500kV線路加裝串聯電抗器對線路保護的影響

余磊 楊春連 鮮萬良

摘 要：電力事業基礎設施建設工作不斷發展的今天，電力系統串補裝置也得到了廣泛應用，讓系統的穩定性和線路傳輸能力得到了全面提高。因此，本文基于500kV線路加裝串聯電抗器進行分析，在詳細分析了加裝串補裝置的原因作用后，從實際出發進一步探討串補裝置在線路保護上的作用，并提出一定的改進建議。

關鍵詞：500kV線路;串聯電抗器;線路保護;短路電流

電力技術水平不斷提高的同時，電網結構日益復雜，建設中面臨的風險逐漸增加，在這樣的情況下，必須要全面加強線路保護工作，以此保證電力運行穩定，滿足國民日益增長的電力需求。加裝串補裝置是目前較為常見的線路保護方式，但在實際應用過程中還存在一定的問題，需要結合實際情況進行具體分析。

一、500kV線路加裝串聯電抗器的原因和作用

500kV變電站是國家電網運行過程中的主體，在維持國家電力供應穩定性上發揮著至關重要的作用。但是，在電網結構日益復雜化的過程中，電力運行過程中存在的風險也逐漸增加。想要提高電路系統對風險的抵御能力，就要結合實際情況，適當加裝串補裝置。電抗器是加裝串補裝置中最常見的一種，也是應用范圍最廣泛的一種，其具有經濟、便捷、高效的優點，在實際應用過程中可以有效限制電網短路電流水平，從根本上規避線路運行風險。通過對過往短路電流故障的分析來看，造成這一故障的主要原因在于，電網的正序阻抗小于等值零序阻抗。結合實際案例分析可知，距離過長、線路狀態、正序阻抗等是導致500kV母線的單相短路電流小于三相短路電流的主要因素。

一般情況下，電力工程技術人員會采用高阻抗變壓器、加裝串補裝置、建設高一級電網等方式，來限制短路電流。相比較而言，加裝串聯電抗器的優勢特點最為突出，不僅可以增強風險抵御能力，而且操作簡單、效果明顯，值得大范圍推廣。應用在500kV母線上的串聯限流電抗器，大都是采用絕緣材質制備而成，具有高耐熱性這一特點。在實際應用過程中，可以有效地減小斷路器的開斷負擔以及發電機失步概率和線路電壓損耗，同時限制短路電流的流動。不僅如此，在500kV線路上加裝串聯電抗器，也能夠降低電磁污染，有效延長線路壽命，避免出現超高壓輸電網故障[1]。

二、500kV線路加裝串聯電抗器對線路保護的影響

（一）加裝串聯電抗器后線路保護工作影響

在500kV線路上加裝了串聯電抗器之后，線路兩端的電器距離進一步提高，串聯電抗器會在距離、阻抗等方面基于保護，但線路的保護特性不會改變。這是因為500kV線路加裝串聯電抗器后，形成的是差動保護，指揮對差動量產生影響。500kV線路中原有的元件也不會受到加裝串聯電抗器的影響。但是在加裝串聯電抗器后，反應距離增加，線路的有功損耗和無功損耗也會隨之增加，系統穩定性可能出現一定的波動，參數發生變化后，距離也會受到負面影響。在對于500kV線路加裝串聯電抗器之后，可以保證500kV母線的單相短路電流與三相短路電流相互協調，其核心是改善電網的正序阻抗與等值零序阻抗向平衡，進而縮小500kV主要電源點與負荷中心變電站的間距，優化正序與零序的抗阻情形。此外，由于500kV線路的實際情況會對于電網系統中的短路電流的大小起著決定性的影響，其主要原因是電網系統原有線路的平均長度較小，加之多條線路進行并聯，這種情形會導致主變壓器的零序電阻的阻值高于線路中的零序阻抗。一般情況下線路在電網系統中的零序阻抗通常會大于正序阻抗，進而在500kV電網系統中的正序等值阻抗一般會小于其零序等值阻抗，因此，在500kV線路加裝串聯電抗器可有效優化這一現象。

此外，為保證對于線路中短路電流的有效限制，加裝串聯電抗器這一措施的效果相較于高阻抗變器以及升級電網建設等方式具有明顯的優勢，進而對于電網短路電流的水平進行有效的限制，并且串聯電抗器以其方便以及效率高的優勢，在進行電網系統的推廣過程中，可以得到較好的應用，從而使得電路系統對于風險的抵抗能力得到很好的強化，是一種具有較大現實意義的電網改進措施。

（二）加裝串聯電抗器后線路保護工作案例

以某500kV變電站為例，為了保證該變電站中所有線路的穩定性，在線路上加裝串聯了電抗器。通過這一措施，不僅提高了線路在復雜環境中的生存能力，也能夠滿足電流穩定運行的實際需求。為了保證電抗器的穩定運行，該變電站制定了一系列措施。第一，加裝串聯電抗器后，設備的投入與退出均由電力調度中心統一控制;第二，加裝串聯電抗器后，運行人員定期檢查個設備的數據情況，并且密切監視線路負荷變化，以此有效避免超負荷問題的出現;第三，全面落實遠程監控系統和紅外監測裝置，重點監控加裝串聯電抗器后，設備是否存在異常現象，如溫度超標、冒煙起火等;第四，如果加裝串聯電抗器后，出現了線路跳閘問題，必須要第一時間檢查并確認設備狀態，不能夠盲目強送;第五，加裝串聯電抗器后，要定期對設備裝置進行檢修，需要注意的是，在檢修過程中對應線路要陪停[2]。

