矛盾的重要手段。配电装置均要采用较为紧凑的布置, 要充分考虑到站址周围环境的实际情况, 做到了因地制宜, 统筹安排, 合理紧凑, 节约用地和基建投资。
站址的选择需兼顾城市规划、环保、军事设施、国土资源、航空、文物等诸多因素, 开展工作的难度较大。设计方案在满足规程规范及功能性要求下，应优化变电站的布置，尽量减少占地面积，从而为电力建设的顺利开展打下基础。变电站的地址选择、设计以及建设工作都应当本着节约资源与保护土地的基本原则进行。还应当尽量做到远近相结合,并且能够考虑远期规划的规模。变电站施工前期的布置设计应当有科学
性、合理性,缓解地区供电负荷的压力外,为地方的经济发展贡献一份力量,努力为我国的社会主义经济建设添砖加瓦。
7.2 总平面布置设计
电气总平面布置的要求：1、充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等；2、出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线；3、符合外部条件，安全距离要符合要求。
7.2.1 变电站地址选择
变电站的选址工作是决定变电站建设能够顺利完成的基础。它除了要求自然地形略有起伏、地势较高并且地形相对平坦的区域、不受洪水的影响、并且雨水排散条件良好的地域、进出交通便利等自然因素外,还应当兼顾城市规划、环境保护、军事设施、国土资源保护以及地方文物保护等社会因素。所以,变电站的选址应当经过长期的论证以及现场勘探,结合当地实际,才能够最终确定。
7.2.2 变电站的进出道路
为保证施工期间大件工程设施的运输方便和日后维修便利,变电站的选址交通条件应当较好。依据当地的地形和交通网,考虑到主变压器主要是由大货车运输,所以在考虑自然因素以及社会因素外,最适合建变电站的应当连接主要公路要道。可以方便变电站建设工作的顺利进行的同时,也能够改善当地的交通。
7.2.3 变电站总平面的布置设计
变电站的总平面布置设计应当符合站区的总体性规划和工艺要求。在满足了自然条件以及工程特点外,还必须考虑变电站的安全设施、周边卫生环境、运行和检修等各
