李連全

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

南水北調(diào)中線邢石段35kV輸電線路無功補償

李連全

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

南水北調(diào)35kV輸電線路因線路中間電纜段較長，且正常運行時負荷很小，導致系統(tǒng)在正常運行時呈現(xiàn)明顯的容性狀態(tài)。為使該線路恢復到正常狀態(tài)，35kV供電系統(tǒng)中增設集中動態(tài)無功補償裝置和分散電抗器。

南水北調(diào)；35kV輸電線路；無功補償

1 概述

南水北調(diào)中線邢石段35kV輸電線路北沙河倒虹吸中心開關(guān)站電源引自元氏萬花220kV變電站，由該開關(guān)站通過35kV供電專線向本渠段上下游用電站點供電。

2 線路電容電流估算

本渠段沿線用電站點共計43處，分別為：北沙河倒虹吸中心開關(guān)站；午河渡槽進口、永安村分水閘2處聯(lián)絡開關(guān)站；小馬河倒虹吸出口、泜河渡槽進口、北沙河渠道倒虹吸、南新城分水閘4處斷路器開關(guān)站；負荷開關(guān)站27個；箱式變電站9座。

本渠段供電專網(wǎng)線路以各開關(guān)站為界，劃分6個供電區(qū)段，分別為：南大郭分水閘中心站至小馬河倒虹吸出口、小馬河倒虹吸出口至泜河渡槽進口、泜河渡槽進口至午河渡槽進口、午河渡槽進口至北沙河渠道倒虹吸中心開關(guān)站、北沙河渠道倒虹吸中心開關(guān)站至南新城分水閘、南新城分水閘至永安村分水閘。各區(qū)段線路長度及變壓器容量統(tǒng)計情況如表1。

表1 各區(qū)段線路長度及負荷統(tǒng)計

由于輸電線路交叉跨越工程穿越的需要，本渠段供電專網(wǎng)線路上采用了許多高壓動力電纜，而電纜線路相間及相對地間的電容遠遠大于架空線路的分布電容（通常為20～30倍）。在正常或單相接地時，有較大的電容電流流過線路。正常情況下線路電容電流的增大，將會引起線路末端電壓升高，造成分斷設備開合困難，容易引起諧振操作過電壓，還將造成供電負荷功率因數(shù)超前的非常情況。當發(fā)生單相接地故障時，接地電容電流也將大為增加，電弧不易熄滅，造成故障擴大。

電纜線路正常運行時線路始端的電容電流由相間電容電流及相對地電容電流兩部分組成。當線路出現(xiàn)單相接地時，流過接地點的單相接地電容電流等于3倍電源側(cè)網(wǎng)絡相對地電容電流。

YJV22-26/35 3×120mm2電纜的工作電容參數(shù)C= 0.16μF/km，其中每芯對中性點電容C等于3倍芯對芯電容Cx與每芯對地電容Cy之和，一般3Cx=Cy。3Cx+Cy=0.16μF/km，故Cy=0.08μF/km

（1）《電力工程電氣設計手冊》中電纜線路單相接地電容電流可由下式求出：

式中U為系統(tǒng)額定線電壓（kV）；ω為角頻率，等于2πf，f為額定頻率（Hz）；C為相對地電容（μF）。

（2）《工業(yè)與民用配電設計手冊》中電纜線路單相接地電容電流經(jīng)驗公式：

式中U為系統(tǒng)額定線電壓（kV）；S為電纜截面（mm2）。

按此經(jīng)驗公式估算，

借用已投運的南水北調(diào)中線應急供水工程京石段35kV線路實例數(shù)據(jù)對上述計算值進行驗證。京石段第一階段投運范圍確定為界河倒虹吸至三岔溝分水閘，其中涉及中易水中心開關(guān)站以及22座降壓站。經(jīng)2012年2月17日實測，中易水中心站總進線處無功功率讀數(shù)-0.0414，乘以電壓互感器及電流互感器變比后實際值-579.6kVar，無功電流-579.6/當時投運的架空線路47.7km，電纜線路長度8.27km。因架空線路電容電流較小，僅為同長度電纜線路的1/30，可略而不計，可認為正常運行時每公里電纜線路的電容電流等于9.56/8.27=1.15A，與相關(guān)廠家提供的電纜工作電容參數(shù)折算出的電容電流數(shù)值較為接近，可以采用。而按《工業(yè)與民用配電設計手冊》經(jīng)驗公式估算出的電纜線路的電容電流數(shù)值偏大，不宜采用。

