高壓并聯(lián)電抗器在特高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用

王征

摘 要：隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，高壓并聯(lián)電抗器逐步應(yīng)用于特高壓電網(wǎng)當(dāng)中，起到了積極的作用。本文主要針對(duì)高壓并聯(lián)電抗器的必要性及其安裝位置、結(jié)構(gòu)形式、安裝容量等具體要求進(jìn)行討論和研究。

關(guān)鍵詞：特高壓電網(wǎng)；高壓并聯(lián)電抗器；應(yīng)用

在電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，隨著負(fù)荷的增強(qiáng)其對(duì)無(wú)功的需求也相應(yīng)提高了，在高電壓或者大容量的狀態(tài)下，電網(wǎng)安裝感性無(wú)功補(bǔ)償裝置的根本目的就是充分發(fā)揮其對(duì)容性充電功率的補(bǔ)償作用，在負(fù)荷較輕的情況下運(yùn)行電網(wǎng)，其具備吸收無(wú)功功率、控制無(wú)功潮流以及穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，在改善電壓質(zhì)量，提高供電效率以及降低系統(tǒng)損耗、維持輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面起到了積極的作用。

一、無(wú)功補(bǔ)償方式

1）同步調(diào)相機(jī)。早期最常見(jiàn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，就非同步調(diào)相機(jī)莫屬了，其存在的重要意義就是可以起到對(duì)固定無(wú)功功率的補(bǔ)償作用。

2）并補(bǔ)裝置。在無(wú)功補(bǔ)償方面，被廣泛應(yīng)用的一種無(wú)功補(bǔ)償裝置就要數(shù)并聯(lián)電容器了，其在固定無(wú)功功率的補(bǔ)償方面起到了至關(guān)重要的作用，相較于固定電容器的補(bǔ)償方式，并聯(lián)電容器的電容分組投切更能夠適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化著的負(fù)載無(wú)功，但是并聯(lián)電容器并不是完美無(wú)缺的，其存在有級(jí)無(wú)功調(diào)節(jié)的特性，使得其無(wú)功平滑無(wú)級(jí)的調(diào)節(jié)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

3）并聯(lián)電抗器。現(xiàn)階段，相對(duì)固定的電抗器容量出去可以吸收系統(tǒng)容性符合意外，還可以對(duì)電壓起到一定的抑制作用。

二、安裝并聯(lián)電抗器的必要性

一般情況下，包括靜止無(wú)功補(bǔ)償器以及并聯(lián)電阻器在內(nèi)的感性無(wú)功補(bǔ)償裝置比較適合應(yīng)用在大容量、高電壓的電網(wǎng)上，在系統(tǒng)過(guò)電壓的限制方面，在容性無(wú)功功率的吸收方面，在潛供電容電流的限制方面都起到了至關(guān)重要的作用，從而大大提高重合閘的成功率。另外，在空載或者是輕載的時(shí)候，由于長(zhǎng)線路電容效應(yīng)所引起的工頻電壓升高也可以由線路并聯(lián)電抗器消除，這實(shí)際上是在輕載線路當(dāng)中，對(duì)無(wú)功分工和沿線電壓起到了很好的改善作用，潛供電流減少，線損降低，潛供電弧的熄滅速度也會(huì)隨之加快，發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁作用就會(huì)被徹底消除。

三、并聯(lián)電抗器的選擇與特性分析

我國(guó)正在大規(guī)模興建特高壓電網(wǎng)，而作為在特高壓電網(wǎng)起到至關(guān)重要的特高壓可控并聯(lián)電抗器，必須搞清楚它的特殊性，才能夠保證相對(duì)完整的特高壓系列設(shè)備的正常運(yùn)行。設(shè)定額定線電壓用UN來(lái)表示，角頻率用w來(lái)表示，被補(bǔ)償線段長(zhǎng)度用lb來(lái)表示，補(bǔ)償度用B來(lái)表示，導(dǎo)線正序波阻抗用Z來(lái)表示，光速用vc來(lái)表示，則電抗器的容量為：

Q=UN2wlbBvc Z

例如，相較于超高電壓網(wǎng)500kV電壓，特高壓電網(wǎng)1000kV電壓是其兩倍，相應(yīng)的波阻抗比超高電壓網(wǎng)小0.7，因此，在補(bǔ)償度和長(zhǎng)度線段相同的情況下，特高電壓網(wǎng)的補(bǔ)償容量應(yīng)高于特高電壓網(wǎng)的補(bǔ)償容量，即220.7=5.7。

