輸油泵站電纜線路電容電流補償分析

摘 要：簡述輸油泵站電纜電流過大的問題，講述了電纜線路中電容電流、補償電流的分析計算，并介紹靜止無功補償器的應用。

關鍵詞：電容電流；功率因數；輸油泵站

成品油管道中因輸送介質的不同以及輸油泵站啟運高壓電動機的間歇性，以致用電負荷不固定，而泵站外供電線路多為電力電纜，且線路較長、電纜電容電流過大，導致每月功率因數過低而被供電局罰款。

1 問題的提出

鶴山輸油泵站為珠三角成品油管道分輸泵站，兩路外供電線路均為埋地電纜，線路較長（甲線1.685km，乙線3.66km），電纜電容電流較大。該管道為間斷性輸油，高壓用電負荷不固定，而低壓用電負荷又過小、電纜電容電流過大，導致該泵站每月的功率因數均低于供電局考核標準（0.90）而被罰款。2012年全年平均功率因數僅有0.78，每月被供電局罰款4000～8000元。

因此，合理補償電纜線路的電容電流，成為保證功率因數達到考核標準以上的關鍵。

2 電纜電容的計算

電纜線芯對地（鋼鎧）電容為Cy，線芯與線芯間電容為Cx，則一芯對中性點的電容為C=Cy+3Cx。單相電容電流為：

Ico=Icx+Icy=3ωCxLUψ+ωCyLUψ=ωCLUψ

ω-角速度，rad/s， ω=2∏f=314rad/s；L-電纜線路長度，km；Uψ-線路相電壓，V；Ico-線路始端電流，A；Icx-導線間電容電流，A；Icy-導線對地電容電流，A；

甲、乙線電纜型號均為YJV22-15kV-3×120mm，查出廠資料得C=0.34（μF/km），3Cx=Cy=0.17（μF/km）。

甲、乙線正常工況時的單相電容電流為：

Ico甲=Icx+Icy=ωCLU=0.34*10-6*1.685*314*6*103≈1.08A

Ico乙=Icx+Icy=ωCLUψ=0.34*10-6*3.66*314*6*103≈2.34A

3 電纜電容電流的補償

3.1 泵站電纜電容電流補償方案

考慮到輸油泵站實際負荷的變化情況，啟運高壓電動機時可投用高壓電容補償裝置；無高壓電動機時，因低壓負荷不固定，而電纜電容電流較大，導致電纜始端負荷特性將隨著低壓負荷的大小而呈感性或容性變化，因此常規的加裝并聯電抗器無法滿足要求。鑒于目前靜止無功補償技術已很成熟，且市場上已有成套產品，因此在兩路低壓母線上并聯安裝靜止無功發生器，取代并聯電抗器。

3.2 電容電流補償計算

3.2.1 靜止無功發生器補償電流計算

按照甲、乙線均未帶低壓負荷，只帶變壓器空載運行的供電方式下進行補償電流大小的核算。

該站變壓器容量為400kVA，高壓側額定電流23.1A，短路阻抗3.92%，空載損耗0.81kW，空載電流1.6%，即I0=23.1*1.6/100≈0.37A，則靜止無功發生器須提供的電流（感性）分別為：

I甲=1.08-0.37=0.71A I乙=2.34-0.37=1.97A

歸算到0.4kV側為：

I甲=0.71*10/0.4=17.15A I乙=1.97*10/0.4=49.25A

（2）靜止無功發生器補償容量（感性）計算

Q甲=17.15*0.22*3=11.32kvar Q乙=49.25*0.22*3=32.51kvar

（3）靜止無功發生器容量的選擇

經了解，目前市場上已有最小容量為30kvar的相關成套產品。考慮到今后維護的便利性，甲、乙線低壓母線側的補償容量均選擇30kvar。

（4）實際應用及效果分析

改造后甲乙線的電流分別為：

Ico甲'-IL-I0=1.08-（30/3/0.22）*0.4/10-0.37=-1.11A 呈感性

Ico乙'-IL-I0=2.34-（30/3/0.22）*0.4/10-0.37=0.15A 呈容性

由于該裝置可根據負載情況在容性、感性范圍內自動連續可調，既可滿足泵站不同用電負荷的情況下電纜容性電流的補償要求，也可在負荷大的情況下自動切換成電容補償，保證功率因數一直在0.95以上。因此改造后，理論上2012年用電情況如表1：

表1

4 結束語

隨著成品油管道的不斷建設，輸油泵站外供電線路為電力電纜的比例將不斷提高，電纜電容電流對功率因數的影響將越發突出。由于靜止無功發生器可雙向補償無功，平滑調節，對保證電壓質量、提高電網運行的穩定性和經濟性具有重要意義。由上表可知，按照上述改造方案安裝該裝置后，可設定功率因數保持在0.95以上，則理論上調整電費將由每年被罰款100298.68元變為獎勵8960.33元，達到節能降費的改造目的。

參考文獻

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