城市配電網(wǎng)電纜線路電壓越限及無(wú)功補(bǔ)償

梅進(jìn) 陳楠 杜倩昀 季青鋒

摘 要：電纜線路在城市配電網(wǎng)中應(yīng)用越來(lái)越頻繁，但其特定的電容充電功率較同等電壓等級(jí)的架空線路更大，尤其在負(fù)荷低谷期或者線路輕載時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)某些10kV配電網(wǎng)線路電壓越限、無(wú)功倒送問(wèn)題。本文首先給出集中補(bǔ)償電抗器容量的計(jì)算方式，然后通過(guò)電力系統(tǒng)仿真軟件ETAP搭建某城區(qū)某110kV變電站110kV～10kV配網(wǎng)系統(tǒng)模型，并在所帶某條10kV電壓越限線路末端位置配置電抗器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明該條電壓越限線路在安裝所求容量的電抗器后，能夠?qū)⒕€路各處節(jié)點(diǎn)電壓控制在要求的范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：電纜線路 電壓越限 無(wú)功補(bǔ)償 配置容量

中圖分類(lèi)號(hào)：TU994 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）08（b）-0047-02

城市架空線路星羅密布，繁亂交錯(cuò)嚴(yán)重影響城市市容市貌，因此，近年架空線路入地變電纜工程越來(lái)越多，但電纜線路的電容充電特性相比于同等電壓等級(jí)的架空線路更加明顯，一旦線路過(guò)長(zhǎng)，在線路輕載和負(fù)荷低谷時(shí)段，則會(huì)出現(xiàn)電壓升高越限、無(wú)功倒送等問(wèn)題，危及相關(guān)電氣設(shè)備安全。文獻(xiàn)[1]指出，在10kV配網(wǎng)線路中為了抑制主干線后端節(jié)點(diǎn)電壓嚴(yán)重偏高，適宜在末端進(jìn)行感性無(wú)功集中吸納補(bǔ)償，以抵消或削減無(wú)功倒送所引起的電壓升高。本文采用在電纜線路末端安裝電抗器進(jìn)行感性無(wú)功補(bǔ)償，但是無(wú)功補(bǔ)償容量的大小直接影響補(bǔ)償效果及其經(jīng)濟(jì)效益，補(bǔ)償容量過(guò)大不僅造成補(bǔ)償裝置成本的浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致電壓過(guò)高線路電壓下降明顯，同樣影響用戶用電，補(bǔ)償容量過(guò)小又不能很好地解決線路電壓過(guò)高問(wèn)題。因此，在線路末端配置多大容量無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備成了解決該問(wèn)題的關(guān)鍵。

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償相關(guān)研究主要集中在線路低電壓，進(jìn)行容性補(bǔ)償，提升電壓等問(wèn)題上。文獻(xiàn)[2]采用最優(yōu)化理論，以減少配電網(wǎng)有功損耗為目標(biāo)，對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償電容器補(bǔ)償容量進(jìn)行求解，并用某城區(qū)實(shí)際配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)算，證明了所用方法的可行性和有效性。有關(guān)配電網(wǎng)線路電壓升高越限問(wèn)題目前的研究主要集中在光伏發(fā)電系統(tǒng)和小水電并網(wǎng)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[3]在分析分布式光伏發(fā)電接入點(diǎn)電壓特性的基礎(chǔ)上，提出一種能夠防止饋線電壓越限的控制方案，可以滿足在提高光伏并網(wǎng)滲透率的基礎(chǔ)上，保證電壓質(zhì)量，解決配電網(wǎng)線路電壓越限問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]提出了10kV并聯(lián)電抗器在含小水電配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置方法。并通過(guò)實(shí)際含小水電配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了算例仿真，結(jié)果表明該方法具有調(diào)壓效果好，配置電抗器容量低、現(xiàn)實(shí)可行等優(yōu)點(diǎn)。

本文首先給出集中補(bǔ)償電抗器容量的計(jì)算方式，然后通過(guò)電力系統(tǒng)仿真軟件ETAP搭建某城區(qū)一配網(wǎng)系統(tǒng)模型，并在所帶某條10kV電壓越限線路末端位置配置電抗器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明該條電壓越限線路在安裝所求容量的電抗器后，能夠?qū)⒕€路各處節(jié)點(diǎn)電壓控制在要求的范圍內(nèi)。

1 感性無(wú)功補(bǔ)償配置容量

2 算例分析

某變電站某條10kV配電網(wǎng)線路總長(zhǎng)度約為2210m，采用全電纜線路型號(hào)為YJV-300。共有小區(qū)變15臺(tái)，總?cè)萘繛?800kVA，無(wú)單電源專(zhuān)變，雙電源專(zhuān)76臺(tái)，容量2100kVA。利用ETAP軟件，將該變電站該條10kV配電網(wǎng)電壓越限線路參數(shù)等輸入到軟件中，進(jìn)行仿真模型搭建，在平均負(fù)荷運(yùn)行方式下，本文涉及的10kV主干線節(jié)點(diǎn)電壓上限設(shè)置為10.30kV。為規(guī)避主干線節(jié)點(diǎn)電壓越過(guò)上限，根據(jù)式（1）～（3）計(jì)算得到末端10kV配變負(fù)載節(jié)點(diǎn)所需投入的10kV并聯(lián)電抗器補(bǔ)償容量1.28Mvar，補(bǔ)償前后接主干線節(jié)點(diǎn)電壓分布比較如圖1所示。

由圖1可以看出，在投入無(wú)功補(bǔ)償裝置后，可以明細(xì)吸收過(guò)剩無(wú)功功率，抵消或削減倒送容性無(wú)功產(chǎn)生的電壓抬升量，能夠有效增強(qiáng)配電網(wǎng)在不同運(yùn)行方式下的電壓調(diào)控能力，改善供電電壓質(zhì)量，達(dá)到降低電壓的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

本文首先給出集中補(bǔ)償電抗器容量的計(jì)算方式，然后通過(guò)電力系統(tǒng)仿真軟件ETAP搭建某城區(qū)某110kV變電站110kV～10kV 配網(wǎng)系統(tǒng)模型，并在所帶某條10kV電壓越限線路末端位置配置電抗器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明該條電壓越限線路在安裝所求容量的電抗器后，能夠?qū)⒕€路各處節(jié)點(diǎn)電壓控制在要求的范圍內(nèi)，進(jìn)一步表明該計(jì)算無(wú)功配置容量的方法具有一定的可行性和實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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