电缆线路对110kV变电站无功补偿设计计算的影响

第３２卷第１期电力电容器与无功补偿

２０１１年２月ＰｏｗｅｒＣａｐａｃｉｔｏｒ＆ＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

Ｖ０１．３２Ｎｏ．１

Ｆｅｂ．２０１１．１３．

电缆线路对１１０ｋＶ变电站无功补偿设计计算的影响

车仁青１，刘凌波１，宗占谊１，付峰任２，曲燕燕３

（１．河南博慧方舟咨询发展有限公司，河南郑州４５００５２；

２．许昌供电公司，河南许昌４６１０００；３．河南电力试验研究院，河南郑州４５００５２）

摘要：依据经典无功补偿的计算方法，详细分析了电缆线路的充电功率对１１０ｋＶ变电站无功补偿设计计算的影响，给出了实际无功补偿算例分析，提出了电缆线路较长的１１０

站应减少并联电容器的容量。

ｋＶ变电

关键词：电缆线路；充电功率；无功补偿；并联电容器

中图分类号：ＴＭ７２６．４文献标识码：Ｂ文章编号：１６７４－１７５７（２０１１）０１－００１３－０３ｈｌｎ啦ｎ∞０ｆ

ＣａｂｌｅＬｉｎｅｓｔｏＲｅａｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＣｏｍｌ抡ｎｓａｆｉｏｎＤｅｓｉｇｎＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆ１１０ｋＶＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＣＨＥＲｅｎ—ｑｉｎ９１，ＬＩＵＬｉｎｇ－ｂ０１，ＺＨＯＮＧＺａｎ—ｙｉ‘，ＦＵ

Ｆｅｎｇ－ｒｅｎ２，ＱＵ

Ｙａｎ．ｙａｈ３

（１．ＨｅｎａｎＢｏｈｕｉＦａｎｇｚｈｏｕＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ；

２．ＸｕｃｈａｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｘｕｃｈａｎｇ４６１０００，Ｃｈｉｎａ；

３．ＨｅｎａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＴｅｓｔａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ）ｐｏｗｅｒ

ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ

ｒｅａｃ－

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃａｂｌｅｌｉｎｅ’Ｓｃｈａｒｇｉｎｇｐｏｗｅｒｔｏｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆ１１０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｂａｓｅｄｔｉｖｅ

ｏｎ

ｃｌａｓｓｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｐｏｗｅｒ

ｐｏｗｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｆａｃｔｕａｌｒｅａｃｔｉｖｅ

ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

ｉｓ

ｇｉｖｅｎ，ａｎｄ

ｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｔｈａｔｓｈｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｓｈｕｎｔｃａｐａｃｉｔｏｒ’Ｓｃａｐａｃｉｔｙｉｎ１１０ｋＶｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｌｏｎｇｅｒｌｉｎｅｉｓ

ｐｒｏｐｏｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅｌｉｎｅｓ；ｃｈａｒｇｉｎｇ

ｐｏｗｅｒ；ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｓｈｕｎｔ

ｃａｐａｃｉｔｏｒ

０引言

在城市高压输电网中，受供电线路走廊限制和土地资源的制约，城市负荷中心“ｏｋＶ变电站系统往往采用电力电缆替代架空线路。高压电缆线路产生容性无功功率，当这种容性充电功率达到一定数量时将会影响该站的无功补偿的设计和计算。然而在实践中，现有的无功补偿计算中往往忽略了电缆线路所产生的这种影响。ｌ并联电容器补偿

１．１补偿原则

配置技术原则》规定“３５～１１０ｋＶ变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，适当兼顾负荷侧的无功补偿。……并满足３５

１１０

ｋＶ～

ｋＶ主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数

不低于０．９５。”

