[发明专利]一种电力电缆并联电抗补偿方案的分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力传输技术领域，具体涉及一种电力电缆并联电抗补偿方案的分析方法。

背景技术

近年来，电力电缆输电方式发展迅速。随着城市用地的日益紧张，高昂的线路走廊费用愈发限制了架空线路在许多地区的应用；在城市中心地带，出于美观和环境方面的考虑，也一般需要采用电力电缆传输电能。此外，在大陆和岛屿间，岛屿和岛屿间输电时，电力电缆传输方式是唯一的选择。

相对于架空线路，由于电力电缆本身的结构特性，它相对于大地以及自身各相间的并联电容数值很大，巨大的并联电容值会产生以下问题：

a)线路产生的无功过大；在线路载流量和电压值固定的情况下，在导致线路的输电能力下降同时也限制了电缆的输电距离。

b)线路的开路电压过高；由于法兰蒂效应，在电缆开路或者轻载时电缆的末端电压会升高，由此带来线路运行和操作问题。

c)线路合闸时充电电流过高；线路合闸时，供电端首先需要对沿线的电容进行充电，如果电容值过大，就会使充电电流过大(有时甚至超过了断路器的开断上限)，对电缆的正常运行带来隐患。

由上述可知，电缆本身所带的电容值会对电缆的运行造成不利的影响，现在工程上比较常用的做法是在电力电缆上并联电抗来抵消电缆本身的电容的影响。已有的理论分析和实践结果都表明，并联电抗可以提升其电力电缆的输电性能力，优化暂态特性。

电力电缆并联电抗补偿的方式有均匀补偿和集中补偿(分中点补偿和多点补偿)。均匀补偿是一种理想的补偿方式，将补偿的电抗视为均匀分布在电缆沿线；中点补偿是将补偿电抗并联在电缆的中间；多点补偿一般是将并联电抗沿电缆等距分布，多点补偿的补偿点数量一般大于(或等于)两个。

现阶段对于电缆并联补偿方案的分析研究方法大多采取分析特定线路首末端功率的方法来研究并联补偿的可行性，进一步改进并联方案。其主要存在两个缺陷：首先，大部分研究方法只能针对某一特定工程线路，如果运行条件改变，则需要重新建立方法，工作量巨大，不利于推广；其次，现有方法单一地考察送受端功率流动，对于电压电流分布并未给出相应的结果，那么不能依此来考察过电压和过电流的可能性。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种电力电缆并联电抗补偿方案的分析方法，利用工频下电力电缆线路和所连接系统的正序模型分析并联电抗对电力电缆线路的影响，可以得出并联电抗补偿后，电缆沿线的电压电流分布以及传输有功无功量等，以对电力电缆并联补偿的效果进行全面的分析。

一种电力电缆并联电抗补偿方案的分析方法，包括如下步骤：

(1)获取电缆的正序参数以及电缆两端电力系统的等效正序参数；

(2)根据电缆的正序参数通过并联电抗补偿方案进行修正，确定电缆的传输矩阵H；

(3)根据传输矩阵H以及已知电缆受端的有功功率，计算确定电缆两端的电压和电流；

(4)根据电缆两端的电压和电流，确定电缆两端的有功功率和无功功率；

(5)根据电缆送端的电压和电流，确定电缆沿线各点的电压和电流分布。

所述的电缆的正序参数包括串联电阻r、串联电感l、并联电容c和并联导纳g，所述的电缆两端电力系统的等效正序参数包括送端电力系统的等效电源幅值E_S和等效阻抗Z_S以及受端电力系统的等效电源幅值E_R和等效阻抗Z_R。

所述的步骤(2)中，若并联电抗补偿方案为均匀补偿，则电缆传输矩阵H的表达式如下：