城区110kV电缆线路末端较优无功补偿容量的计算

国家、内蒙古电力调度控制中心研究人员张宇泽、江西伟等，在2019年第二期《电气技术》杂志上，利用趋势计算推导城市110kV电缆线路损坏数学公式，建立较低线路损坏110kV电缆线路终端较佳无功补偿能力数学模型。

采用PSASP仿真计算，验证了该模型的正确性，并给出了较常见的YJLW03-1×为了为城市供电企业减少损失提供参考，800型110kV电缆线路在不同长度、不同负载率下的终端较佳无功补偿容量值。

为了节约土地资源，保持城市美观，我国城市110kV架空线路逐渐被电缆线路取代，城市110kV电网电缆化率越来越高。以天津市西电网为例，新投城区110kV线路均为全线电缆线路。电缆线路故障率低，供电可靠性高，对周围环境影响小，但其对地电容器是架空线路的几十倍，充电功率远大于相同电压等级和长度的架空线路，线路运行时无法向上级220kV电网反转，增加电网损坏。

天津市西电网城区110kV电缆线路12条，平均负荷率仅为4.3%，其中夏季负荷较大的110kV南牵线和侯梨线较高负荷率仅为15.9%和17.1%。如果不控制线路的无功功率，线路开始端会出现大量的无功功率转移问题。许多专家学者对电缆线路和含电缆线路电网的无功补偿问题进行了一系列研究。

文献[5]研究了舟山电网蓬莱供区海底110kV电缆线路充电功率对2016年春节低负荷时期无功平衡的影响，确定了蓬莱供区电抗器配置容量的需求。文献[6]分析了110kV电缆线路充电功率对温州电网小负荷模式下电网无功平衡的影响。结论是，110kV电缆较多的220kV变电站应在低压侧配置电抗器；110kV变电站还应考虑增加电抗器或静态无功补偿器（static var compensator, SVC）当地补偿电缆线路的充电功率，在小负荷下提高220kV及以下变电站的功率因数。

文献[7]建议在大规模使用电缆线路的220kV及以下电网中，以“电厂平均功率因数”为指标，评价电网在不同运行模式下是否具有足够的感性无功容量，指标值为0.95(迟相)～0.98(迟相)表明系统无功平衡较好；当值超过0.98(迟相)甚至进相运行时，表明系统感性无功容量不足。

文献[8]提出了电网无功调节平衡层的概念，提出了基于全电缆高压（110kV）配电网无功趋势特性的高压配电网无功补偿方法，确定了感性无功经济补偿能力和各补偿点的位置和类型，有效提高了高压配电网的电压质量。

以上文献从提高电网功率因数和提高电压质量两个角度，讨论了包含110kV电缆线路电网安装感性无功补偿装置的必要性，并提出了在电网建设阶段确定感性无功补偿容量和分布位置的指导方法，但没有提出110kV电缆线路在不同负载率下较低线损失的较佳无功补偿容量。

本文首先利用趋势计算推导出了城市110kV电缆线路损坏的数学公式，建立了城市110kV电缆线路末端较佳无功补偿容量的数学模型；然后使用PSASP模拟计算来验证模型的正确性，并给出了较常见的YJLW03-1×800型110kV电缆线路在不同长度和负载下的终端较佳无功补偿容量值，为城市供电企业减少损失提供参考。

图1 110kV电缆线路接线图

本文利用趋势计算推导了城市110kV电缆线路损坏的数学公式，建立了城市110kV电缆线路末端较佳无功补偿容量的数学模型。通过PSASP仿真计算验证了该模型的正确性，并给出了较常见的YJLW03-1×较佳无功补偿容量值为800型110kV电缆线路在不同长度和负载率下的末端，并得出以下结论。

1）YJLW03-1×无论负载率如何，800型110kV电缆线路末端消耗适当的感性无功功率都有利于减少线路损坏。

2）在相同负载率下，电缆线路末端的较佳无功补偿容量与线路长度成正比，而同一长度的较佳无功补偿容量与负载率变化的关系几乎呈二次曲线。

随着供电企业对精益管理的日益追求，在保证良好电能质量的前提下，尽可能减少网络损坏的重要性日益提高。本文提供了110kV电缆线路末端较佳无功补偿容量的数学模型和YJLW03-1×800型110kV电缆线路，在不同长度和负载下的终端较佳无功补偿容量值，对城市供电企业减少损失具有指导意义。