高壓并聯電抗器在特高壓電網中的應用

王征

摘 要：隨著我國特高壓電網的建設與發展，高壓并聯電抗器逐步應用于特高壓電網當中，起到了積極的作用。本文主要針對高壓并聯電抗器的必要性及其安裝位置、結構形式、安裝容量等具體要求進行討論和研究。

關鍵詞：特高壓電網；高壓并聯電抗器；應用

在電網的建設過程中，隨著負荷的增強其對無功的需求也相應提高了，在高電壓或者大容量的狀態下，電網安裝感性無功補償裝置的根本目的就是充分發揮其對容性充電功率的補償作用，在負荷較輕的情況下運行電網，其具備吸收無功功率、控制無功潮流以及穩定網絡等特點，在改善電壓質量，提高供電效率以及降低系統損耗、維持輸電系統穩定運行方面起到了積極的作用。

一、無功補償方式

1）同步調相機。早期最常見的無功補償裝置，就非同步調相機莫屬了，其存在的重要意義就是可以起到對固定無功功率的補償作用。

2）并補裝置。在無功補償方面，被廣泛應用的一種無功補償裝置就要數并聯電容器了，其在固定無功功率的補償方面起到了至關重要的作用，相較于固定電容器的補償方式，并聯電容器的電容分組投切更能夠適應動態變化著的負載無功，但是并聯電容器并不是完美無缺的，其存在有級無功調節的特性，使得其無功平滑無級的調節是無法實現的。

3）并聯電抗器。現階段，相對固定的電抗器容量出去可以吸收系統容性符合意外，還可以對電壓起到一定的抑制作用。

二、安裝并聯電抗器的必要性

一般情況下，包括靜止無功補償器以及并聯電阻器在內的感性無功補償裝置比較適合應用在大容量、高電壓的電網上，在系統過電壓的限制方面，在容性無功功率的吸收方面，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候，由于長線路電容效應所引起的工頻電壓升高也可以由線路并聯電抗器消除，這實際上是在輕載線路當中，對無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隨之加快，發電機自勵磁作用就會被徹底消除。

三、并聯電抗器的選擇與特性分析

我國正在大規模興建特高壓電網，而作為在特高壓電網起到至關重要的特高壓可控并聯電抗器，必須搞清楚它的特殊性，才能夠保證相對完整的特高壓系列設備的正常運行。設定額定線電壓用UN來表示，角頻率用w來表示，被補償線段長度用lb來表示，補償度用B來表示，導線正序波阻抗用Z來表示，光速用vc來表示，則電抗器的容量為：

Q=UN2wlbBvc Z

例如，相較于超高電壓網500kV電壓，特高壓電網1000kV電壓是其兩倍，相應的波阻抗比超高電壓網小0.7，因此，在補償度和長度線段相同的情況下，特高電壓網的補償容量應高于特高電壓網的補償容量，即220.7=5.7。

若特高壓輸電線路傳輸的功率較小時，并聯電抗器所起到的作用就是對工頻過電壓的限制；若特高輸電線路傳輸的功率大于自然功率或者接近自然功率時，不僅其降低線路電壓的情況比較嚴重，而且在電網中無功電流也會造成有功損耗，全網的經濟效益無法得到有效保障。

1）結構型式的選擇。a.按照不同的相數可以分為兩種，即單相電抗器、三相電抗器。b.按照不同本地結構特點可以分為兩種，即干式、油浸式。

2）額定電壓的選擇。安裝并聯電抗器的最主要的目的就是使其對充電功率起到一定的補償作用，通過對過高電壓的調節，來保證其可以恢復到正常水平，如果系統電壓低于正常的運行水平，電抗器是應該被切除的。正常運行的電壓就是電抗器長期以來所承受的電壓，電抗器額定電壓的取值范圍要想使之具備合理性，就需要由正常運行的電壓來確定，在確定額定電壓的時候，如果以最高電壓為根據，那么出容量降低的情況就會極容易出現在正常的運行過程中，即容量損失。而目前偏高的系統電壓，電抗器在運行的過程中會高于額定電壓，導致負荷過熱的現象，從而使絕緣老化的現象加重。此外，過低的選擇額定電壓也會在一定程度上造成一些問題的出現。

3）安裝容量的選擇。有諸多的因素會影響高壓并聯電抗器的容量選擇，技術經濟的綜合論證是非常必要的，首先，具體問題具體分析，在考慮限制工頻具體要求的時候要以實際情況為依據，并對系統同期并列點進行合理的選擇，系統發生自勵磁的條件檢測，確定運行方式的大小要充分考慮到無功平衡的相關要求，以及要想實現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。根據安裝地點的不同，可以分為戶外安裝和戶內安裝兩種方式，戶內裝置的漏磁會在一定程度上影響建筑物；戶外裝置可以大大降低磁場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是外加直流勵磁系統，其具有非線性伏安特性的特點，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，這種對操作過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，其通過的并非是電抗器主電流，而是較低的直流電流，因此對其容量和耐壓的要求并不高，比較方便對其進行維護和控制。

四、安裝并聯電抗器的優點

1）安裝并聯電抗器可以大大提高電網運行的經濟性能，由于投切電抗器可以起到調節線路無功潮流的作用，因此，由于無功流動所引起的有功損耗就被大大的降低了，達到了降低線路損耗的目的。

2）使電網運行的安全性能得到較大的改善。

3）自勵磁諧振的情況很有可能發生在同步發電機帶空載長線路的過程當中，為了解決這一現象，安裝并聯電抗器就顯得尤為重要了。

五、結語

在電力系統當中，電抗器作為一種無功補償的方法，起到了至關重要的作用，隨著電子電力技術的進一步發展，在很大程度上改善了電力裝備和系統，特別是在特高壓電網正常運行過程中，必須充分重視高壓并聯電抗器的重要作用。

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