110 kV單相電纜運(yùn)行分析及注意事項(xiàng)

余天生

摘 要：引用實(shí)際案例進(jìn)行了舉證，對(duì)110 kV單相電纜運(yùn)行方式進(jìn)行了探析，針對(duì)電纜線路運(yùn)行中出現(xiàn)的問題提出了解決方案和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：單相電纜；110 kV變電站；電纜通道；供電方式

中圖分類號(hào)：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.146

本文所舉例的110 kV變電站工程是其所在城市的重大工程之一，為莞惠城際的重要?jiǎng)恿χ矗捎昧藛蜗喙╇姺绞?，需要?duì)接入系統(tǒng)及電氣計(jì)算（短路電流、諧波）等問題進(jìn)行探討和研究。

1 工程概況

莞惠城軌起于穗莞深城際軌道交通東莞洪梅站，終點(diǎn)為惠州市惠州大道，線路全長約99.8 km，近期新建車站17個(gè)，速度目標(biāo)值為200 km /h。莞惠城際交通全線設(shè)3座牽引變電站，包括松山湖北站、瀝林站、客運(yùn)北站，其中，瀝林牽引站作為城際軌道交通試驗(yàn)段的供電電源。110 kV莞惠城際軌道交通客運(yùn)北牽引站送電工程考慮該供電區(qū)域內(nèi)受規(guī)劃限制較大，日后新建線行困難，同時(shí)，為了避免日后對(duì)人行道的重復(fù)開挖，本工程新建線路擬結(jié)合220 kV誠信站110 kV出線規(guī)模預(yù)留遠(yuǎn)期電纜通道。

2 接入系統(tǒng)方案分析

220 kV金源站（2×180 MVA）為惠城區(qū)北部重要的110 kV變電站電源點(diǎn)，主供110 kV電網(wǎng)。根據(jù)《惠州供電局2014年度35 kV及以上輸變電工程前期工作計(jì)劃》，2017-06建成投產(chǎn)220 kV誠信站。綜合考慮客運(yùn)北站近區(qū)電網(wǎng)情況以及對(duì)220 kV變電站供電能力的分析，2016年客運(yùn)北站附近可以考慮的接入點(diǎn)有110 kV金熱線、110 kV金北線烏石支線，到2017年后可考慮接入220 kV誠信站。接入系統(tǒng)方案包括以下4部分：①新建1回110 kV電纜線路T接110 kV金熱線；②新建1回110 kV電纜線路T接110 kV金北線烏石支線；③重新啟用110 kV烏石站金北線烏石支線間隔；④待220 kV江北站投產(chǎn)后，將原110 kV牽引站T接110 kV金北線烏石支線線路改接至誠信站。

220 kV誠信站投產(chǎn)后，客運(yùn)北站接入接線示意圖如圖1所示。

3 電氣計(jì)算

根據(jù)廣東珠三角城際軌道交通有限公司提供的資料，牽引站采用兩路獨(dú)立110 kV電源供電，并互為熱備用，即正常運(yùn)行時(shí)只有一回110 kV線路對(duì)牽引站供電。結(jié)合莞惠城際110 kV客運(yùn)北牽引站接入系統(tǒng)方案，對(duì)2016年夏大情況下，客運(yùn)北牽引站由金源站供電及誠信站投產(chǎn)后客運(yùn)北牽引站由誠信站供電兩種供電方式進(jìn)行了潮流計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：客運(yùn)北站投產(chǎn)年及遠(yuǎn)景年，客運(yùn)北牽引站所在網(wǎng)區(qū)系統(tǒng)潮流分布合理，無重載線路，各級(jí)母線電壓在投入合理的無功補(bǔ)償容量后，均能符合相關(guān)規(guī)程要求，具體如圖2所示。

4 短路電流計(jì)算

根據(jù)廣東電網(wǎng)公司對(duì)可研階段短路計(jì)算深度要求，對(duì)遠(yuǎn)景水平年2020年客運(yùn)北牽引變電站110 kV側(cè)的短路電流進(jìn)行了計(jì)算分析，以評(píng)價(jià)牽引變電站110 kV電壓側(cè)短路電流水平，并對(duì)變電站的設(shè)備選型提出建議。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

