城市配網(wǎng)改造下中壓直流配電網(wǎng)的供電能力分析

曹文遠(yuǎn)，韓民曉，謝文強(qiáng)，李　蕊

(1.新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實驗室(華北電力大學(xué))，北京　102206；2. 中國電力科學(xué)研究院，北京　100192)

0　引　言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各大城市用電負(fù)荷日益密集，我國的城市配電網(wǎng)正面臨著線路走廊緊張、供電容量不足、供電半徑較短等問題[1-5]。直流配電網(wǎng)以其有利于清潔能源的接入、提升供電容量、提高電能質(zhì)量以及降低配電網(wǎng)線路損耗等優(yōu)點(diǎn)，成為了國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)[6-10]。對城市現(xiàn)有交流配電網(wǎng)進(jìn)行改造，在當(dāng)前的配電網(wǎng)中引進(jìn)直流配電，甚至是構(gòu)建以直流為主的配電網(wǎng)，可有效地解決交流電網(wǎng)所面臨的諸多問題。

目前國內(nèi)外研究中壓直流配電網(wǎng)供電能力的文章較少。文獻(xiàn)[2]對單極對稱接線方式下直流配電網(wǎng)與交流配電網(wǎng)的供電能力進(jìn)行了比較分析，但其交直流電壓關(guān)系的建立只是簡單的基于運(yùn)行過程中線路承受的最大電壓，并未深入分析交直流線路能承受的操作過電壓水平；文獻(xiàn)[4]在電壓降和功率損耗約束條件下，建立模型分析了直流配電網(wǎng)的供電能力；文獻(xiàn)[11]分別對三線和兩線制直流配電網(wǎng)進(jìn)行了供電能力分析，并將其與交流配電網(wǎng)對比；文獻(xiàn)[12]對直流配電網(wǎng)的效率進(jìn)行分析，全面比較了交流配電網(wǎng)的線路損耗和變壓器損耗、直流配電網(wǎng)的線路損耗和換流器損耗的大小。目前尚未有文獻(xiàn)分析交直流線路的操作過電壓水平，并在此基礎(chǔ)上建立交直流電壓關(guān)系。也沒有文獻(xiàn)根據(jù)城市配電網(wǎng)改造的實際需要，對雙極三線制接線方式的直流配電網(wǎng)在正常運(yùn)行以及發(fā)生單極故障情況下的供電能力進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

本文推導(dǎo)出了雙極三線制接線方式的直流配電線路在正常運(yùn)行及發(fā)生單極故障時的供電能力的通用計算模型，并以常用中壓電纜YJV-300為例對交、直流配電網(wǎng)的供電能力進(jìn)行了比較分析。

例12：Mr. Oprea, we hereby inform you that death does exist. (狀態(tài))

1　交直流電壓關(guān)系的確定以及直流配電網(wǎng)接線方式的選取

1.1　直流電壓的確定

基于城市配電網(wǎng)改造的實際情況，本文假設(shè)交直流所用線路相同，即線路的絕緣水平一致。對同樣的絕緣，設(shè)直流的耐受電壓為Udw，交流的耐受電壓有效值為Uaw，交流的操作過電壓倍數(shù)為ka(標(biāo)幺值，以最高運(yùn)行相電壓的峰值為基準(zhǔn))，直流的操作過電壓倍數(shù)為kd，當(dāng)交直流所需的絕緣強(qiáng)度相等時，有

(1)

令

(2)

可得直流單極對地電壓與交流線電壓的關(guān)系為

UDC=kUAC

(3)

式中：UDC為直流單極對地電壓(直流額定電壓)；UAC為交流線電壓(交流額定線電壓)；k為直流單極對地電壓對交流線電壓可以提高的倍數(shù)。

驅(qū)動電動機(jī)所需軸功率P=FuV/0.85，滿載時P=2 240.5 kW，空載時P=220.8 kW。

直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時，直流電壓為UDC，此時直、交流供電容量之比為

對35～60kV及以下系統(tǒng)(電網(wǎng)中性點(diǎn)非直接接地)，我國有關(guān)規(guī)程進(jìn)行絕緣配合時計算用操作過電壓倍數(shù)：交流相對地的耐壓水平不低于4.0，相間耐壓水平為相對地過電壓的1.3～1.4倍；直流系統(tǒng)一般可將過電壓限制在額定電壓的1.5～1.7倍[13]。