若特高壓輸電線路傳輸?shù)墓β瘦^小時(shí)，并聯(lián)電抗器所起到的作用就是對(duì)工頻過(guò)電壓的限制；若特高輸電線路傳輸?shù)墓β蚀笥谧匀还β驶蛘呓咏匀还β蕰r(shí)，不僅其降低線路電壓的情況比較嚴(yán)重，而且在電網(wǎng)中無(wú)功電流也會(huì)造成有功損耗，全網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法得到有效保障。

1）結(jié)構(gòu)型式的選擇。a.按照不同的相數(shù)可以分為兩種，即單相電抗器、三相電抗器。b.按照不同本地結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為兩種，即干式、油浸式。

2）額定電壓的選擇。安裝并聯(lián)電抗器的最主要的目的就是使其對(duì)充電功率起到一定的補(bǔ)償作用，通過(guò)對(duì)過(guò)高電壓的調(diào)節(jié)，來(lái)保證其可以恢復(fù)到正常水平，如果系統(tǒng)電壓低于正常的運(yùn)行水平，電抗器是應(yīng)該被切除的。正常運(yùn)行的電壓就是電抗器長(zhǎng)期以來(lái)所承受的電壓，電抗器額定電壓的取值范圍要想使之具備合理性，就需要由正常運(yùn)行的電壓來(lái)確定，在確定額定電壓的時(shí)候，如果以最高電壓為根據(jù)，那么出容量降低的情況就會(huì)極容易出現(xiàn)在正常的運(yùn)行過(guò)程中，即容量損失。而目前偏高的系統(tǒng)電壓，電抗器在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)高于額定電壓，導(dǎo)致負(fù)荷過(guò)熱的現(xiàn)象，從而使絕緣老化的現(xiàn)象加重。此外，過(guò)低的選擇額定電壓也會(huì)在一定程度上造成一些問(wèn)題的出現(xiàn)。

3）安裝容量的選擇。有諸多的因素會(huì)影響高壓并聯(lián)電抗器的容量選擇，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合論證是非常必要的，首先，具體問(wèn)題具體分析，在考慮限制工頻具體要求的時(shí)候要以實(shí)際情況為依據(jù)，并對(duì)系統(tǒng)同期并列點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇，系統(tǒng)發(fā)生自勵(lì)磁的條件檢測(cè)，確定運(yùn)行方式的大小要充分考慮到無(wú)功平衡的相關(guān)要求，以及要想實(shí)現(xiàn)單相快速重合閘成功率，潛供電流有哪些要求。

4）安裝位置的選擇。根據(jù)安裝地點(diǎn)的不同，可以分為戶外安裝和戶內(nèi)安裝兩種方式，戶內(nèi)裝置的漏磁會(huì)在一定程度上影響建筑物；戶外裝置可以大大降低磁場(chǎng)影響建筑物的可能性，但是這種情況就要要求絕緣材料具有較高的耐候性。

5）特性分析。裂心式可控電抗器一般情況下所采用的系統(tǒng)是外加直流勵(lì)磁系統(tǒng)，其具有非線性伏安特性的特點(diǎn)，較低的額定磁飽和度是保證裂心式可控電抗器限制線路操作過(guò)電壓的程度。高水平的諧波通常情況下是由于額定磁飽和度較低的可控電抗器引起的。因此為了消除諧波，降低諧波含有率可以采用分裂技術(shù)，這種對(duì)操作過(guò)電壓有大幅度限制作用的可控電抗器適合安裝在具有較高電壓水平的超高電壓線路上。線性伏安特性是磁飽和式可控電抗器的基本特性，將低電壓施加在晶閘管的兩端，其通過(guò)的并非是電抗器主電流，而是較低的直流電流，因此對(duì)其容量和耐壓的要求并不高，比較方便對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和控制。

四、安裝并聯(lián)電抗器的優(yōu)點(diǎn)

1）安裝并聯(lián)電抗器可以大大提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能，由于投切電抗器可以起到調(diào)節(jié)線路無(wú)功潮流的作用，因此，由于無(wú)功流動(dòng)所引起的有功損耗就被大大的降低了，達(dá)到了降低線路損耗的目的。

2）使電網(wǎng)運(yùn)行的安全性能得到較大的改善。

3）自勵(lì)磁諧振的情況很有可能發(fā)生在同步發(fā)電機(jī)帶空載長(zhǎng)線路的過(guò)程當(dāng)中，為了解決這一現(xiàn)象，安裝并聯(lián)電抗器就顯得尤為重要了。

五、結(jié)語(yǔ)

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電抗器作為一種無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ鸬搅酥陵P(guān)重要的作用，隨著電子電力技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在很大程度上改善了電力裝備和系統(tǒng)，特別是在特高壓電網(wǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中，必須充分重視高壓并聯(lián)電抗器的重要作用。

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