3 補償容量估算

（1）正常情況。正常情況供電區(qū)間以北沙河中心站正常供電范圍為例，按上述實測的線路正常運行的始端電容電流估算補償感性無功補償容量。由表2可知，該站正常供電范圍內(nèi)電纜線路長度25.55km，配電變壓器總?cè)萘?290kVA。若分別取變壓器負荷同時系數(shù)為0.05、0.1、0.15，運行功率因數(shù)0.8，功率因數(shù)目標值0.92計算，該站應裝設感性無功補償容量為1738.46，1695.82，1653.18kVar，詳見表2。

因此北沙河中心站正常情況下的供電范圍內(nèi)總的補償容量：電纜長度25.55km。全線電纜的充電電流為1.15×25.55=29.38A，全線電纜的充電功率：考慮計算誤差和留有適當?shù)脑Ａ亢?，中心站SVG需要補償?shù)臒o功功率為2500Var。

（2）故障情況。故障情況下，北沙河中心站將擔負白馬河倒虹吸至永安村分水閘之間的供電任務，按上述實測的線路故障運行的始端電容電流估算補償感性無功補償容量。由表3可知，該站故障情況下供電范圍內(nèi)電纜線路長度31.03km，配電變壓器總?cè)萘?740VA。若分別取變壓器負荷同時系數(shù)為0.05、0.1、0.15，運行功率因數(shù)0.8，功率因數(shù)目標值0.92計算，該站應裝設感性無功補償容量為2101.57，2040.14，1978.71kVar，詳見表3。

因此北沙河中心站故障情況下的供電范圍內(nèi)總的補償容量：電纜長度31.03km。全線電纜的充電電流1.15×31.03=35.68A，全線電纜的充電功率：UI=1.732×35×35.68=2163kVar，考慮計算誤差和留有適當?shù)脑Ａ亢螅行恼維VG需要補償?shù)臒o功功率為3000kVar。

表2 （正常情況時）北沙河倒虹吸中心站補償感性無功補償容量估算

表3 （故障情況時）北沙河倒虹吸中心站補償感性無功補償容量估算

（3）采用中心站SVG集中調(diào)節(jié)，集中補償容量3000kVar，斷路器站電抗器分散補償?shù)姆绞竭M行補償。以在南新城分水閘母線裝設電抗器補償為例：南新城分水閘母線上的電抗器補償范圍是北沙河倒虹吸中心站至永安村分水閘，電纜長19.95km。廠家提供數(shù)據(jù)65kVar/km，則電抗器的補償容量：19.95×65= 1296.75kVar，考慮計算誤差和留有適當?shù)脑Ａ亢?，南新城分水閘電抗器需要補償?shù)臒o功功率1500kVar。

7 結(jié)語

中心站裝設了集中動態(tài)無功補償裝置，不管是在欠補償運行方式還是在過補償運行方式（借鑒鐵路系統(tǒng)經(jīng)驗，各段分散補償電抗器一般采取欠補償?shù)姆绞?，?jīng)理論計算最佳補償度為75%；但由于電抗器按一定容量等級劃分，因此補償度在50%～75%均為合理。欠補償?shù)牟糠钟芍行恼镜腟VG集中補償），均可保證輸變電設備及用電設備可靠運行。斷路器站固定電抗器補償及中心站動態(tài)SVG的設置，改善了線路無功分布，減少了電路損耗，避免了因線路輕載而造成的電力罰款。

［1］GB50055—2011，通用用電設備配電設計規(guī)范［S］.

［2］DL/T620—1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合［S］.

［3］GB/T50065—2011，交流電氣裝置的接地設計規(guī)范［S］.

［4］寇賢偉，趙履清.高速公路路燈系統(tǒng)無功倒送電網(wǎng)影響分析［J］.供用電，2011，28（5）：55-56.

Reactive Power Compensation of Xingtai to Shijiazhuang Region 35 kV Power Transmission Line in South-to-North Water Transfer Midline Project

LI Lian-quan
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower,Tianjin 300250，China）

35 kV power transmission line systems is obviously abnormal capacitive state because of long cable and small normal workload in the South-to-North water diversion project.In order to make the line returned to normal，centralized SVG and local reactor device must be used in 35kV power supply system.

the South-to-North water diversion project;35 kV power transmission line;reactive power compensation

TM714.3

B

1672-9900（2014）03-0055-03

2014-01-09

李連全（1981-），男（漢族），河北玉田人，工程師，主要從事水利水電設計工作，（Tel）13752591842。