此外，這種500kV母線串聯限流電抗器在實際的應用中，由于其通常利用具有較高耐熱性的絕緣材質進行制造，可以對于短路電力進行高效的限制，在應用中可以有效降低斷路器的開斷負擔，進而保證斷路器的使用壽命，減輕在運作過程中斷路器的損耗，并且其可以在很好的電路中短路情況下對電流的流量進行限制，從而形成對于電氣設備有效保護的作用。此外串聯電抗器的應用，可以有效的降低發電機的失步概率以及線路中的電壓損耗。在500kV線路串聯電壓器的實際應用，可以在保證對于短路電流進行限制的基礎上，減少在超高壓輸電網出現故障時電磁污染的產生，進而保證電網運行的科學性以及合理性。

（三）加裝串聯電抗器后線路保護工作問題

伴隨著現今時代背景下，電網建設的復雜性以及多樣性，其故障的產生也存在著多種不同的發展趨勢，尤其針對于短路容量的提升，在較短的線路長度中，短路電流的驟增會導致內部短路電流水平超過既有標準，進而為電網的運行帶來更大的風險。隨著技術的發展，在500kV線路中加裝串聯電抗器的方式，可以憑借其經濟性、方便性以及高效性等特點，具有提升電網系統中對于風險的有效抵抗的能力，因此，串聯電抗器在實際的電網建設中，被有效的應用于電網建設的多個方面，但在實踐過程中，電抗器的自身以及應用中，會存在著諸多問題，針對于其突出問題，需要相關的科研人員加大研究力度對其進行有效的解決，進而推動國家電力事業的長效發展。

根據該500kV變電站加裝串聯電抗器后線路繼電保護配置的實際運行情況來看，整體運行效率相對較優，可以有效控制短路電流，電網運行的靈活性也到了大幅度提高。但在實際運行過程中，也出現一些問題。尤其是在剛完成加裝串聯電抗器后的一個階段內，經常需要重啟設備，甚至會出現死機情況。經過紅外監測裝置的檢查發現，造成這一問題的主要原因在于強電磁干擾，重新安裝了屏蔽層后，問題得到改善。但在后續運行過程中依然存在重啟問題，需要對其進行多次維修，不僅如此，加裝串聯電抗器后運行可靠性出現了一定程度的降低，邏輯修改存在困難，需要結合實際情況進行有針對性的調整，從而保證線路的穩定運行。

（四）加裝線路電抗器后線路內部參數的變化

通常情況下，在線路中加裝串聯電抗器之后，會導致原始的線路參數會由于串聯電抗器的加裝而出現一定的變化，在電抗器進行串聯之后相當于加大了原有的線路兩端的電器距離，進而導致線路中的總電阻值為傳統線路中的電阻與電抗器本身電阻的總和，一般情況下原始線路中的電阻會在實際的安裝后小于電抗器的電阻。在對于線路中參數情況的變化情況進行研究后，可以發現線路的阻抗不會對于線路的保護特性進行更改，而與距離以及阻抗等相關的部件會成為電網系統中受干擾較大的保護，究其原因主要是由于線路中的差動保護僅存在于對于電流差動量進行反應，其安裝位置主要存在于線路的兩端。

此外，由于在線路中進行串聯電抗器的加裝，通常存在著三相參數相互對稱的特性，因而在電路系統中的固有的反應非對稱分量的負序以及零序的保護元件一般不會由于線路中加裝串聯電抗器而受到相應的影響，這種情況與傳統的元件反應關系相互不統一，同時，對于加裝串聯電抗器之后，反應距離的阻抗元件是否受到影響，要根據線路的實際情況進行考量。

（五）串聯電抗器的加裝對于線路保護的原理

一方面，設置的電流值小于流過線路中電抗器以及固有電阻的前后電流差的絕對值是差動保護動作的結果的判斷依據，這一結果顯示其并沒有在加裝串聯電抗器之后受到影響;另一方面，設置的電阻值大于流過電路前的電壓與流過電路之后的電流的比值是距離保護動作結果的判定依據，這一結果顯示，其受到了在加裝串聯電抗器后線路內部總阻抗增加的影響。

在電流流過加裝串聯電抗器的總阻值產生變化的線路之后，其線路段內的整定值從原電阻的80%提升為了原有電阻加電抗器電阻總和的80%，這種情況下，相應的保護會使線路內部出現相間故障或者接地時，對于變化情況作出一定的反應，這時線路段就會對于串聯電抗器以及本線路全長的有效保護，因此，對于定值的適當調整，可以為流經電抗器之后的線路段進行有效的距離保護，并且對于動作特性的相應要求，在線路的實際運行后可以保證其與相關的標準相符合。

三、總結

綜上所述，電網建設的日益復雜，電力線路中的短路容量增大，對電網運行造成了嚴重的負面影響。在500kV線路中加裝串聯電抗器，可以最大程度保證線路安全，但在實際運行過程中，也存在著較多的問題，需要結合實際情況，有針對性地進行運用，同時采取一定的措施提高運行可靠性，以促進電力事業發展。

參考文獻：

[1]鄒明浩.500kV線路高壓并聯電抗器冷卻系統風冷改造分析[J].通訊世界，2019，26（02）：165-166.

[2]張媛，金銘，李山，等.220kV限流電抗器對線路過電壓的影響[J].電力電容器與無功補償，2018，39（03）：145-148.