每學(xué)年的人事安排，我都要認(rèn)真征求廣大教師的意見，在確保學(xué)校整體工作的基礎(chǔ)上，盡量滿足個人的工作愿望；在學(xué)校成長發(fā)展的各個階段，我都要通過各種形式和途徑，征求教師的合理建議并融入管理制度。青年教師需要成長，學(xué)校就為他們找?guī)煾?；骨干教師追求高層發(fā)展，我就為他們搭臺子。對那些默默無聞、腳踏實地工作的教師，我也給他們較大的工作空間，傳遞一份真切的信任。我認(rèn)為，真誠地尊重教師，不但是愛事業(yè)的體現(xiàn)，更是一種管理智慧。

線電壓損耗：

(4)

對單極對稱(偽雙極)及雙極(真雙極)接線方式，直流電壓與交流電壓之比：

(5)

電力架空線路不同接線方式下直流額定電壓與交流額定線電壓的比值關(guān)系如表1所示。

表1　不同接線方式下k的取值

1.2　接線方式的選取

直流配電網(wǎng)的典型接線方式有：單極不對稱接線方式、單極對稱接線方式、雙極雙線制接線方式和雙極三線制接線方式。

由于單極不對稱大地或海水回線接線方式時對接地極的材料、設(shè)置方式有較高要求，且會造成生態(tài)影響，單極不對稱金屬回線方式時采用兩回導(dǎo)體在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，所以實際過程中較少采用[14]。

可見，《辭源》的既有處理方式很明顯將“安劉1”與“安劉2”雜糅了在一起，此種處理方式所造成的結(jié)果便是典故詞語詞目的失收。

圖1　單極不對稱大地或海水回線接線方式

對于單極對稱接線方式，只要配電網(wǎng)中一端發(fā)生換流器或者線路故障，整個系統(tǒng)就無法運(yùn)行，可靠性較低。

對話教學(xué)的過程中，學(xué)生與學(xué)生之間的對話更能夠促進(jìn)新想法、新思維的產(chǎn)生，學(xué)生有更加廣闊的空間，自由、大膽地闡述自己觀點(diǎn)、見解，在溝通交流的過程中不斷碰撞，新思想不斷地由此生發(fā)，學(xué)生踴躍展現(xiàn)自己的所得，形成積極進(jìn)取的教學(xué)氛圍。對于小學(xué)生來說，他們正處于童年期，這個階段兒童對于學(xué)習(xí)的興趣比較濃厚，學(xué)習(xí)動機(jī)顯著。在對話學(xué)習(xí)中，他們在共同的學(xué)習(xí)活動中相互交流、相互幫助，不僅能夠養(yǎng)成合作的意識，而且掌握了語文學(xué)習(xí)的基本方法，獲得了對知識的理解。

圖2單極對稱接線方式

雙極接線方式在單極故障時能實現(xiàn)單極運(yùn)行，但雙極雙線制結(jié)構(gòu)在單極金屬性接地故障后正常極電壓會變?yōu)樵瓉淼?倍。

圖3　雙極雙線制接線方式

雙極三線制結(jié)構(gòu)不存在這個問題，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，故障極退出運(yùn)行，非故障極實現(xiàn)單極運(yùn)行。且在城市交流配電網(wǎng)改造中，雙極三線制結(jié)構(gòu)能更好地適應(yīng)現(xiàn)有的三相交流線路。

近年來，靖遠(yuǎn)縣大力支持貧困地區(qū)行業(yè)協(xié)會等專業(yè)化組織發(fā)展，幫助貧困農(nóng)民解決農(nóng)產(chǎn)品加工、儲運(yùn)保鮮、市場營銷等方面的難題，形成了“以農(nóng)興會、以會帶戶、優(yōu)勢互補(bǔ)、合作發(fā)展”的良好格局。靖遠(yuǎn)縣政府為加快中藥材產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，引導(dǎo)成立了一大批合作經(jīng)濟(jì)組織和大宗特色中藥材協(xié)會、枸杞產(chǎn)業(yè)協(xié)會，有效提升了中藥材社會化服務(wù)體系功能，為發(fā)展壯大“靖”字號中藥材品牌提供了有力支撐。

