高壓輸電系統過電壓、潛供電流和無功補償

喬莉　胡永恒　楊磊　李長征

摘 要：我國21世紀的電力系統現代化向著高電壓的方向發展，通過對新電壓等級的研究和特高壓研究，對高壓輸電系統過電壓潛供電流和無功補償進行了分析，并提出了一定的建議，為日后高壓電力輸電系統的發展提供一定的參考意見。

關鍵詞：過電壓;潛供電流;無功補償;高壓輸電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.085

0 引言

本篇文章介紹了高壓輸電系統過電壓，潛供電流和無功補償的一些研究結果。研究結果表明出了我國特高壓輸電線路的開關不需要采用高速接地開關，而且近年高壓輸電線路可以采用固定式高抗，由于現如今的技術還不夠成熟，所以可以對可控式高抗暫時不投入使用。在山區應當減少接地線的保護腳，防止繞擊造成線路跳閘等一系列問題作出了具體分析，并且提供了一些相應的解決方法。

1 從限制過電壓的角度分析無功補償

雖然特高壓輸電線路的充電功率很大，但是在線路一端開始充電的過程中，傳輸的功率基本是零。這個為零的功率被叫做無功功率，為了平衡這個無功功率，使高壓輸電線路的損耗降到最低，并且為了防止出現過電壓的情況，就要進行電路的無功補償。一般進行無功補償的主要設備是高壓并聯電抗器。

限制過電壓的設備有很多，變電所限制過電壓的主要設備是避雷器。避雷器不僅可以限制過電電壓，而且還為變電所設備的絕緣提供了一定的保護。TOV是由空載線路電容效應，不對稱基地故障和甩負荷等原因引起的。TOV過高會造成設備的絕緣水平過高。由于我國該線路可能比較長，因此其中的電流會較大，如果沒有相關的措施，電流流過電線所產生的電感和電源電感會導致電壓升高，電壓的升高將會導致TOV的升高，因此，使用高壓并聯電抗器堆電路進行無功補償，限制TOV的升高。

在進行無功補償時，不建議補償度過高。如果補償度過高，當特高壓線路輸送功率較大的時候，無功功率和高壓電抗器的功率相等。高壓電抗器在高壓線路輸送過程中就成了一個多余的負擔。這就使高壓線路輸送過程中的損耗增加，電力輸送的穩定性降低，高壓輸電線路輸送的能力也造成了一定的影響。因此，在進行無功補償的時候，應該根據實際的情況，對補償度進行及時的調整。

在高壓輸電線系統中能使用的可控電抗器有兩種，一種是磁飽和式，另一種是變壓器式。磁飽和式電抗器通過鐵心飽和來改變電抗值，而變壓器式電抗器是通過改變低壓繞組導通狀態的方式來改變電抗值。現如今俄羅斯已經有50萬伏的磁飽和式可控電抗器，在試運行的階段，印度也已經有40萬伏的磁飽和式可控電抗器在2001年已經開始投入到使用階段。中國也有不超過11萬伏的磁飽和式可控電抗器投入使用。從這不難看出，目前我國在可控電抗器方面技術還不夠成熟，但從長遠角度來看，還是有可能實現的。

2 過電壓限制

在高壓系統中，最高時候會產生相當高的電壓，因此相對應的也會產生較高的過電壓值，這就要求了設備絕緣水平要夠高。當外絕緣操作沖擊放電電壓增大，那么間隙距離就要更加快的增加。因此，降低高壓輸電的電壓，對高壓輸電工程和高壓輸電過程的安全運行具有很重要的意義。

2.1 工頻暫態過電壓

在高壓輸電過程中，由于高壓輸電的功率很大，而且輸電的線路很長，這就會導致TOV很大。因此，為了降低TOV值，現如今高壓輸電行業大多采取用固定電抗器來降低TOV的值。這也是由于現如今我國可控電抗器技術水平不夠，而固定電抗器不僅技術簡單，而且造價相對較低。我國特高壓系統限制工頻過電壓，應該根據具體的實際情況來進行解決。一般會在原來的措施基礎上，建議二次系統采取措施。如進行多重保護或者是增加線路兩側斷路器分閘聯動通道。

2.2 操作過電壓

高壓線路的操作過電壓包括三種。一種是合空線和單相重合閘過電壓。一種是接地故障過電壓。另一種是故障分閘過電壓。這三種而在研究使我們主要研究接地故障過電壓和故障分閘過電壓。對于接地故障，過電壓在計算的過程中要特別注意對其電幅值影響的各種因素不能忽略不計。故障分閘過電壓，首先要判斷斷路器是否安裝了分閘電阻，然后再根據各方因素進行一個綜合的考慮。現如今一些電路器還會安裝分閘電阻，這樣可以減免在輸電過程中所造成的過度的一些感想。避雷器可以有效地限制操作過電壓，這是限制操作過電壓的另一個有效的措施。通過避雷器限制了電路的操作過電壓，這對于降低設備的絕緣水平，提供了很大的幫助。

2.3 潛供電流

在高壓線路輸電的過程中，由于高壓線路的運行電壓特別高，相間的電容量也很大，就會導致潛供電流的增大，這也就會導致潛供電弧的熄滅時間會很長。如何解決高壓輸電線路中潛供電弧快速熄滅保證高壓輸電能夠安全穩定地進行，是當前研究人員所要解決的一個難題。有研究人員認為，高壓輸電線路中的潛供電弧燃燒持續的時間將會超過四秒，但其實做出有效的措施將會大大的縮短這個時間。比如前蘇聯在特高壓線路上采用并聯高壓電抗器的方法有效地減小了潛供電流的大小，并且大大的縮短了潛供電弧的持續時間。日本過使用高速接地點開關來大大縮短了潛供電弧的持續時間。

3 結語

綜合以上分析，對本文做出四點總結。（1）在高壓輸電系統中的過電壓，潛供電流和無功補償可以以日本和前蘇聯的經驗數據進行參考，對日后的高壓輸電系統的發展有很大的幫助。（2）現如今我國科學技術水平在不斷發展，但是由于技術水平還不夠成熟，所以，在現階段的發展中，我們在建設特高壓線路的時候建議選擇固定電抗器，由于技術難度較低，而且造價合理，這對高壓輸電線路工作也提供了一個保障。但是在未來，可控電抗器的發展空間還是很大的。也必將為我國的高壓輸電線路工作作出貢獻。（3）現如今，我國的高壓輸電線路可以采用高抗中性點小電抗的方式來減小潛供電流，縮短潛供電弧的持續時間，保障輸電線路安全穩定的運行。這樣就不用使用高速接地開關來縮短潛供電弧的持續時間。（4）對于高壓線路的操作過電壓，要特別注意的是接地故障過電壓和故障分閘過電壓所帶來的影響。本文通過對高壓輸電系統中的過電壓，潛供電流和無功補償進行一個總結，希望對日后的高壓輸電系統的發展做出一定的貢獻。

參考文獻：

[1]李斌.計及低頻振蕩的混合無功補償線路斷路器開斷特性[D].山東大學，2017.

[2]韓明明.特高壓混合無功補償輸電系統開關動作特性研究[D].山東大學，2016.