１．２计算方法

根据最大负荷计算无功补偿容量：

假设最大负荷为Ｐ，功率因数为ｃｏｓ自ｏ，可计算补偿前负荷侧无功功率为

ｐ＝Ｐ・ｔａｍｐ（感性）

（１）

式（１）中，Ｐ为负荷侧等值有功负荷，ｋＷ；Ｑ为负荷侧等值无功负荷，ｋｖａｒ；ｃｏｓ妒为负荷侧等值功率

因数。

依据Ｑ／ＧＤＷ２１２－－２００８（电力系统无功补偿

收稿日期：２０１０－１０—１２

作者简介：车仁青（１９５９一），男，高级工程师，主要从事电力系统运行、设计工作。

万方数据

・１４・电力电容器与无功补偿

第３２卷

变压器损耗为

ＡＰ有功损耗＝Ｐ０＋Ｋ０酽ＰＫ（２）ＡＱ无功损耗＝Ｑｏ＋Ｋ伊２ＱＫ（感性）（３）

Ｑｏ≈－ｔｏ％ＳＮ，ＱＫ—ｕＫ％ｓＮ

式（２）一（３）中，Ｐ０为空载损耗，ｋＷ；秭为负载波动损耗系数；ＰＫ为额定负载损耗，ｋＷ；Ｑｏ为空载无功损耗，ｋｖａｒ；／ｏ％为变压器空载电流百分比；Ｓ。为变压器额定容量，ｋＶＡ；ＵＫ％为短路电压百分比沪为平均负载系数；ＱＫ为额定负载漏磁功率，ｋｖａｒ。

上式计算时各参数的选择条件…：１）取ＫＴ＝１．０５；

２）变压器平均负载系数对于农用变压器可取Ｊ８＝２０％，对于实行３班制的工业企业，可取Ｊ８

＝７５％。

计及主变压器的损耗，折算到高压侧的功率因数为

ｃｏｓｉｐ－而高褊∞万再面ｉ贡云矛

㈩∽’

假设负荷侧无功补偿容量为Ｑ。（容性），则

补偿后高压侧功率因数为

ｃ唧’２而Ｐ面篙箫Ｑ

￣／（

＋△Ｐ）２＋（

＋△Ｑ—

Ｑ㈤ｃ）２

２电缆充电功率对无功补偿设计计算的

影响

２．１输电线路的充电无功功率

由于电缆线路和架空线路在材料、物理结构以及敷设方式等方面存在很大差异，相对地，电缆线路比架空线路所产生的充电无功功率大得多，当这种充电功率达到一定数量时，就应该计及其影响。

电缆线路的充电无功功率与线路的线间电容成正比，与线路两端节点电压的平方成正比。单位长度不同截面积的交联聚乙烯（ＸＬＰＥ）电力电缆在不同电压下的充电容量见表１嵋１。

从表１可知，对１１０ｋＶ及以上电压等级的电

力电缆，其单位长度上的无功充电容量很大，对系

统电压和损耗影响也就较大。电力电缆较大的线间电容特性决定了其要产生较大的无功充电功率，这种无功充电功率影响着电缆线路及其电气邻近节点的电压运行水平控制。

万方数据

表１

交联聚乙烯绝缘电缆充电功率

Ｔａｂ．１

Ｃｈａｒｇｉｎｇｐｏｗｅｒｏｆｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄｐｏｌｙｅｔｈ，ｒｌｅｎｅｉｎｓｕｌａｔｅｄｃａｂｌｅｓ

