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)用越來越頻繁，但其特定的電容充電功率較同等電壓等級的架空線路更大，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、無功倒送問題。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 無功補(bǔ)償 配置容量

中圖分類號：TU994 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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越多，但電纜線路的電容充電特性相比于同等電壓等級的架空線路更加明顯，一旦線路過長，在線路輕載和負(fù)荷低谷時(shí)段，則會出現(xiàn)電壓升高越限、無功倒送等問題，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)行感性無功集中吸納補(bǔ)償，以抵消或削減無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)行感性無功補(bǔ)償，但是無功補(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)償容量過大不僅造成補(bǔ)償裝置成本的浪費(fèi)，還會導(dǎo)致電壓過高線路電壓下降明顯，同樣影響用戶用電，補(bǔ)償容量過小又不能很好地解決線路電壓過高問題。因此，在線路末端配置多大容量無功補(bǔ)償設(shè)備成了解決該問題的關(guān)鍵。

目前國內(nèi)關(guān)于配電網(wǎng)無功補(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)，對配電網(wǎng)無功補(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)線路總長度約為2210m，采用全電纜線路型號為YJV-300。共有小區(qū)變15臺，總?cè)萘繛?800kVA，無單電源專變，雙電源專76臺，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，在投入無功補(bǔ)償裝置后，可以明細(xì)吸收過剩無功功率，抵消或削減倒送容性無功產(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

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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[3] 王穎，文福拴，趙波，等.高密度分布式光伏接入下電壓越限問題的分析與對策[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016， 36（5）：1200-1206.

[4] 張錫填，張勇軍.10kV并聯(lián)電抗器在含小水電配電網(wǎng)中的優(yōu)化方法[J].水電能源科學(xué)，2013，31（10）：217-220.