龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
电力系统无功平衡中电力电缆规模的量化分析
作者：张清周 赵璞 王文香
来源：《海峡科技与产业》2016年第06期
摘 要：随着核心城市对城市景观要求的不断提高，电力电缆的使用日益广泛。由于电力电缆的充电功率较大，无功补偿的量化分析越发重要。本文以220kV环状或链状接线为模型，结合温州电网运行现状，简要阐明了电力电缆规模的计算方式。 关键词：电力系统；电力电缆；无功平衡；充电功率0 引言
随着社会经济的不断发展，核心城市对城市景观的要求不断提高，电力电缆的使用日益广泛。但是由于电缆线路产生的无功功率较大，如不能较为妥善的处理，将会严重影响电网的供电质量和运行安全。为更好地利用和调节电缆线路产生的无功功率，一般在电网中装设一定容量的感性无功补偿设备，以补偿电网低负荷运行方式时电缆线路产生的多余无功功率。对于电力前期、规划、设计等工作人员而言，了解无功平衡的边界条件，简要计算电力电缆的规模是十分必要的。 1 边界条件
对于500kV及以上的变电站，在线路上一般配置高压并联电抗器（简称高抗），变压器低压侧配置低压并联电抗器（简称低抗）；高抗和低抗主要用于限制工频过电压和消纳系统过剩无功功率[1]。一般每台主变配置无功补充装置4组。
对于220kV变电站，一般在变压器低压侧设置并联电抗器，用于调节母线电压，抵消过剩无功功率；220kV电缆产生的无功功率只能穿过500kV、220kV主变，由低抗抵消或负荷消纳[2]。一般每台主变配置无功补充装置2～4组。
对于110kV变电站，一般仅配置并联电容器，用于控制功率因数；在温州尚未有配置并联电抗器的情况。一般每台主变配置无功补充装置2组。2015年2月20日（大年初二），从温州市核心区某110kV变电站3#主变无功波动情况来看，节假日低负荷时，110kV变电站主变及负荷消耗或上送的无功功率较小，不足0.3MVar，如图1所示。
依据《城市电力网规划设计导则》、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》等规范，并考虑电网的安全运行，因计算需求，文章做以下假设：500kV变电站站内无功补偿设备仅用于调节系统电压，不参与局部无功平衡；220kV变电站站内无功补充容量均为并联电抗器，不配置并联电容器；110kV变电站不配置并联电抗器，节假日低负荷时，110kV变电站主变下载或上送的无功功率为0MVar。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
2 计算方法
由于节假日轻负荷时，电力电缆产生的无功功率对系统的影响最为严重，此时的计算结果决定了电力电缆长度的多少。因220kV变电站均为环状或链状接线，此处以环或链为单位，计算本环或本链内的电力电缆最大建设规模。220kV变电站可补偿充电功率为本环或本链所有220kV变电站的电抗器容量之和，其计算过程如（1）式所示： Q0= Q1+Q2+……+QN （1）
式中：Q0—本环或本链可补充充电功率总容量，MVar；N—本环或本链220kV变电站数量，座；Q1、Q2、……、QN—各站电抗器总容量，MVar。
220kV电缆产生的充电功率即为本环或本链所有220kV电缆产生充电功率之和，其计算过程如（2）式所示：
Q220=QL1+QL2+……QLX =k1×（L1+L2+……+LX） （2）
式中Q220—220kV电缆产生的充电功率之和，MVar；X—本环或本链220kV电缆条数，座；QL1、QL2、……、QLX—各条220kV电缆产生的充电功率，MVar；k1—单位220kV电缆所产生的充电功率，本文取3.8MVar/km；L1、L2、……、LX—各条220kV电缆长度，km。