以上看到的所有這些例子使得D.17,1,5 pr.-1(保羅：《告示評注》第32卷)的斷言愈發(fā)清晰：受委任人有義務(wù)謹(jǐn)守所受委任的界限，否則，發(fā)生債務(wù)的不履行，并須承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。

圖4　雙極三線制接線方式

此外，由文獻(xiàn)[15]可知，雙極三線結(jié)構(gòu)的接線方式可擴(kuò)展為多端直流系統(tǒng)，使改造后的多端直流系統(tǒng)具有三極直流的擴(kuò)容能力，同時擁有雙極直流的易擴(kuò)展性(即免去三極MTDC的協(xié)調(diào)控制難度)。再者，文獻(xiàn)[16]對±500kV永富直流輸電工程的接線方式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)雙極三線制接線方式能滿足不平衡電流大于1 580 A的各種正?；虿徽＿\(yùn)行方式，并且除非出于節(jié)能降損考慮，運(yùn)行方式基本不受限制。綜上，本文考慮雙極三線制結(jié)構(gòu)的直流配電網(wǎng)接線方式，結(jié)合表1，k值和直流額定電壓選為

k=1.25

(6)

UDC=kUAC=1.25UAC

(7)

2　電壓損耗

配電網(wǎng)的供電能力指的是配電線路的供電距離以及可承載負(fù)荷多少的能力，可以用電壓損耗、功率損耗以及供電容量來表征配電網(wǎng)的供電能力。電壓損耗是指線路始、末兩端電壓的數(shù)值差(U1-U2)[17]。對交流線路，其單相電力線路模型如圖5所示。

圖5　單相電力線路模型圖

假定線路輸送功率P一定。設(shè)U2=U2∠0°(參考電壓)，則在線路阻抗Z上的電壓降落為

(8)

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，由式(20)有

(9)

于是有

(10)

其中ΔU是相電壓降落的縱分量，δU是相電壓降落的橫分量。電壓相量圖如圖2所示。

圖6　電壓相量圖

對于110kV及以下的電力網(wǎng)，δU對電壓降落的影響不大，可忽略不計。因而相電壓損耗可表示為

(11)

(12)

所以交流電壓損耗率為

(13)

式中：P為線路輸送功率；ΔUAC為交流電壓損耗；ΔUAC%為交流電壓損耗率；φ為負(fù)載的功率因數(shù)角；rAC為線路單位長度交流電阻；x為線路單位長度電抗；l為線路長度。

2.1　直流系統(tǒng)正常運(yùn)行

對于雙極三線制結(jié)構(gòu)的直流配電網(wǎng)，在配送的功率P與交流配電網(wǎng)相同時，直流線路的電壓損耗：

(14)

直流電壓損耗率：

伊泰普水電站當(dāng)時初步選定的單機(jī)容量為700 MW，對其向上取700的倍數(shù)，分別得到12 600 MW和14 000 MW。所以伊泰普水電站的初期(1991年)裝機(jī)容量為12 600 MW，并預(yù)留了擴(kuò)建2臺700 MW機(jī)組的機(jī)坑。到2007年伊泰普水電站總裝機(jī)容量從12 600 MW增加到14 000 MW，年發(fā)電量為900億kW·h。該數(shù)據(jù)與表2中數(shù)據(jù)基本一致，驗證了該方法的可靠性。

(15)

綜上，直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時，直、交流配電網(wǎng)的電壓損耗率之比為

(16)

以常見的單芯中壓電纜YJV-300為例，對交、直流配電網(wǎng)的電壓損耗進(jìn)行比較。對于YJV-300，單位長度直流電阻rDC=0.060 1 Ω/km，單位長度交流電阻rAC=0.079 7 Ω/km，單位長度電抗x=0.085 8 Ω/km。取cosφ=0.9，則有

(17)

