110 kV单相电缆运行分析及注意事项

余天生

摘 要：引用实际案例进行了举证，对110 kV单相电缆运行方式进行了探析，针对电缆线路运行中出现的问题提出了解决方案和注意事项。

关键词：单相电缆；110 kV变电站；电缆通道；供电方式

中图分类号：TM755 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.146

本文所举例的110 kV变电站工程是其所在城市的重大工程之一，为莞惠城际的重要动力之源，采用了单相供电方式，需要对接入系统及电气计算（短路电流、谐波）等问题进行探讨和研究。

1 工程概况

莞惠城轨起于穗莞深城际轨道交通东莞洪梅站，终点为惠州市惠州大道，线路全长约99.8 km，近期新建车站17个，速度目标值为200 km /h。莞惠城际交通全线设3座牵引变电站，包括松山湖北站、沥林站、客运北站，其中，沥林牵引站作为城际轨道交通试验段的供电电源。110 kV莞惠城际轨道交通客运北牵引站送电工程考虑该供电区域内受规划限制较大，日后新建线行困难，同时，为了避免日后对人行道的重复开挖，本工程新建线路拟结合220 kV诚信站110 kV出线规模预留远期电缆通道。

2 接入系统方案分析

220 kV金源站（2×180 MVA）为惠城区北部重要的110 kV变电站电源点，主供110 kV电网。根据《惠州供电局2014年度35 kV及以上输变电工程前期工作计划》，2017-06建成投产220 kV诚信站。综合考虑客运北站近区电网情况以及对220 kV变电站供电能力的分析，2016年客运北站附近可以考虑的接入点有110 kV金热线、110 kV金北线乌石支线，到2017年后可考虑接入220 kV诚信站。接入系统方案包括以下4部分：①新建1回110 kV电缆线路T接110 kV金热线；②新建1回110 kV电缆线路T接110 kV金北线乌石支线；③重新启用110 kV乌石站金北线乌石支线间隔；④待220 kV江北站投产后，将原110 kV牵引站T接110 kV金北线乌石支线线路改接至诚信站。

220 kV诚信站投产后，客运北站接入接线示意图如图1所示。

3 电气计算

根据广东珠三角城际轨道交通有限公司提供的资料，牵引站采用两路独立110 kV電源供电，并互为热备用，即正常运行时只有一回110 kV线路对牵引站供电。结合莞惠城际110 kV客运北牵引站接入系统方案，对2016年夏大情况下，客运北牵引站由金源站供电及诚信站投产后客运北牵引站由诚信站供电两种供电方式进行了潮流计算，计算结果如下：客运北站投产年及远景年，客运北牵引站所在网区系统潮流分布合理，无重载线路，各级母线电压在投入合理的无功补偿容量后，均能符合相关规程要求，具体如图2所示。

4 短路电流计算

根据广东电网公司对可研阶段短路计算深度要求，对远景水平年2020年客运北牵引变电站110 kV侧的短路电流进行了计算分析，以评价牵引变电站110 kV电压侧短路电流水平，并对变电站的设备选型提出建议。计算结果如表1所示。

根据短路电流计算结果，客运北牵引变电站110 kV侧短路电流水平满足规程要求。

5 稳定计算

根据《东莞至惠州城际轨道交通松山湖北、客运北牵引变电所供电方案（系统一次、二次部分）》审定版，经过计算，在本接入系统方式下，莞惠城际客运北牵引站近区电网任一回220 kV线路发生三相短路，规定时间内切除故障线路，系统可以保持稳定。

6 负序计算与评估

根据国标《电能质量 三相电压允许不平衡度》（GB/T 15543—1995）的要求，电力系统公共连接点正常电压不平衡允许值为2%，短时不超过4%，接于公共连接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%.作为电能质量指标的电压不平衡度，在空间和时间上均处于动态变化之中，从整体上体现出统计特性，因此，标准中规定用95%概率大值作为衡量值。

根据中国电科院提供的《莞惠城际轨道交通接入系统负序和谐波问题研究》的计算结果，系统运行在夏小方式，客运北牵引站供电臂带95%最大电流接入电网时，PCC点的负序电压分量基本满足单个用户接入系统的要求，但当客运北牵引站由T接金热线供电时，金源站负序电压百分比超过1.3%限值，达到1.38%，未超过2%；客运北牵引站供电臂带瞬时最大电流接入电网时，PCC点的负序电压分量基本满足单个用户接入系统的要求，但当客运北牵引站由T接金热线供电时，金源站负序电压百分比超过1.3%限值，达到1.38%，未超过2.6%，基本满足国标要求。

7 谐波计算与评估

根据国标《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549—93）中的要求，公用110 kV电网公共连结点（PCC）的谐波电压波畸变率不超过2%，公用110 kV电网公共连接点（PCC）的全部用户向该点注入的谐波电流分量不应超过规定的允许值。

根据中国电科院提供的《莞惠城际轨道交通接入系统负序和谐波问题研究》的计算结果，当客运北牵引站由T接金热线供电时，注入金源110 kV母线A相和B相的3次和5次谐波电流均超标；客运北牵引站接入220 kV江北站和金源站供电时，注入江北和金源110 kV母线A相和B相的3～19次谐波电流均超标。

客运北牵引站引起的谐波电压总畸变率基本满足国标要求，仅接入金源站110 kV侧母线的各相谐波电压畸变率超过1.6%，达到2.48%.

针对上述谐波超标问题，需考虑对客运北牵引站谐波进行治理，方案为增加3，5，7各次滤波支路，配置总容量为10 MVar的动态补偿装置。治理完成后，各次谐波电流基本可满足要求，电压波动也能够满足国标要求。考虑到背景谐波和不平衡度的测试结果后，客运北牵引站各方案的电压不平衡度和谐波电压畸变率均基本满足国标要求。

8 设计原则

110 kV莞惠城际轨道交通客运北牵引站送电工程的主要设计原则包括以下4个：①按原设计主接线及平面布置结合《南方电网公司110～500 kV变电站标准设计（V1.0版）》要求设计；②采用单相工频（50 Hz）交流制、接触网额定电压为25 kV的牵引供电系统；③电气化铁路为一级负荷，新建牵引变电所由两路独立ll0 kV可靠电源供电，并互为热备用，牵引变电所设有备用电源自动投入装置；④新建牵引变电所牵引变压器采用单相接线型式，固定备用方式，正常时一台运行，另一台备用。

参考文献

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[2]杨宇峰，赵芝清，吴小伟，等.110 kV变压器单相低电压阻抗测试两种接线结果分析[J].变压器，2015，52（12）.

〔编辑：张思楠〕