一种220kV城市电网无功功率补偿方法与流程

技术特征：

1.一种220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：所述的220kV城市电网无功功率补偿方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1)计算变压器负荷无功功率消耗；

步骤2)计算变压器自身无功功率损耗；

步骤3)计算220kV线路无功功率损耗；

步骤4)确定线路充电功率；

步骤5)根据上述变压器负荷无功功率消耗、变压器自身无功功率损耗、220kV线路无功功率损耗和线路充电功率确定每台变压器需配置的无功功率补偿容量；

步骤6)在上述获得的无功功率补偿容量基础上对低压电容器、低压电抗器分组容量进行选择。

2.根据权利要求1所述的220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的变压器负荷无功功率消耗的计算公式为：

式中：Q_cf,m——变压器负荷无功功率消耗，kVar；

P_fm——母线上最大有功负荷，kW；

——补偿前功率因数；

——补偿后功率因数；

(1.1)母线上最大有功负荷P_fm的确定：

P_fm＝P×T

P——单台变压器额定容量，kVA；

T——变压器负载率，％；

负荷侧可并列运行的变压器负载率按下式计算：

$T=\frac{KP(N-1)}{NP}\×100\%---\left(2\right)$

式中：

T—变压器负载率，％；

N—变压器台数；

P—单台变压器额定容量，kVA；

K—变压器过载率，在1.0～1.3之间选取；

(1.2)补偿前功率因数的选取：

a)100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95；

b)其他电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.90；

(1.3)补偿后功率因数的选取：

补偿后功率因数应达到0.95。

3.根据权利要求1所述的220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的变压器自身无功功率损耗的计算公式为：

Q_m＝(U_dI_m²/I_n²+I₀)S_d (3)

式中：

U_d为补偿侧阻抗电压，％；

I_m为补偿侧负荷电流，A；

I_n为补偿侧额定电流，A；

I₀为空载电流，％；

S_d为主变压器补偿侧额定容量，kVA；

Q_m为主变压器无功功率损耗，kVar。

4.根据权利要求1所述的220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的220kV线路无功功率损耗计算公式为：

Q_L＝3I²X (4)

式中，I为220kV线路额定功率下电流，A，计算公式为：

$I=\frac{P_L}{\sqrt{3}Ucos\mathrm{\φ}}---\left(5\right)$

式中，P_L为220kV线路额定功率，kW；U为220kV线路额定线电压，kV；为功率因数；

X为线路等值电抗，Ω，计算公式为：

X＝xL (6)

式中，x为导线单位长度电抗，Ω/km；L为220kV线路长度，km；

5.根据权利要求1所述的220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的确定线路充电功率的方法有两种：

(4.1)计算线路充电功率；

线路充电功率可按下式来计算：

Q_C＝U²ωC/1000＝U²2πfcL/1000 (8)

式中，U——220kV线路额定线电压，kV；

f——电力系统频率，取值50Hz；

C——为导线单相对地电容，μF；

c——单位长度导线单相对地电容，μF/km；

ω——角频率；

L——220kV线路长度，km；

(4.2)估算线路充电功率；

根据工程经验值进行估算。

6.根据权利要求1所述的220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：在步骤5)中，所述的根据上述变压器负荷无功功率消耗、变压器自身无功功率损耗、220kV线路无功功率损耗和线路充电功率确定每台变压器需配置的无功功率补偿容量的方法分为两种；

(5.1)容性无功功率补偿容量：

分别按步骤1)—4)计算变压器负荷最大即变压器负载率最高时变压器负荷无功功率消耗、变压器自身无功功率损耗、220kV线路无功功率损耗、线路充电功率；

每台变压器需配置的低压电容器组容量为变压器负荷最大时单台变压器负荷无功功率消耗减去无功电源，即：

需配置的低压电容器组容量＝变压器负荷无功功率消耗+变压器自身无功功率损耗+220kV线路无功功率损耗-线路充电功率

(5.2)感性无功功率补偿容量

分别按步骤1)—4)计算变压器负荷最小即变压器负载率最低时变压器负荷无功功率消耗、变压器自身无功功率损耗、220kV线路无功功率损耗、线路充电功率；

每台变压器需要装设的低压电抗器组容量＝线路充电功率-变压器负荷无功功率消耗-变压器自身无功功率损耗-220kV线路无功功率损耗。

7.根据权利要求1所述的220kV城市电网无功功率补偿方法，其特征在于：在步骤6)中，所述的在上述获得的无功功率补偿容量基础上对低压电容器、低压电抗器分组容量进行选择的方法如下；

按电压波动ΔU＜±2.5％U_e选择的分组容量Q_fz近似按下式计算：

$Q_{fz}=\frac{2.5}{100}{S}_d---\left(9\right)$

式中：S_d为低压电抗器和低压电容器所接母线的三相短路容量，kW。