在配送功率相同的情況下，中壓直流配電網(wǎng)的電壓損耗只有中壓交流配電網(wǎng)電壓損耗的15.86%。由此可見，中壓直流配電網(wǎng)可以顯著減小線路的電壓損耗。

2.2　直流系統(tǒng)單極故障

(18)

電流經(jīng)過中性線回流時也會有電壓損耗，所以直流電壓損耗為

(19)

單極故障時的輸送電壓只是單極對地電壓UDC，所以直流電壓損耗率：

(20)

綜上，單極故障時，直、交流配電網(wǎng)的電壓損耗率之比為

(21)

直流配電網(wǎng)正常運(yùn)行時，電流通過在正負(fù)極線路間流動，兩回流電流大小一致，方向相反，中性線實際電流很小，可以忽略。此時功率損耗：

中壓直、交流配電網(wǎng)的電壓損耗率之比與負(fù)載功率因數(shù)的關(guān)系如圖7所示。

日常要加強(qiáng)飼養(yǎng)管理，科學(xué)配制日糧，確保日糧中各個營養(yǎng)元素配比科學(xué)，逐漸改變單一飼喂飼料的飼養(yǎng)模式，增強(qiáng)牛體質(zhì)，及時發(fā)現(xiàn)患病牛，采取措施進(jìn)行對癥治療。另外，為牛群提供充足的清潔飲用水，在冬春季節(jié)應(yīng)該注意增添容易消化的青綠多汁飼料，或投喂青干草，牛群禁食發(fā)霉變質(zhì)的飼料。同時還要確保牛舍布局合理，強(qiáng)化牛舍通風(fēng)換氣，做好牛舍環(huán)境衛(wèi)生，定期消毒，確保圈舍清潔干燥衛(wèi)生。在選用上述中藥進(jìn)行治療時一定要耐心，對于病情較為嚴(yán)重的患病?？赡苤委熤芷谳^長，多數(shù)病例在治療時由于中藥劑量較大，使用次數(shù)較多，會出現(xiàn)腹瀉癥狀，這是患病牛胃部內(nèi)容物排出過程，禁止使用止瀉劑，待內(nèi)容物排干凈后，患病牛腹瀉癥狀就會停止。

圖7　直流、交流配電網(wǎng)的電壓損耗率之比

由圖7可知，直流配電系統(tǒng)無論是正常運(yùn)行還是發(fā)生單極短路故障時，直流線路的電壓損耗率始終低于交流配電線路的電壓損耗率。即使當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)等于1時，直流線路正常運(yùn)行時的電壓損耗率是交流線路電壓損耗率的24%，單極運(yùn)行時也只有交流線路電壓損耗率的48%。

3　功率損耗

對于三相三線制的交流配電網(wǎng)，其線路上的功率損耗：

(22)

交流配電網(wǎng)功率損耗率：

(23)

3.1　直流系統(tǒng)正常運(yùn)行

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，中壓直流配電網(wǎng)的電壓損耗率是中壓交流配電網(wǎng)電壓損耗率的31.72%。此時中壓直流配電網(wǎng)在降低電壓損耗方面也有較大的優(yōu)勢。

(24)

直流配網(wǎng)功率損耗率：

(25)

直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時，直、交流配電網(wǎng)功率損耗率比為

(26)

在不考慮電壓損耗和功率損耗約束的情況下，中壓直流配電網(wǎng)的供電容量明顯高于交流配電網(wǎng)。

(27)

在配送功率相同的情況下，中壓直流配電網(wǎng)的線路功率損耗只有中壓交流配電網(wǎng)線路功率損耗的19.55%。

中壓直流配電網(wǎng)正常運(yùn)行時，其功率損耗率與直流配電網(wǎng)功率損耗率之比同負(fù)載功率因數(shù)及線路單位長度交、直流電阻比的關(guān)系如圖8所示。

圖8　直、交流功率損耗率之比(正常運(yùn)行)

由圖8可知，當(dāng)直流配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時，線路的功率損耗率遠(yuǎn)低于交流配電線路的功率損耗率，且隨著功率因數(shù)的減小和線路單位長度交、直流電阻比的增大，直、交流功率損耗率之比快速減小。