２．２计及充电功率后的无功补偿计算

考虑到电缆线路充电功率的影响，假定高压侧电缆线路向接人变电站的充电容性无功功率为ＡＱ。。则高压侧的功率因数为

Ｐ＋＆Ｐ

ｃｏｓ啕ｏ＝—■＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝；

√（Ｐ＋ａＰ）２＋（Ｑ＋ＡＱ—ＡＱｃ）２

ｃ。叩，：＿＝＝＝；兰些竺＝＝；

补偿后高压侧功率因数为

√（Ｐ＋ｚｅ）２＋（ｑ＋ＡＱ—Ｑｃ—ＡＱｃ）２

２．３考核点设置

这里将无功补偿计算及功率因数的考核点前移至接有电缆线路的电源侧，以便更好地观察电

缆线路充电功率对无功补偿设计和计算的影响。

３实例分析

某城市１ｌＯｋＶ变电站，ｌ期１台主变容量均为５０

ＭＶＡ，１１０

ｋＶ均为电缆进线，出线ｌ回，主

网最大负荷３２ＭＷ，最小负荷率取０．６５，负荷功率因数取０．９５，１１０ｋＶ母线三相短路电流为

９．２７

ｋＡ，主变参数空载损耗Ｐｏ＝５０．５ｋＷ，额定

负载损耗Ｐ。＝１７４ｋＷ，变压器空载电流百分比，０％为１．０％，阻抗电压仉％＝１４，１１０ｋＶ，选择截面积８００ｍｍ２电缆，出线长度分别考虑１

ｋｍ、

３ｋｍ、５ｋｍ、７ｋｍ，从而分析充电功率对无功补偿

的影响。无功补偿量按主变容量的１５％考虑。

根据公式（２）一（３），代入主变参数可计算出主变有功损耗△Ｐ＝１５３．２７ｋＷ，无功损耗ＡＱ＝

４６３４．３８

ｋｖａｒ。具体计算结果见表２、表３。

由计算结果可知，当电缆长度大于３ｋｍ时，必须要考虑高压电缆对无功补偿设计的影响，应

适当地减少并联电容器无功补偿容量；当电缆长

度大于５ｋｍ时，可以考虑暂不加装电容器。

第１期・无功补偿・车仁青，等电缆线路对１１０ｋＶ变电站无功补偿设计计算的影响

・１５・

补掣嚣蕊两麓

表２大负荷方式下无功补偿

工程的实际情况（所在区域电网电压运行水平、

Ｔａｂ．２

Ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ

ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｔｈＪｉｇｈｌｏａｄｄｕｔｙ

功率因数（高压侧）

区域电网无功充裕程度等）将电缆线路的这种影

响加以考虑。参考文献：

［１］戈东方．电力工程设计手册［Ｍ］．北京：中国电力出

版社．２００８．

（上接第４页）

ｔｅｍｓ—Ｉ？ａｒｔ线路串补相比，中压串补的作用主要体现在末端电１５．２喇２电力系统用串联电容器第二部分：

ｌ：Ｇｅｎｅｒａｌ［Ｓ］．

［２］ＧＢ

６１

压的提升，而配电线路的线路电阻较大，阜新电网串联电容器组用保护设备［ｓ］．

水彰线电阻为０．２１ＩＶｋｍ，电抗为０．３９４ｌｌ／ｋｍ，即ＧＢ６１１５．２＿—２ｌＤ吆Ｓｅｒｉｅｓ

ｃａｐａｃｉｔｏｒｓｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙ耐即ｆ－Ｐ—

Ｐａｒｔ２：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｅｒｉｅｓ使串补容抗抵消掉全部的线路电抗，在线路电阻上ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｅａｐａｃｉｒｏｒ

ｂａｎ瓯ｓ］．

［３］弋东方，电力工程电气设计手册电气一次部分［Ｍ］，

仍将产生较大的电压损失，只有过补偿，才能增大北京：中国电力出版社，２００４．

弗兰蒂效应，保证末端电压有效地提升。而并联补［４］牛晓民，施围．超高压串联补偿输电线路过电压研究

偿恰恰消弱了弗兰蒂效应，使得串补的电压补偿效［Ｊ］．高压电器，１９９７，３３（６）：６－１１．

果降低。采用并联电抗器来增加串补电容的弗兰

ＮｉｕＸｉａｏ—ｒａｉｎ，Ｓｈｉ

Ｗｅｉ．Ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｏｆｓｅｒｉｅｓｃｏｍｐｅｎ－

蒂效应，可以提高电压补偿效果，从技术上是可行

ｓａｔｅｄＥＨＶｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ

ｌｉｎｅｓ［Ｊ］．ＨｉｇＩｌ

ＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａ－

的，且简单易行，可以通过工程实施进行验证。ｔｕｓ，１９９７，３３（６）：６－１１．

［５］黄跃明，有补偿的远距离输电线路特性研究［Ｊ］，华

参考文献：

东电力，２００３（５）：２３私．

［１］ＧＢ／Ｔ６１１５．１－２００８电力系统用串联电容器第一部

ＨＵＡＮＧＹａｏ．ｍｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

ｏｆｌｏｎｇｄｉｓ—

分：总则［ｓ］．

ｔｆｎｃｅ

ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｖｅ

ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ［Ｊ］．Ｅａｓｔ

ＧＢ／Ｔ６１１５．１—．２００８Ｓｅｒｉｅｓ

ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃ

ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ

ｆｏｒｐｏｗｅｒＰｏｗｅｒ。２００３（５）：２３－２４．

ｓｙｓ—

万方数据

电缆线路对110kV变电站无功补偿设计计算的影响

作者：作者单位：

车仁青， 刘凌波， 宗占谊， 付峰任， 曲燕燕， CHE Ren-qing， LIU Ling-bo， ZHONG Zan-yi ， FU Feng-ren， QU Yan-yan

车仁青,刘凌波,宗占谊,CHE Ren-qing,LIU Ling-bo,ZHONG Zan-yi(河南博慧方舟咨询发展有限公司,河南,郑州,450052)， 付峰任,FU Feng-ren(许昌供电公司,河南,许昌,461000)， 曲燕燕,QU Yan-yan(河南电力试验研究院,河南,郑州,450052)电力电容器与无功补偿

POWER CAPACITOR $ REACTIVE POWER COMPENSATION2011,32(1)6次

刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

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