500 kV 線路串聯電抗器研究與應用

李 峰，謝國棟，劉成國，張 冬，王 瑞，劉博宇

（國網北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100073）

隨著經濟的增長，電力系統快速發展，電網間的聯系日趨緊密，短路電流水平逐步提高，已經接近甚至超過斷路器遮斷容量。短路電流過大已經成為制約電網安全穩定運行的重要因素。電力系統限制短路電流的措施有：增加斷路器遮斷容量、采用高阻抗變壓器、提高電壓等級分區供電以及采用串聯電抗器等方式[1-2]。在線路上加裝串聯電抗器是一種工程實施可行性高、技術成熟、操作簡單且經濟成本相對較低的措施[3-4]。

本文結合雙回500 kV 輸電線路串聯電抗器工程，研究500 kV 線路串聯電抗器原理及其倒閘操作規定，并提出針對串聯電抗器的相關運行維護措施，為后續串聯電抗器可靠穩定運行，提供相關指導。

1 串聯電抗器間隔構成

加裝串聯電抗器裝置的500 kV 輸電線路輸電距離僅27 km，為限制短路電流，在該輸電線路的一端加裝串聯電抗器，串聯電抗器安裝于某500 kV 變電站站內。串聯電抗器間隔示意圖如圖1 所示。

圖1 串聯電抗器間隔示意圖

由圖1 可知，串聯電抗器間隔包括50N1CK-6、50N1CK-67、50N1CK-617、50N1CK-2、50N1CK-27、50N1CK-17、50N1CK-1、串聯電抗器裝置以及耦合電容器。串聯電抗器間隔所包含隔離開關和接地刀閘的分合狀態分別對應不同的串聯電抗器狀態，具體狀態定義將在下節闡述。500 kV 限流電抗器按結構劃分為干式空芯電抗器、干式鐵芯電抗器和油浸鐵芯電抗器[5]。由于鐵芯式電抗器會出現磁飽和現象，造成電抗值變小；而空芯電抗器的電抗值為恒定值，其限制短路電流的能力相較鐵芯式更加穩定。限流電抗器按冷卻介質劃分為干式限流電抗器和油浸式限流電抗器。油浸式限流電抗器具有抗震性能好、抗污穢能力強等優點，但是成本更高、電感值會波動，此外油浸式電抗器需要外加冷卻裝置，噪聲大，增加維護成本。綜合多方面因素考慮，本工程選用某公司生產的干式空芯限流電抗器，其參數如表1 所示。

表1 干式空芯限流電抗器參數

當線路發生短路時，斷路器分閘斷開短路電流，斷路器動靜觸頭分開后，觸頭間產生電弧，電弧電流過零瞬間，電弧熄滅，此時觸頭上產生瞬態恢復過電壓（transient recovery voltage，TRV）。如果瞬態恢復過電壓過大，將會造成絕緣介質擊穿，導致電流持續流過斷路器，對設備產生危害。為了限制線路兩側斷路器在切斷短路電流時的瞬態恢復過電壓，每相串聯電抗器兩端均并聯一組耦合電容器，本工程選用某公司生產的TRV 電容器，其參數如表2 所示。

表2 TRV 電容器參數

2 串聯電抗器間隔編號規則及狀態定義

2.1 串聯電抗器間隔編號規則

該變電站500 kV 側采用二分之三接線方式。為方便日后倒閘操作，須對串聯電抗器間隔內設備進行編號。以一線5031/5032 為例，串聯電抗器編號采用邊開關與串聯電抗器首字母相結合的方式進行命名，即5031CK；串聯電抗器兩側刀閘編號按照開關側刀閘為-1，線路側刀閘為-2，即5031CK-1與5031CK-2；串聯電抗器接地刀閘編號開關側為-17，線路側為-27，即5031CK-17 與5031CK-27；旁路刀閘編號為：邊開關與“-6”相結合，即5031CK-6；旁路刀閘開關側接地刀閘編號為-67，即5031CK-67；線路側接地刀閘編號為-617，即5031CK-617。