3.2　直流系統(tǒng)單極故障

雙極三線制接線方式直流配電網(wǎng)單極故障時，因為電流通過中性線回流，所以仍有兩條直流線路上會有功率損耗，此時直流配電網(wǎng)功率損耗：

(28)

(29)

以YJV-300為例，直流系統(tǒng)單極故障時，交、直流配電網(wǎng)功率損耗率比：

(30)

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，中壓直流配電網(wǎng)的線路功率損耗率是中壓交流配電網(wǎng)線路功率損耗率的39.10%。此時中壓直流配電網(wǎng)也能顯著降低線路的功率損耗。

中壓直流配電網(wǎng)發(fā)生單極故障時，其功率損耗率與直流配電網(wǎng)功率損耗率之比與負(fù)載功率因數(shù)及線路單位長度交、直流電阻比的關(guān)系如圖9所示。

圖9　直、交流功率損耗率之比(發(fā)生單極故障)

由圖9可知，直流配電系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，雖然直流線路的功率損耗相對于系統(tǒng)正常運(yùn)行時增加了1倍，但仍低于交流線路的功率損耗。

4　供電容量

當(dāng)配電網(wǎng)的配電距離較小時，電壓損耗不會成為供電容量的制約因素，此時供電容量由供電電流直接決定。當(dāng)配電網(wǎng)的配電距離超過某一范圍時，對電壓損耗的要求開始約束配電網(wǎng)的最大供電容量?？紤]經(jīng)濟(jì)性的要求，線路的功率損耗也可能成為配電網(wǎng)供電容量的制約因素。本節(jié)將對此3種情況下的直流配電網(wǎng)供電容量進(jìn)行分析。

4.1　不考慮電壓損耗和功率損耗約束

4.1.1直流系統(tǒng)正常運(yùn)行

CT檢查能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)、心血管、腹腔臟器、盆腔器官、骨與關(guān)節(jié)等病變部位進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷,但是臨床醫(yī)師仍需掌握好CT檢查的適應(yīng)癥與禁忌癥,并做好相關(guān)防護(hù)措施,最大限度減少受檢者的損害。

不考慮電壓損耗和功率損耗約束時，供電容量由供電電流直接決定。采用相同電纜時，線路長期運(yùn)行的溫度限制相同，其最大載流量也相同，即有

——北京市海淀區(qū)委常委、區(qū)紀(jì)委書記、區(qū)監(jiān)委主任肖韻竹認(rèn)為，防止和杜絕以權(quán)謀私現(xiàn)象發(fā)生，必須按照規(guī)定及時公開有關(guān)信息，把監(jiān)督管理責(zé)任落實到每個環(huán)節(jié)、每個人，加大監(jiān)督檢查力度，豐富監(jiān)督形式，暢通群眾舉報渠道，讓黨員干部在監(jiān)督和約束下工作。（《中國紀(jì)檢監(jiān)察報》11月16日）

IDC=IAC

(31)

因目前我國城市配電網(wǎng)中仍以架空線路為主，所以下面對架空交流線路改造成直流線路后的耐壓水平進(jìn)行分析，從而確定其額定直流電壓。

(32)

由前文可知k=1.25，取cosφ=0.9，則

(33)

仍以YJV-300為例，

因此，我們要注重對學(xué)生預(yù)習(xí)指導(dǎo)，加強(qiáng)預(yù)習(xí)訓(xùn)練。訓(xùn)練的方法是，可從布置一些能模仿公式、定理的簡單問題開始，使學(xué)生逐步嘗到甜頭，從而激發(fā)學(xué)生預(yù)習(xí)的興趣。待學(xué)生有了一定的預(yù)習(xí)能力后，再布置一些稍難的題目，最后過渡到不布置預(yù)習(xí)提綱學(xué)生便能自覺預(yù)習(xí)，能提出不理解的問題，為學(xué)習(xí)新課知識打下基礎(chǔ)。

4.1.2直流系統(tǒng)單極故障

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時,由以上分析知，其傳輸?shù)碾娏鞔笮〔]有發(fā)生變化，但是其電壓由原來的±UDC變?yōu)閁DC，所以此時直、交流系統(tǒng)的供電容量之比為

