城市配電網電纜線路電壓越限及無功補償

梅進 陳楠 杜倩昀 季青鋒

摘 要：電纜線路在城市配電網中應用越來越頻繁，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，尤其在負荷低谷期或者線路輕載時，時常出現某些10kV配電網線路電壓越限、無功倒送問題。本文首先給出集中補償電抗器容量的計算方式，然后通過電力系統仿真軟件ETAP搭建某城區某110kV變電站110kV～10kV配網系統模型，并在所帶某條10kV電壓越限線路末端位置配置電抗器進行無功補償。仿真結果表明該條電壓越限線路在安裝所求容量的電抗器后，能夠將線路各處節點電壓控制在要求的范圍內。

關鍵詞：電纜線路 電壓越限 無功補償 配置容量

中圖分類號：TU994 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（b）-0047-02

城市架空線路星羅密布，繁亂交錯嚴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，在線路輕載和負荷低谷時段，則會出現電壓升高越限、無功倒送等問題，危及相關電氣設備安全。文獻[1]指出，在10kV配網線路中為了抑制主干線后端節點電壓嚴重偏高，適宜在末端進行感性無功集中吸納補償，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行感性無功補償，但是無功補償容量的大小直接影響補償效果及其經濟效益，補償容量過大不僅造成補償裝置成本的浪費，還會導致電壓過高線路電壓下降明顯，同樣影響用戶用電，補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償設備成了解決該問題的關鍵。

目前國內關于配電網無功補償相關研究主要集中在線路低電壓，進行容性補償，提升電壓等問題上。文獻[2]采用最優化理論，以減少配電網有功損耗為目標，對配電網無功補償電容器補償容量進行求解，并用某城區實際配電網系統進行了驗算，證明了所用方法的可行性和有效性。有關配電網線路電壓升高越限問題目前的研究主要集中在光伏發電系統和小水電并網系統。文獻[3]在分析分布式光伏發電接入點電壓特性的基礎上，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滲透率的基礎上，保證電壓質量，解決配電網線路電壓越限問題。文獻[4]提出了10kV并聯電抗器在含小水電配電網中的優化配置方法。并通過實際含小水電配網系統進行了算例仿真，結果表明該方法具有調壓效果好，配置電抗器容量低、現實可行等優點。

本文首先給出集中補償電抗器容量的計算方式，然后通過電力系統仿真軟件ETAP搭建某城區一配網系統模型，并在所帶某條10kV電壓越限線路末端位置配置電抗器進行無功補償。仿真結果表明該條電壓越限線路在安裝所求容量的電抗器后，能夠將線路各處節點電壓控制在要求的范圍內。

1 感性無功補償配置容量

2 算例分析

某變電站某條10kV配電網線路總長度約為2210m，采用全電纜線路型號為YJV-300。共有小區變15臺，總容量為9800kVA，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配電網電壓越限線路參數等輸入到軟件中，進行仿真模型搭建，在平均負荷運行方式下，本文涉及的10kV主干線節點電壓上限設置為10.30kV。為規避主干線節點電壓越過上限，根據式（1）～（3）計算得到末端10kV配變負載節點所需投入的10kV并聯電抗器補償容量1.28Mvar，補償前后接主干線節點電壓分布比較如圖1所示。

由圖1可以看出，在投入無功補償裝置后，可以明細吸收過剩無功功率，抵消或削減倒送容性無功產生的電壓抬升量，能夠有效增強配電網在不同運行方式下的電壓調控能力，改善供電電壓質量，達到降低電壓的目的。

3 結語

本文首先給出集中補償電抗器容量的計算方式，然后通過電力系統仿真軟件ETAP搭建某城區某110kV變電站110kV～10kV 配網系統模型，并在所帶某條10kV電壓越限線路末端位置配置電抗器進行無功補償。仿真結果表明該條電壓越限線路在安裝所求容量的電抗器后，能夠將線路各處節點電壓控制在要求的范圍內，進一步表明該計算無功配置容量的方法具有一定的可行性和實際意義。

參考文獻

[1] 王麗莉.小水電引起配電網高電壓問題的解決方案[J]. 浙江電力，2011，30（7）：57-60.

[2] 楊桂丹，李濤.城市配電網無功補償優化配置的應用研究[J].廣東電力，2008，21（5）：48-51.

[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].中國電機工程學報，2016， 36（5）：1200-1206.

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