特高壓電網潛供電流的探討

李 元

（陜西省電力設計院，陜西 西安 710054）

1 概述

特高壓線路里的潛供電流非常大、需要的恢復電壓也要求很大，潛供電弧燃燒的時間相當長，單相重合閘的無電流間歇時間變得延長，重合閘成功率也大大降低。國家電網統計，特高壓輸電線路中的單相電弧接地導致的事故約占總故障率的80%到90%以上。而這種故障幾乎是瞬間生成的，針對當今特高壓輸電線路長，電壓大，潛供電弧持續燃燒時間長，目前單相自動重合閘是針對這類故障相對可靠的研究成果。如何增加單相自動重合閘的有效率，了解影響潛供電弧的成因，，使特高壓線路的潛供電弧燃燒時間較短， 使得單相自動重合閘成功率提高， 成為超高壓輸電需要解決的核心技術故障之一。

2 潛供電流產生的原理分析

線路發生單相接地故障時，繼電保護動作，故障相兩側開關斷開。因為故障相和非故障相間有電容耦合和電感耦合，使得故障點弧光通道仍有一定的電流流過，該電流就是潛供電流，該電流是以電弧的形式出現的，也稱潛供電弧。當高壓線路中發生A單相接地的時候，兩端斷路器分別斷開，剩余兩相B，C還可以繼續運行，并維持正常的工作電壓。兩相之間的電容和相間互感的作用，所以故障點處依舊有電流通過，稱之為潛供電流。盡管當潛供電流瞬間熄滅后，由于相間電容和互感的耦合作用的存在，在弧隙當中出現了恢復電壓。由于有潛供電流和恢復電壓的存在，所以增加了故障點自動熄弧的困難程度，必然使得單相自動重合閘閉合失敗，進而導致高壓供電的穩定性大大下降。

電容分量和電感分量構成了潛供電流的兩部分，現實工作中的經驗說明在大部分無補償的條件下，電容分量起決定性作用。電容分量指的是工作的正常相上的電壓由相間電容向發生故障處提供電流。感應電勢通常由工作相上負載電流在相間互感故障相上產生，相對地電容及高抗在電勢的作用下形成了一定的電路回路，提供此故障點提供了潛供電流的電感分量。在電容和互感的存在下潛供電弧熄滅后，，恢復電壓在原弧道間生成，，導致了故障點自動熄滅增加非常高的難度，，導致了單相重合閘產生非常高的失敗率。

3 加快熄滅特高壓電網潛供電流方法的研究與討論

可以通過借助風力以及上升氣流的方法，在潛供電流不足時通過拉長電弧的方法，，在較短時間內促使潛供電弧快速熄滅，確保了單相自動重合閘的高成功率。電弧熄滅的時間會延長很多，尤其是潛供電流十分大時以及恢復電壓相當高時。甚至有些情況導致不能熄滅的現象產生， 遇到這些故障時候我們必須針對以上情況采取相關配套措施。一般針對特高壓電網，歐美發達國家一般的措施是在超高壓電抗容中性點接小電抗以及HSGG這兩類方法。以下從優缺點兩方面針對這兩者辦法進行討論分析。

3.1 應用高壓并聯電抗器及中性點電抗加快特高壓電網潛供電流熄滅

在高壓電路里并聯電抗器， 已達到限制潛供電流值以及恢復電路電壓值。并聯電抗器中性點電抗降低潛供電流以及恢復電壓。通過補償線高壓線路相間電容，使相間接近全補償以及相對地電容，降低潛供電流的電容分量以達到相間阻抗接近無窮大的目的。減少潛供電流的電感分量可以通過加大對地阻抗的措施。可以通過電路變換，將原有電路相似等價于一個三相星形接地以及一個三角形的六電抗器回路。

3.2 應用快速接地開關（HSGS）加快特高壓電網潛供電流熄滅

我國的電力建設規模不斷的發展，電網間聯絡也再深入加強，以及工頻過電壓不斷降低，使得百公里左右的線路可以不再設并聯的電抗器；一些線路甚至也運用了靜態補償的相關裝置。當遇到這些情況，由于不能簡單的通過并聯電抗器及中性點小電抗去限制潛供電流的發生，這時候就必須去可以適當的采取快速接地開關HSGS。日本及歐美國家提高潛供電弧的熄滅成功率的辦法是通過快速接地開HSGS達到的。立即閉合故障線路兩端HSGS當故障相線路兩側開關斷開時，電阻較弱的兩端閉合的接地開關上的電流必須通過將接地點的潛供電流轉移到此，同時降低關聯的恢復電壓數值，使接地點附近發生的潛供電弧立即熄滅。通過開關HSGS，利用其滅弧能力將電弧強迫性的熄滅，最后達到重新閉合故障相高壓線路。

4 其他加快特高壓電網潛供電流熄滅的措施

經過上述兩種措施外，還可運用良導體架空地線以及自適應單相自動重合閘的方法。第一種方法可以減小潛供電流的電感分量，以達到限制潛供電流的效果；第二種依據潛供電弧熄弧的反應時間，進而自適應地調整單相重合閘的閉合時間，已達到在保證潛供電弧熄滅的同時提高了系統的相對穩定。

結語

文章分析了導致潛供電流產生的機理，并且對我國當今高壓供電電力行業提出的熄滅潛供電弧的兩種基本措施作了系統性的對比，，對比了兩種措施的優缺點以及各自的適用條件。有高抗補償的長線路、無高抗補償的短線路以及高速接地開關下的自滅特性是特高壓潛供電弧本身的自滅特性的分類，通過專門的等效模擬實驗研究以及相關理論進而決定是否使用快速接地開關。當前我國特高壓輸電趨勢是特高壓遠距離大容量輸電或實現跨大區域的電網的強互聯，我國發電資源和負荷中心的地理分布特點，可能暫時還不太適用快速接地開關法。目前國內研究的普遍性線路證明裝有適當的高壓并聯電抗器，經過其中性點接地小電抗， 可使得將線路上的潛供電流以及恢復電壓保持非常低的值，保證解決潛供電流熄滅故障在不使用快速接地開關的前提之下。

[1]楊芳.高壓輸電線路的潛供電流特性與對策研究[D].南寧:廣西大學，2006.

[2]林莘，何柏娜，徐建源.超高壓線路上潛供電弧熄滅特性的分析[J].高電壓技術，2006（03）.