(34)

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，中壓直流配電網(wǎng)的最大供電容量略小于交流配電網(wǎng)的最大供電容量。

4.2　考慮電壓損耗

4.2.1直流系統(tǒng)正常運(yùn)行

當(dāng)配電網(wǎng)的配電距離超過某一范圍時，對電壓損耗的要求開始約束配電網(wǎng)的最大供電容量。對于交流線路，中壓配網(wǎng)三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%[18]。相應(yīng)的，本文取直流電壓允許偏差為直流額定電壓的±7%，則由式(13)和式(15)得

(35)

(36)

(37)

仍以常見的單芯中壓電纜YJV-300為例，則有

(38)

在考慮電壓損耗約束的情況下，中壓直流配電網(wǎng)能顯著提高配電網(wǎng)的供電容量。

4.2.2直流系統(tǒng)單極故障

令

(39)

(40)

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，在考慮電壓損耗約束的情況下，中壓直流配電網(wǎng)的最大供電容量仍比交流配電網(wǎng)大。

注：此為(當(dāng)作“謂”)燕太子恨于秦王無窮，猶如易水之聲也。夫勇士者，懷須其智，先立其功，荊軻雖決裂之心，臨事因循，豈不勞而無功者也。[10]

考慮電壓損耗約束時，直、交流配電網(wǎng)供電容量之比與功率因數(shù)的關(guān)系如圖10所示。

圖10　電壓損耗約束下的直、交流配電網(wǎng)供電容量之比

由圖10可知，當(dāng)直流配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時，直流線路的供電容量始終高于交流配電線路的供電容量。當(dāng)直流配電系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，即使是在交流負(fù)載功率因數(shù)接近1的情況下，其供電容量也是交流配電線路的2倍。

4.3　 考慮功率損耗

4.3.1直流系統(tǒng)正常運(yùn)行

雖然交流系統(tǒng)對線路的功率損耗沒有明確的要求，但是考慮經(jīng)濟(jì)性的要求，線路的功率損耗不能太大。當(dāng)以線路功率損耗作為約束條件計算時，根據(jù)經(jīng)驗值，選擇功率損耗為3%[4]，根據(jù)式(23)和式(25)有

(41)

(42)

(43)

在考慮線路功率損耗約束的情況下，中壓直流配電網(wǎng)能明顯提高配電網(wǎng)的供電容量。

考慮功率損耗約束，中壓直流配電網(wǎng)正常運(yùn)行時，其供電容量與負(fù)載功率因數(shù)及線路單位長度交、直流電阻比的關(guān)系如圖11所示。

圖11　功率損耗約束下的直、交流配電網(wǎng)供電容量之比(正常運(yùn)行)

由圖11可知，考慮功率損耗約束，當(dāng)直流配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時，直流線路的供電容量始終高于交流配電線路的供電容量。且隨著功率因數(shù)的減小和線路單位長度交、直流電阻比的增大，直、交流供電能力之比快速增大。

4.3.2直流系統(tǒng)單極故障

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，由式(29)有

(44)

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當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生單極故障時，在考慮線路功率損耗約束的情況下，中壓直流配電網(wǎng)的優(yōu)勢仍很明顯。

考慮功率損耗約束，中壓直流配電網(wǎng)發(fā)生單極故障時，其供電容量與負(fù)載功率因數(shù)及線路單位長度交、直流電阻比的關(guān)系如圖12所示。

圖12　功率損耗約束下的直、交流配電網(wǎng)供電容量之比(發(fā)生單極故障)

由圖12可知，考慮功率損耗約束，當(dāng)直流配電發(fā)生單極故障時，直流線路的供電容量仍始終高于交流線路的供電容量。

5　算例分析

由于在2、3、4節(jié)已經(jīng)以常見的單芯中壓電纜YJV-300為例，對中壓交直流配電網(wǎng)的電壓損耗、功率損耗以及供電能力分別進(jìn)行了對比分析，所以本節(jié)將對2、3、4節(jié)中計算所得的中壓交直流配電網(wǎng)的供電能力情況進(jìn)行統(tǒng)一的列表展示，不再進(jìn)行額外的算例分析。中壓交直流配電網(wǎng)的供電能力情況如表2所示。

