淺談電抗器在電網中的應用

裴玉東

摘 要：論述了我國電網的無功補償方式，著重論述了電抗器的補償方式，并對高壓并聯電抗器、高壓中性點電抗器、低壓并聯電抗器及串聯電抗器的選擇條件進行了說明。

關鍵詞：電抗器；無功補償

1 前言

隨著我國經濟的快速增長，國內企業的不斷增加，我國電力行業也隨之迅猛發展，由于我國煤炭資源分布在中西部地區，使得我國火電主要集中在中西部地區，而用電大戶集中在東南沿海地區，這不得不建設超高壓、大容量的長距離輸電網絡，在該種電網中電容效應十分顯著。采用感性無功補償設備不僅可以抑制操作過電壓、補償容性充電功率、削弱空載或輕載時長線路的電容效應所引起的工頻電壓升高，而采用并聯電抗器的中性點經小抗接地的方法還可以補償潛供電流，從而加快潛供電弧的熄滅，而且采用并聯電抗器還有利于消除發電機的自勵磁的作用。

2 目前我國電網采用的無功補償方式

各級電壓無功補償應根據分層分區、就地平衡的原則確。

（1）同步調相機：同步調相機屬于早期無功補償裝置的典型，它不僅能補償固定的無功功率，對變化的無功功率也能進行動態補償，由于同步調相機響應速度慢，噪音大，損耗大，技術陳舊，已近逐步被并聯電容器所取代。

（2）并補裝置：并聯電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置，其優點是價格低，效率高，運行成本低，在保護完善的情況下可靠性也很高；其缺點是對諧波敏感，當電網含有諧波時電容器的電流急劇增大，還會與電網中的感性元件發生諧振，使諧波放大，另外并聯電容器屬于橫阻元件，在電網電壓下降時其輸出的無功電流也下降，因此不利于電網的無功安全。

（3）并聯電抗器：目前所用電抗器的容量是固定的，除吸收系統容性負荷外，用以抑制過電壓。以上幾種方式在電力系統中已經有多年的應用經驗，并取得了一定效果。

電網中的電抗器是用來吸收線路的充電容性無功的。可以通過調整并聯電抗器的數量來調整運行電壓。

3 電網中采用電抗器作為無功補償器的必要性

超高壓并聯電抗器有改善電力系統無功功率有關運行狀況的多種功能主要包括：

（1）使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡，防止無功功率不合理流動 同時也減輕了線路上的功率損失。

（2）改善長輸電線路上的電壓分布。

（3）在大機組與系統并列時 降低高壓母線上工頻穩態電壓，便于發電機同期并列。

（4）防止發電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象。

（5）當采用電抗器中性點經小電抗接地裝置時，還可用小電抗器補償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動熄滅，便于采用。

（6）輕空載或輕負荷線路上的電容效應，以降低工頻暫態過電壓。

并聯電抗器的中性點經小抗接地的方法來補償潛供電流，從而加快潛供電弧的熄滅，從而提高了重合閘成功率。

4 電抗器的選擇

4.1 高壓并聯電抗器

高壓并聯電抗器的選型應結合設備制造和運輸條件綜合考慮。

4.1.1 高壓并聯電抗器的主要技術條件應滿足：

（1）系統最高工作電壓：363/kV，550/kV，800/kV。

（2）連接方式：星型連接，中性點經（不經）小電抗器接地。

（3）勵磁特性：在1.4倍額定電壓下勵磁特性為線性，在1.4與1.7倍額定電壓連線的斜率不應低于原斜率的33%～66%。

在1.4倍額定電壓連線的的斜率為：

一般要求在1.4倍額定電壓電流下的斜率不低于線性斜率的97%，即K1.4≥97%；在1.4～1.7倍額定電壓電流下的斜率不低于不低于線性斜率的33%-66% 一般要求K1.7≥50%，有特殊要求的系統需從新計算。

（4）感抗偏差：每相偏差不大于±5%，三相間偏差不大于±2%。

（5）噪聲：不超過80dB（A）

（6）在額定電壓下運行時，油箱振動的最大雙振幅值不應大于200μm。

（7）高壓側及中性點側均應裝設套管式電流互感器。

4.1.2 高壓并聯電抗器中性點小電抗器的主要技術條件應滿足：

（1）電抗值應按限制潛供電流的要求選擇，并應驗算諧振過電壓。

（2）高壓并聯電抗器中性點和中性點小電抗器的絕緣水平，應經過電壓計算后確定。

（3）中性點小電抗器宜有抽頭，一般為±10%。

（4）中性點小電抗器宜裝設套管式電流互感器。

（5）噪聲：不超過75dB（A）。

4.2 低壓并聯電抗器主要技術條件應滿足：

（1）低壓并聯電抗器可采用單相干式空心、半鐵芯式或油浸鐵芯式。

（2）并聯電抗器感抗每相額定值偏差值不大于±5%，三相間偏差不大于±2%。

（3）低壓并聯電抗器的額定電壓和最高運行電壓宜經計算確定。

（4）低壓并聯電抗器總損耗一般不宜大于額定容量的0.3%。

（5）低壓并聯電抗器在外施電壓的1.1倍最高工作電壓時，其伏安特性應仍為線性。

（6）低壓并聯電抗器的噪聲水平，對鐵芯油浸式不超過75dB；對干式空心式不超過60dB，對干式半鐵芯不超過65dB。

4.3 串聯電抗器主要技術條件應滿

（1）串聯電抗器選型時，可以選用干式電抗器或油浸式電抗器應根據工程條件經技術經濟比較確定。

（2）串聯電抗器的電抗值應按所需抑制諧波的次數及限制涌流的需求進行選擇。

（3）電容器組的合閘涌流宜限制在電容器組額定電流的20倍以內。

（4）串聯電抗器的額定電壓和絕緣水平，應符合接入處的電網電壓和設備安裝方式要求。

（5）電容器組串抗的額定電流應等于所連接的電容器組的額定電流，其允許過電流不應小于并聯電容器組的最大過電流值。

（6）串聯電抗器的電抗值允許偏差：

A在額定電流下電抗值的允許偏差為額定值的0%～+5%。

B干式電抗器在所允許的過電流下的電抗值應等于其額定電流下的電抗值。

C電抗器每相電抗值的偏差應不超過三相平均值的±2%。

（7）串聯電抗器的過負荷能力：

a應能在1.1倍額定電壓下連續運行。

b應能在1.3倍額定電流下連續運行，其允許最大諧波電流應更具系統具體情況及電抗器型式與制造廠協商確定。

（8）串聯電抗器的噪聲水平不超過65dB（A）。

5 采用電抗器的優點

（1）補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

（2）減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1kvar電容器可節省設備容量0.52kW；反之，增加0.52kW對原有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

6 結束語

在諸多實際應用中電抗器在無功調節、限制過電壓、提高重合閘成功率等方面表現突出，所以在今后電網日趨變大的趨勢下，越來越顯得電抗器在電網中的重要作用。

參考文獻

[1]張麗，徐玉琴.并聯電抗器在超（特）高壓電網中應用及發展[J].電力自動化設備，2007，27（4）：75-78.

[2]陶力維.淺談可控并聯電抗器在超特高壓電網中的應用[J].河北工程技術高等專科學校學報，2014，（2）：42-44.

（作者單位：大唐國際發電股份有限公司）