一、高壓無功補償的設計內容

（1）根據負荷資料、變電所負荷位置計算補償無功功率值。

（2）選擇適當的無功電源設備及補償位置。

（3）通過技術經濟綜合比較，確定無功補償裝置。

（4）評定無功補償裝置的補償方案。

二、設計文件及圖紙要求

（1）設計說明書一份。

（2）計算書一份。

（3）系統接線圖一張。

三、原始資料

（1）35KV雙電源變電站10KV供電變電站電纜供電負荷位置統計資料如圖：

說明：數據單位（km）

（2）變電站負荷（不含輸電線路）反饋資料如下：

表1

表2

表3

（3）變電站采用單母線分段接線電纜供電方式，變壓器總容量為4000KVA

（4）10KV電纜充電功率忽略不計

第二部分  設計說明書

一、 解題步驟說明

1、 計算無功總負荷（明確無功性質：感性還是容性）

① 用電設備負荷無功

② 站用電負荷無功

③ 電力線路負荷無功

2、 設計無功補償方案

① 無功功率補償設備的設計方案

㈠ 無功功率電源的選擇

① 方案一：同步電動機

② 方案二：并聯電容器

③ 方案三：同步調相機

④ 方案四：靜止無功發生器

⑤ 方案五：并聯電抗器

㈡ 無功功率補償裝置容量的選擇

① 總容量

㈢ 無功電源容量的分區選擇

① 分區容量

㈣ 斷路器（開關）的合理選擇

②無功功率補償裝置位置的設計方案

㈠ 變電站高壓（相對變壓器而言）母線側

㈡ 變電站低壓（相對變壓器而言）分段母線Ⅰ母

㈢ 變電站低壓（相對變壓器而言）分段母線Ⅱ母

㈣ 變電站低壓（相對變壓器而言）旁路母線上

3、 各種方案之間的類比

① 無功補償設備

② 無功補償設備的位置

4、 選定 恰當的方案組合

5、 繪制變電站電氣主接線圖

二、 對待設計無功補償裝置的位置說明

電力系統中針對無功補償裝置的安裝位置來說，都是只管補償后面的負荷，不管補償裝置前面的負荷。

無功補償的節能只是降低了補償點至發電機之間的供電損耗，所以高壓側的無功補償不能減少低壓網側的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據 佳補償理論，就地補償的節能效果 為顯著。

但是由本變電站采用的是集中補償方式（裝設在企業或地方總變電所6~35KV母線上，可減少高壓線路的無功損耗，而且能提高本變電所的供電電壓質量。），故無功補償裝置安裝在10KV母線上。

三、 無功補償裝置選擇的說明

無功補償裝置的選擇在電力系統中都是有固定的原則——擇 用。

1、 供電的可靠性；

2、 設備的經濟性；

3、 設備的操作維護的方便性。

四、 無功補償裝置的容量組合

根據相關的設備容量分區而制定。具體的請參考計算書。

五、 變電站主接線的確定

依據原始資料可知變電站的部分主接線方式為雙電源供電，單母線分段送電。然后添加無功補償裝置電氣裝置即可。

第三部分  計算書

一、 負荷反饋資料中的 大有功負荷計算

依據 大有功功率的計算公式：

式中：為 大有功負荷，其 單位為瓦（w）。

為同期啟動系數（又名需用系數），其單位為1。

為統計有功負荷，其 單位為瓦（w）。

說明：

為計算方便令1,2,3,4,5字符分別代表礦機廠，電機廠，煉油廠，汽車廠，化工廠（下同，不再重復說明）。

二、功率因數角的計算

依據功率因數利用反三角函數求出功率因數角，其計算公式為：

式中：為功率因數符號，單位為1。

為功率因數值，單位為1。

為功率因數角，單位為度。

為反三角函數的代號。

自然功率因數角：

∵  ∴  ∴ 

目標功率因數角：

∵  ∴  ∴ 

三、 大無功負荷的計算

依據 大無功負荷計算公式：

式中：為 大無功功率，其 單位為乏（var）。

為 大有功功率，其 單位為瓦（w）。

為功率因數角的正切值，其單位為1。

大自然無功負荷：

∴

大目標無功負荷：

四、 電纜輸電損耗（此處忽略不計）

依據功率損耗公式：

五、負荷資料整理

依據負荷求和公式：

式中：為有功功率的求和公式符號

為無功功率的求和公式符號

大有功負荷為：

大自然無功負荷：

大目標無功負荷：

變電站站用電負荷：

所以：

綜上所述應該補償感性的無功功率2292.6  kvar

六、 設計方案

1、 無功補償裝置方案

方案一：并聯電容器

方案二：同步補償機（同步電動機同步調相機）

方案三：靜止無功補償器

方案四：靜止無功發生器

2、 無功補償裝置位置方案

方案一：變壓器高壓側

方案二：低壓側Ⅰ母

方案三：低壓側Ⅱ母

七、 方案之間類比

1、無功補償裝置的類比：

2、無功補償裝置位置的類比：

八、方案的選定

綜上所述，選定合理的方案為：并聯電容器在變電站低壓分段母線的兩側，且容量為均分方式 。