高壓并聯(lián)電抗器保護(hù)

【摘要】高壓并聯(lián)電抗器的作用：限制工頻過電壓；無功補(bǔ)償；降低潛供電流；防止自勵磁等，是超高壓電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備。隨著高壓電網(wǎng)的逐漸普及，并聯(lián)電抗器在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、發(fā)送電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。文中詳細(xì)介紹了并聯(lián)電抗器的分類，在電網(wǎng)中的作用及其所采用的保護(hù)。

【關(guān)鍵詞】并聯(lián)電抗器接線要求主保護(hù)后備保護(hù)

一、引言

遠(yuǎn)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(shè)并聯(lián)電抗器。此外，并聯(lián)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(yuǎn)距離輸電線路中裝設(shè)并聯(lián)電抗器，對超高壓輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，以及對整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(lián)電抗器：串聯(lián)在電容器電路中，用于減少電容器涌流倍數(shù)及抑制諧波電壓放大，減少系統(tǒng)電壓畸變；中高壓并聯(lián)電抗器：用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)無功容量，降低動態(tài)過電壓，提供運(yùn)行可靠性。（2）按結(jié)構(gòu)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(tǒng)中的作用

高壓并聯(lián)電抗器可采用單相式或三相式，當(dāng)采用三相式時，應(yīng)采用三相五柱式。我國500kV線路的并聯(lián)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(dǎo)線，所以線路的電容很大，每條線路的充電容性功率可達(dá)二三十萬千乏，線路的充電功率每百公里達(dá)12萬kvar，所以在負(fù)荷低谷時線路工頻暫態(tài)過電壓也高，另外空載線路在投入時工頻暫態(tài)過電壓也高。為了限制線路式頻過電壓問題，在電網(wǎng)中要裝設(shè)一定容量的并聯(lián)電抗器。可補(bǔ)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(yuǎn)距離輸送無功功率，造成電壓質(zhì)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(lián)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(wǎng)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(dāng)在董遼線的董家變側(cè)裝設(shè)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(tài)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(yùn)行機(jī)制中發(fā)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(wǎng)中一般采用單相自動重合閘，即當(dāng)線路發(fā)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(cè)開關(guān)斷開后，故障點(diǎn)電弧并不馬上熄滅。，如果潛供電流被消除之前進(jìn)行重合閘，必然會失敗。如果在線路上接有并聯(lián)電抗器，且其中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器接地，由于小電抗器的補(bǔ)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(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速合閘于空載線路時，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)殘壓加于線路容抗上，所以在電容電流的助磁作用下使發(fā)電機(jī)電壓不斷升高。在發(fā)電機(jī)和線路的參數(shù)滿足一定條件時，就會出現(xiàn)發(fā)電機(jī)電壓超過出額定電壓很高的情況，這就是發(fā)電機(jī)的自勵磁現(xiàn)象。在線路終端甩負(fù)荷，計(jì)劃性合閘和并網(wǎng)等情況，都會形成較長時間的發(fā)電機(jī)帶空載長線這種運(yùn)行方式。因?yàn)橛?jì)劃性合閘是容性阻抗，因此也可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的自勵磁。自勵磁引起的工頻電壓可能達(dá)到額定電壓的1.5-2倍，甚至更高，這不僅使得并網(wǎng)時的合閘操作成為不可能，并且其持續(xù)發(fā)展會嚴(yán)重威脅電網(wǎng)中電氣設(shè)備安全運(yùn)行。并聯(lián)電抗器可以補(bǔ)償線路容性無功功率，可以有效防止發(fā)電機(jī)自勵磁情況的發(fā)生。

四、高壓并聯(lián)電抗器的接線要求

（1）通過隔離開關(guān)或直接與線路相連，這種方式節(jié)省設(shè)備，減少投資。此方式的電抗器可與輸電線視為一體，運(yùn)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(yùn)行靈活，擔(dān)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(dāng)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(shù)要求高，可靠性低，目前俄國采用。

五、高壓并聯(lián)電抗器的保護(hù)配置

（1）電氣量保護(hù)。主保護(hù)：縱差保護(hù)，零差保護(hù)，匝間保護(hù)；后備保護(hù)：過電流保護(hù)，零序過流保護(hù)；異常保護(hù)：過負(fù)荷保護(hù)。（2）本體保護(hù)。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(xiàn)

[1]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù).中國電力出版社，2006

[2]高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù).北京電力工業(yè)出版社，1981