根據(jù)短路電流計(jì)算結(jié)果，客運(yùn)北牽引變電站110 kV側(cè)短路電流水平滿足規(guī)程要求。

5 穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)《東莞至惠州城際軌道交通松山湖北、客運(yùn)北牽引變電所供電方案（系統(tǒng)一次、二次部分）》審定版，經(jīng)過計(jì)算，在本接入系統(tǒng)方式下，莞惠城際客運(yùn)北牽引站近區(qū)電網(wǎng)任一回220 kV線路發(fā)生三相短路，規(guī)定時(shí)間內(nèi)切除故障線路，系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定。

6 負(fù)序計(jì)算與評(píng)估

根據(jù)國標(biāo)《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》（GB/T 15543—1995）的要求，電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡允許值為2%，短時(shí)不超過4%，接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶，引起該點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值一般為1.3%.作為電能質(zhì)量指標(biāo)的電壓不平衡度，在空間和時(shí)間上均處于動(dòng)態(tài)變化之中，從整體上體現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)特性，因此，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用95%概率大值作為衡量值。

根據(jù)中國電科院提供的《莞惠城際軌道交通接入系統(tǒng)負(fù)序和諧波問題研究》的計(jì)算結(jié)果，系統(tǒng)運(yùn)行在夏小方式，客運(yùn)北牽引站供電臂帶95%最大電流接入電網(wǎng)時(shí)，PCC點(diǎn)的負(fù)序電壓分量基本滿足單個(gè)用戶接入系統(tǒng)的要求，但當(dāng)客運(yùn)北牽引站由T接金熱線供電時(shí)，金源站負(fù)序電壓百分比超過1.3%限值，達(dá)到1.38%，未超過2%；客運(yùn)北牽引站供電臂帶瞬時(shí)最大電流接入電網(wǎng)時(shí)，PCC點(diǎn)的負(fù)序電壓分量基本滿足單個(gè)用戶接入系統(tǒng)的要求，但當(dāng)客運(yùn)北牽引站由T接金熱線供電時(shí)，金源站負(fù)序電壓百分比超過1.3%限值，達(dá)到1.38%，未超過2.6%，基本滿足國標(biāo)要求。

7 諧波計(jì)算與評(píng)估

根據(jù)國標(biāo)《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549—93）中的要求，公用110 kV電網(wǎng)公共連結(jié)點(diǎn)（PCC）的諧波電壓波畸變率不超過2%，公用110 kV電網(wǎng)公共連接點(diǎn)（PCC）的全部用戶向該點(diǎn)注入的諧波電流分量不應(yīng)超過規(guī)定的允許值。

根據(jù)中國電科院提供的《莞惠城際軌道交通接入系統(tǒng)負(fù)序和諧波問題研究》的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)客運(yùn)北牽引站由T接金熱線供電時(shí)，注入金源110 kV母線A相和B相的3次和5次諧波電流均超標(biāo)；客運(yùn)北牽引站接入220 kV江北站和金源站供電時(shí)，注入江北和金源110 kV母線A相和B相的3～19次諧波電流均超標(biāo)。

客運(yùn)北牽引站引起的諧波電壓總畸變率基本滿足國標(biāo)要求，僅接入金源站110 kV側(cè)母線的各相諧波電壓畸變率超過1.6%，達(dá)到2.48%.

針對(duì)上述諧波超標(biāo)問題，需考慮對(duì)客運(yùn)北牽引站諧波進(jìn)行治理，方案為增加3，5，7各次濾波支路，配置總?cè)萘繛?0 MVar的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。治理完成后，各次諧波電流基本可滿足要求，電壓波動(dòng)也能夠滿足國標(biāo)要求?？紤]到背景諧波和不平衡度的測試結(jié)果后，客運(yùn)北牽引站各方案的電壓不平衡度和諧波電壓畸變率均基本滿足國標(biāo)要求。

8 設(shè)計(jì)原則

110 kV莞惠城際軌道交通客運(yùn)北牽引站送電工程的主要設(shè)計(jì)原則包括以下4個(gè)：①按原設(shè)計(jì)主接線及平面布置結(jié)合《南方電網(wǎng)公司110～500 kV變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（V1.0版）》要求設(shè)計(jì)；②采用單相工頻（50 Hz）交流制、接觸網(wǎng)額定電壓為25 kV的牽引供電系統(tǒng)；③電氣化鐵路為一級(jí)負(fù)荷，新建牽引變電所由兩路獨(dú)立ll0 kV可靠電源供電，并互為熱備用，牽引變電所設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置；④新建牽引變電所牽引變壓器采用單相接線型式，固定備用方式，正常時(shí)一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