110 kV單相電纜運行分析及注意事項

余天生

摘 要：引用實際案例進行了舉證，對110 kV單相電纜運行方式進行了探析，針對電纜線路運行中出現的問題提出了解決方案和注意事項。

關鍵詞：單相電纜；110 kV變電站；電纜通道；供電方式

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.146

本文所舉例的110 kV變電站工程是其所在城市的重大工程之一，為莞惠城際的重要動力之源，采用了單相供電方式，需要對接入系統及電氣計算（短路電流、諧波）等問題進行探討和研究。

1 工程概況

莞惠城軌起于穗莞深城際軌道交通東莞洪梅站，終點為惠州市惠州大道，線路全長約99.8 km，近期新建車站17個，速度目標值為200 km /h。莞惠城際交通全線設3座牽引變電站，包括松山湖北站、瀝林站、客運北站，其中，瀝林牽引站作為城際軌道交通試驗段的供電電源。110 kV莞惠城際軌道交通客運北牽引站送電工程考慮該供電區域內受規劃限制較大，日后新建線行困難，同時，為了避免日后對人行道的重復開挖，本工程新建線路擬結合220 kV誠信站110 kV出線規模預留遠期電纜通道。

2 接入系統方案分析

220 kV金源站（2×180 MVA）為惠城區北部重要的110 kV變電站電源點，主供110 kV電網。根據《惠州供電局2014年度35 kV及以上輸變電工程前期工作計劃》，2017-06建成投產220 kV誠信站。綜合考慮客運北站近區電網情況以及對220 kV變電站供電能力的分析，2016年客運北站附近可以考慮的接入點有110 kV金熱線、110 kV金北線烏石支線，到2017年后可考慮接入220 kV誠信站。接入系統方案包括以下4部分：①新建1回110 kV電纜線路T接110 kV金熱線；②新建1回110 kV電纜線路T接110 kV金北線烏石支線；③重新啟用110 kV烏石站金北線烏石支線間隔；④待220 kV江北站投產后，將原110 kV牽引站T接110 kV金北線烏石支線線路改接至誠信站。

220 kV誠信站投產后，客運北站接入接線示意圖如圖1所示。

3 電氣計算

根據廣東珠三角城際軌道交通有限公司提供的資料，牽引站采用兩路獨立110 kV電源供電，并互為熱備用，即正常運行時只有一回110 kV線路對牽引站供電。結合莞惠城際110 kV客運北牽引站接入系統方案，對2016年夏大情況下，客運北牽引站由金源站供電及誠信站投產后客運北牽引站由誠信站供電兩種供電方式進行了潮流計算，計算結果如下：客運北站投產年及遠景年，客運北牽引站所在網區系統潮流分布合理，無重載線路，各級母線電壓在投入合理的無功補償容量后，均能符合相關規程要求，具體如圖2所示。

4 短路電流計算

根據廣東電網公司對可研階段短路計算深度要求，對遠景水平年2020年客運北牽引變電站110 kV側的短路電流進行了計算分析，以評價牽引變電站110 kV電壓側短路電流水平，并對變電站的設備選型提出建議。計算結果如表1所示。

根據短路電流計算結果，客運北牽引變電站110 kV側短路電流水平滿足規程要求。

5 穩定計算

根據《東莞至惠州城際軌道交通松山湖北、客運北牽引變電所供電方案（系統一次、二次部分）》審定版，經過計算，在本接入系統方式下，莞惠城際客運北牽引站近區電網任一回220 kV線路發生三相短路，規定時間內切除故障線路，系統可以保持穩定。

6 負序計算與評估

根據國標《電能質量 三相電壓允許不平衡度》（GB/T 15543—1995）的要求，電力系統公共連接點正常電壓不平衡允許值為2%，短時不超過4%，接于公共連接點的每個用戶，引起該點正常電壓不平衡度允許值一般為1.3%.作為電能質量指標的電壓不平衡度，在空間和時間上均處于動態變化之中，從整體上體現出統計特性，因此，標準中規定用95%概率大值作為衡量值。

根據中國電科院提供的《莞惠城際軌道交通接入系統負序和諧波問題研究》的計算結果，系統運行在夏小方式，客運北牽引站供電臂帶95%最大電流接入電網時，PCC點的負序電壓分量基本滿足單個用戶接入系統的要求，但當客運北牽引站由T接金熱線供電時，金源站負序電壓百分比超過1.3%限值，達到1.38%，未超過2%；客運北牽引站供電臂帶瞬時最大電流接入電網時，PCC點的負序電壓分量基本滿足單個用戶接入系統的要求，但當客運北牽引站由T接金熱線供電時，金源站負序電壓百分比超過1.3%限值，達到1.38%，未超過2.6%，基本滿足國標要求。

7 諧波計算與評估

根據國標《電能質量 公用電網諧波》（GB/T 14549—93）中的要求，公用110 kV電網公共連結點（PCC）的諧波電壓波畸變率不超過2%，公用110 kV電網公共連接點（PCC）的全部用戶向該點注入的諧波電流分量不應超過規定的允許值。

根據中國電科院提供的《莞惠城際軌道交通接入系統負序和諧波問題研究》的計算結果，當客運北牽引站由T接金熱線供電時，注入金源110 kV母線A相和B相的3次和5次諧波電流均超標；客運北牽引站接入220 kV江北站和金源站供電時，注入江北和金源110 kV母線A相和B相的3～19次諧波電流均超標。

客運北牽引站引起的諧波電壓總畸變率基本滿足國標要求，僅接入金源站110 kV側母線的各相諧波電壓畸變率超過1.6%，達到2.48%.

針對上述諧波超標問題，需考慮對客運北牽引站諧波進行治理，方案為增加3，5，7各次濾波支路，配置總容量為10 MVar的動態補償裝置。治理完成后，各次諧波電流基本可滿足要求，電壓波動也能夠滿足國標要求。考慮到背景諧波和不平衡度的測試結果后，客運北牽引站各方案的電壓不平衡度和諧波電壓畸變率均基本滿足國標要求。

8 設計原則

110 kV莞惠城際軌道交通客運北牽引站送電工程的主要設計原則包括以下4個：①按原設計主接線及平面布置結合《南方電網公司110～500 kV變電站標準設計（V1.0版）》要求設計；②采用單相工頻（50 Hz）交流制、接觸網額定電壓為25 kV的牽引供電系統；③電氣化鐵路為一級負荷，新建牽引變電所由兩路獨立ll0 kV可靠電源供電，并互為熱備用，牽引變電所設有備用電源自動投入裝置；④新建牽引變電所牽引變壓器采用單相接線型式，固定備用方式，正常時一臺運行，另一臺備用。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