2.2 串聯電抗器間隔狀態定義

串聯電抗器裝置的狀態定義如表3 所示。以一線為例，串聯電抗器為5031CK，串聯電抗器旁路刀閘為5031CK-6，串聯電抗器刀閘為5031CK-1、5031CK-2，串聯電抗器接地刀閘為5031CK-17、5031CK-27。

表3 一線串聯電抗器狀態

其中-67、-617 刀閘為線路接地刀閘，須根據檢修范圍要求下達逐項操作令，不包含在串聯電抗器綜合操作令中。而串聯電抗器在檢修狀態下，旁路刀閘的分合取決于線路狀態，若線路須要轉為冷備用或者檢修，旁路刀閘斷開；線路須要轉運行狀態，則旁路刀閘合上。

3 串聯電抗器間隔倒閘操作規定及運行維護措施

3.1 倒閘操作規定

以一線5031/5032 為例，串聯電抗器閉鎖如表4所示，其中遠方操作均具備“五防”聯鎖，未特殊標注部分均具備電氣聯鎖。串聯電抗器兩側刀閘及旁路刀閘的拉合操作，必須在串聯電抗器所在線路停電的情況下進行；串聯電抗器兩側接地刀閘的拉合操作，必須在串聯電抗器兩側刀閘在分位狀態下才可進行。當線路帶電時，不允許旁路刀閘和串聯電抗器刀閘同時處于合閘的狀態，由于帶電時，旁路刀閘和串聯電抗器刀閘之間未設置電氣聯鎖，因此將該項操作納入現場運行專用規程，并在微機“五防”上實現該項操作原則。串聯電抗器如有特殊運行要求，應提前向調度書面報告。

表4 一線串聯電抗器閉鎖表

3.2 維護措施

帶串聯電抗器運行的線路，在線路跳閘后，現場必須對串聯電抗器外觀進行檢查，確認無異常后，方可帶串聯電抗器試送線路。此外，在安排串聯電抗器檢修工作時，現場運維單位除在停電設備中明確串聯電抗器狀態要求外，還必須同時明確線路狀態要求（異常或故障處置時應由現場運行人員電話確認），否則均視為線路在退出串聯電抗器后不恢復運行。由于該站匯控柜不具備操作串聯電抗器刀閘、旁路刀閘及其相應的接地刀閘，且就地操作時操作機構在該刀閘正下方，因此正常操作時應在遠方監控機操作，每項操作之后應立即到現場檢查操作質量。此外，串聯電抗器旁路刀閘線路側無帶電顯示器，不具備直接驗電條件時，應采取間接驗電的方式，查看剩余電流表無電流值，并詢問調度線路是否帶電。

在串聯電抗器運行過程中，須按照變電站巡視周期開展串聯電抗器間隔巡視與測溫工作。巡視過程中，應檢查串聯電抗器外觀是否完整，表面是否清潔，無異常突起、無異物搭掛、無爬電痕跡、無油漆脫落等，散熱處無異物堵塞通風道，金屬部位無銹蝕、無變形裂紋，設備運行時聲音正常。測溫時，重點檢查設備本體與接頭部位，當發現串聯電抗器本身溫度超過120 ℃或者不同串聯電抗器之間溫差較大等情況時，及時上報處理。日常須采用遠程監控系統，實時監控串聯電抗器設備是否存在異常現象，確保串聯電抗器安全穩定運行。

4 結束語

本文結合雙回500 kV 輸電線路串聯電抗器工程，分別介紹了串聯電抗器間隔的構成及其作用、編號規則、運行狀態以及倒閘操作的原則。并對串聯電抗器的運行維護工作提出相應建議，隨著串聯電抗器的投運，須要結合實際情況，采取更有針對性的運維措施，提高串聯電抗器運行的可靠性，并為今后其他線路串聯電抗器的應用提供參考。