表2　中壓交、直流配電網(wǎng)供電能力比較情況

注:以交流配電網(wǎng)各指標(biāo)值為參考值

由表2可知，交直流線路的最大載流量相同且直流配網(wǎng)發(fā)生單極故障時，中壓直流配電網(wǎng)的供電容量小于中壓交流配電網(wǎng)(是交流配電網(wǎng)的0.801 9倍)，除此之外，中壓直流配電網(wǎng)的供電能力都顯著優(yōu)于中壓交流配電網(wǎng)的供電能力。

6　結(jié)束語

本文首先考慮交直流線路的過電壓水平，確定了交直流配電網(wǎng)額定電壓的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上對中壓交、直流配電網(wǎng)的供電能力進(jìn)行了理論推導(dǎo)，建立了交、直流配電網(wǎng)供電能力的通用模型。以常見的單芯中壓電纜YJV-300為例，對中壓交、直流配電網(wǎng)的電壓損耗、功率損耗以及供電容量進(jìn)行了比較分析，得出了中壓直流配電網(wǎng)的供電能力整體顯著優(yōu)于中壓交流配電網(wǎng)的結(jié)論。此外，中壓直流配電網(wǎng)發(fā)生單極故障時，分析發(fā)現(xiàn)其供電能力相對于交流配電網(wǎng)而言也有一定的優(yōu)勢。

[1]胡尊張，艾欣. 配電網(wǎng)供電能力計算研究[J]. 現(xiàn)代電力，2006(3)：16-20.

[2]裘鵬，陸翌，黃曉明，等. 中壓交、直流配網(wǎng)供電能力比較[J]. 電力與能源，2015(2)：183-188.

[3]盛萬興，李蕊，李躍，等. 直流配電電壓等級序列與典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)初探[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報，2016(13)：3391-3403,3358.

[4]劉自發(fā)，李韋姝，韋濤，等. 直流配網(wǎng)線路供電能力分析[J]. 電力建設(shè)，2014(7)：80-85.

[5]韓民曉，陳宇，王皓界. 直流配電系統(tǒng)電壓偏差限值的研究[J].大功率變流技術(shù)，2016(3)：1-5.

[6]Stieneker M and De Doncker R W. Medium-voltage DC distribution grids in urban areas[C]// 2016 IEEE 7th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG)， Vancouver， BC， 2016:1-7.

[7]崔福博，郭劍波，荊平，等. 直流配電技術(shù)綜述(英文)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014(3)：556-564.

[8]孫鵬飛，賀春光，邵華，等. 直流配電網(wǎng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電力自動化設(shè)備，2016(6)：64-73.

[9]李夢漁. 基于改進(jìn)層次分析法的交、直流配電網(wǎng)綜合評估[D].北京:華北電力大學(xué)，2015.

[10]鄭歡. 柔性直流配電網(wǎng)的若干問題研究[D].杭州:浙江大學(xué)，2014.

[11]Borioli E， Brenna M， Faranda R et al. Comparison between the electrical capabilities of the cables used in LV AC and DC power lines[C]// 2004 11th International Conference on Harmonics and Quality of Power (IEEE Cat. No.04EX951)， 2004:408-413.

[12]Nilsson D， Sannino A. Efficiency analysis of low-and medium-voltage DC distribution systems[C]// Power Engineering Society General Meeting. IEEE Xplore， 2004,2：2315-2321.

[13]電機(jī)工程手冊編輯委員會. 電機(jī)工程手冊[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.

[14]韓民曉，文俊，徐永海. 高壓直流輸電原理與運(yùn)行[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 2009.

[15]許烽，徐政. 基于三線雙極結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展式多端直流系統(tǒng)建模與特性分析[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2014(13)：145-152.

[16]吳子怡，周唯. ±500kV永富直流輸電工程分極送電接地方案造價分析[J]. 四川電力技術(shù)，2014(6)：32-35.

[17]李庚銀，栗然，楊淑英. 電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 2011.

[18]GB 12325 1990. 電能質(zhì)量供電電壓允許偏差[S]. 1990.