高壓并聯電抗器保護

【摘要】高壓并聯電抗器的作用：限制工頻過電壓；無功補償；降低潛供電流；防止自勵磁等，是超高壓電力系統的重要電氣設備。隨著高壓電網的逐漸普及，并聯電抗器在提高電力系統穩定性、發送電網運行的安全性，提高電網運行的經濟性等方面發揮著越來越重要的作用。文中詳細介紹了并聯電抗器的分類，在電網中的作用及其所采用的保護。

【關鍵詞】并聯電抗器接線要求主保護后備保護

一、引言

遠距離超高壓輸電線的對地電容電流很大，為吸收這種容性無功功率，一般在輸電線路裝設并聯電抗器。此外，并聯電抗器的使用可在減小潛供電流，提高重合閘的成功率。

在超高壓遠距離輸電線路中裝設并聯電抗器，對超高壓輸電線路的穩定運行，以及對整個系統的安全穩定運行都起著十分重要的作用。

二、高壓電抗器的分類：

（1）按用途分：限流電抗器：主要限制短路電流；串聯電抗器：串聯在電容器電路中，用于減少電容器涌流倍數及抑制諧波電壓放大，減少系統電壓畸變；中高壓并聯電抗器：用于補償電力系統無功容量，降低動態過電壓，提供運行可靠性。（2）按結構分：油浸式電抗器和干式空芯電抗器。（3）按功能可分為：可控電抗器，平波電抗器和儲能電抗器等等。

三、電抗器在電力系統中的作用

高壓并聯電抗器可采用單相式或三相式，當采用三相式時，應采用三相五柱式。我國500kV線路的并聯電抗器均為單相油浸式，鐵心帶間隙，接地電抗器可為干式空芯電抗器。

（1）限制工頻過電壓。500kV線路的長度一般都在百公里以上，高壓線路一般采用了分裂導線，所以線路的電容很大，每條線路的充電容性功率可達二三十萬千乏，線路的充電功率每百公里達12萬kvar，所以在負荷低谷時線路工頻暫態過電壓也高，另外空載線路在投入時工頻暫態過電壓也高。為了限制線路式頻過電壓問題，在電網中要裝設一定容量的并聯電抗器。可補償線路上的電容，從而限制工頻電壓的升高。（2）無功功率的平衡作用。500 kV線路充電功率大，有可能遠距離輸送無功功率，造成電壓質量降低，而且送端增加的無功功率大部分都被線路消耗掉，并不能得到利用。而并聯電抗器正好能吸收無功功率，起到無功功率的平衡作用。如東北電網的500kV董遼線，長度為159km，在最高工作電壓550kV下，線路充電電流為214A，充電功率為20萬kvar.當在董遼線的董家變側裝設一組3*40Mvar的電抗器后，線路的充電功率降到7.6萬kvar，充電電流降到80A，線路末端式頻暫態過電壓由1.103pu降到1.028pu。（3）降低潛供電流，有利于單相自動重合閘。隨著輸電線路額定工作電壓的提高及線路長度的增加，線路的相間電容增大，線路在運行機制中發生單相弧光接地時，由于某種原因潛供電流太大，電弧不易熄滅。并且超高壓電網中一般采用單相自動重合閘，即當線路發生單相接地故障時立即斷開該相線路，等故障處電弧熄滅后再重合該相。但往往在故障線路兩側開關斷開后，故障點電弧并不馬上熄滅。，如果潛供電流被消除之前進行重合閘，必然會失敗。如果在線路上接有并聯電抗器，且其中性點經小電抗器接地，由于小電抗器的補償作用，潛供電流中的電容電流和電感電流都會受到限制，故電弧很快熄滅，從而大大提高單相重合閘的成功率。（4）防止自勵磁。發電機以額定轉速合閘于空載線路時，因為發電機殘壓加于線路容抗上，所以在電容電流的助磁作用下使發電機電壓不斷升高。在發電機和線路的參數滿足一定條件時，就會出現發電機電壓超過出額定電壓很高的情況，這就是發電機的自勵磁現象。在線路終端甩負荷，計劃性合閘和并網等情況，都會形成較長時間的發電機帶空載長線這種運行方式。因為計劃性合閘是容性阻抗，因此也可能導致發電機的自勵磁。自勵磁引起的工頻電壓可能達到額定電壓的1.5-2倍，甚至更高，這不僅使得并網時的合閘操作成為不可能，并且其持續發展會嚴重威脅電網中電氣設備安全運行。并聯電抗器可以補償線路容性無功功率，可以有效防止發電機自勵磁情況的發生。

四、高壓并聯電抗器的接線要求

（1）通過隔離開關或直接與線路相連，這種方式節省設備，減少投資。此方式的電抗器可與輸電線視為一體，運行欠靈活。我國大部分超高壓線路采用這種方式。（2）采用專用斷路器，些方式運行靈活，擔投資大。我國部分超高壓線路采用主這種方式。（3）通過放電間隙與線路相連，當電壓較高時使放電間隙擊穿，自動投入電抗器；電壓較低時又自動退出。此方式可減少投資，但技術要求高，可靠性低，目前俄國采用。

五、高壓并聯電抗器的保護配置

（1）電氣量保護。主保護：縱差保護，零差保護，匝間保護；后備保護：過電流保護，零序過流保護；異常保護：過負荷保護。（2）本體保護。輕、重瓦斯；油位；油溫；繞組溫度；壓力釋放；冷卻器故障；冷卻器電源消失等。

參考文獻

[1]電力系統繼電保護原理與實用技術.中國電力出版社，2006

[2]高壓電網繼電保護運行技術.北京電力工業出版社，1981