电力系统中大规模电缆化与无功补偿方式的分析与建议.docx

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电力系统中大规模电缆化与无功补偿方式的分析与建议

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摘要：随着核心城市对城市景观要求的提高，近几年出现大规模区域电力线路“上改下”情况。但是由于高压电力电缆的无功功率较大，现有补偿方式存在较多的问题。以220kV环状接线为模型，结合温州电网运行现状，简要阐明电力电缆无功补偿的发展趋势。

关键词：电力系统；电力电缆；无功平衡；充电功率

引言

随着一二线城市社会经济的不断发展，社会人民对城市景观的要求不断提高，部分核心城区架空线路已难以适应城市的建设与发展，220kV及以下电压等级电力电缆使用迅速展开。由于电缆线路产生的无功充电功率较大，如不能妥善的处理，可能会严重影响电网的运行安全和供电质量。目前，一般都通过在变电站内配置低抗的方式来补偿电缆线路产生的无功功率[1]，但是采用低抗的补偿方式存在较多的弊端。

1现有低抗补偿的弊端

以2500mm2截面220kV电缆为例，每公里充电功率高达4.2MVar。如图1所示，即便该环内有19.6km的220kV电缆，便产生了高达82.32MVar的充电功率，再考虑部分110kV电缆的充电功率，即便各变电站主变均按终期3台考虑，需要每台220kV主变配置低抗1×10MVar。随着电缆化的继续，2020年该环内220kV电缆可能高达40公里，需要每台220kV主变配置低抗2×10MVar。

图1温州电网局部220kV接线图

但是，通过低抗进行无功补偿存在以下明显弊端：1.大规模无功功率穿越220kV主变，主变损耗增加，输送效率下降；2.无功大规模跨电压等级输送，违背“分层分区”原则[2]；3.占用宝贵的变电站空间资源，变电站无功调节能力减弱，存在较大安全隐患；4.电缆化远未结束，低抗补偿方式难以满足远期电网需求；5.低抗由于设备沉重，大部分部分变电站只能在一楼进行新建或改造，难以满足系统需求。

2发展方向

现有特高压、超高压电网通过高抗进行无功补偿方式是无功补偿的发展方向之一。若在220kV电缆长线路配置高抗具有以下明显的优势：1.高抗容量可灵活配置，满足大规模电缆化需求；2.无功就地补偿，减少网络损耗；3.高抗与线路同步投切，系统操作过电压、工频过电压明显改善；4.有利于电弧熄灭，提高了单相重合闸效率。但是，在220kV电缆长线路配置高抗也有其难点，高抗一般配置于220kV电缆线路末端，而现有220kV变电站没有为其预留空间，一旦增加高抗，势必扩大220kV变电站占地面积或者单独增设无功补偿站。

随着动态无功补偿装置的成熟与单位造价的下降，在110kV变电站配置适当规模的动态无功补偿装置成为无功补偿的另一发展方向。若在110kV变电站配置适当规模的动态无功补偿装置具有以下明显的优势：1.无功分散补偿，有效降低220kV变电站无功补偿压力；2.双向无功控制，电网无功不足时产生无功，无功过剩时吸收无功，无功、电压柔性调节，有利于电网安全稳定；3.现有变电站电容器位置均可直接改造，空间相对充裕；4.可与低压电抗器、电容器灵活搭配，在满足电网需求的同时有效控制成本。

3结论与建议

随着核心城市220kV电力电缆规模的不断扩大，如何补偿大量的无功功率是电网的难点之一[3]，现有通过220kV变电站低抗补偿的方式弊端较多，且难以适应大规划电缆化的需求。220kV电缆长线路配置高抗进行就地补偿、110kV变电站配置动态无功补偿装置，是电网无功补偿发展的主要方向。建议在部分220kV变电站设计方案中预留高抗位置，建议部分110kV变电站设计方案中根据动态无功补偿装置进行优化配置。

Reference

[1]国家电网公司.Q/GDW156-2006城市电力网规划设计导则[S].2006.

[2]国家电网公司.国家电网生［2004］435号国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则[S].2004.

[3]张清周.电力系统无功平衡中电力电缆规模的量化分析[J].海峡科技与产业,2016,6:117-118.

张清周（1985），男，工程师，从事电力系统前期规划、设计工作。

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-全文完-