一、引言
远距离超高压输电线的对地电容电流很大,为吸收这种容性无功功率,一般在输电线路装设并联电抗器。此外,并联电抗器的使用可在减小潜供电流,提高重合闸的成功率。
在超高压远距离输电线路中装设并联电抗器,对超高压输电线路的稳定运行,以及对整个系统的安全稳定运行都起着十分重要的作用。
二、高压电抗器的分类:
(1)按用途分:限流电抗器:主要限制短路电流;串联电抗器:串联在电容器电路中,用于减少电容器涌流倍数及抑制谐波电压放大,减少系统电压畸变;中高压并联电抗器:用于补偿电力系统无功容量,降低动态过电压,提供运行可靠性。(2)按结构分:油浸式电抗器和干式空芯电抗器。(3)按功能可分为:可控电抗器,平波电抗器和储能电抗器等等。
三、电抗器在电力系统中的作用
高压并联电抗器可采用单相式或三相式,当采用三相式时,应采用三相五柱式。我国500kV 线路的并联电抗器均为单相油浸式,铁心带间隙,接地电抗器可为干式空芯电抗器。
(1)限制工频过电压。500kV 线路的长度一般都在百公里以上,高压线路一般采用了分裂导线,所以线路的电容很大,每条线路的充电容性功率可达二三十万千乏,线路的充电功率每百公里达12 万kvar, 所以在负荷低谷时线路工频暂态过电压也高,另外空载线路在投入时工频暂态过电压也高。为了限制线路式频过电压问题,在电网中要装设一定容量的并联电抗器。可补偿线路上的电容,从而限制工频电压的升高。(2)无功功率的平衡作用。500kV 线路充电功率大,有可能远距离输送无功功率,造成电压质量降低,而且送端增加的无功功率大部分都被线路消耗掉,并不能得到利用。而并联电抗器正好能吸收无功功率,起到无功功率的平衡作用。如东北电网的500kV 董辽线,长度为159km,在最高工作电压550kV 下,线路充电电流为214A,充电功率为20 万kvar.当在董辽线的董家变侧装设一组3*40Mvar 的电抗器后,线路的充电功率降到7.6 万kvar,充电电流降到80A,线路末端式频暂态过电压由1.103pu 降到1.028pu。(3)降低潜供电流,有利于单相自动重合闸。随着输电线路额定工作电压的提高及线路长度的增加,线路的相间电容增大,线路在运行机制中发生单相弧光接地时,由于某种原因潜供电流太大,电弧不易熄灭。并且超高压电网中一般采用单相自动重合闸,即当线路发生单相接地故障时立即断开该相线路,等故障处电弧熄灭后再重合该相。但往往在故障线路两侧开关断开后,故障点电弧并不马上熄灭。,如果潜供电流被消除之前进行重合闸,必然会失败。如果在线路上接有并联电抗器,且其中性点经小电抗器接地,由于小电抗器的补偿作用,潜供电流中的电容电流和电感电流都会受到限制,故电弧很快熄灭,从而大大提高单相重合闸的成功率。(4)防止自励磁。发电机以额定转速合闸于空载线路时,因为发电机残压加于线路容抗上,所以在电容电流的助磁作用下使发电机电压不断升高。在发电机和线路的参数满足一定条件时,就会出现发电机电压超过出额定电压很高的情况,这就是发电机的自励磁现象。在线路终端甩负荷,计划性合闸和并网等情况,都会形成较长时间的发电机带空载长线这种运行方式。因为计划性合闸是容性阻抗,因此也可能导致发电机的自励磁。自励磁引起的工频电压可能达到额定电压的1.5- 2 倍,甚至更高,这不仅使得并网时的合闸操作成为不可能,并且其持续发展会严重威胁电网中电气设备安全运行。并联电抗器可以补偿线路容性无功功率,可以有效防止发电机自励磁情况的发生。
四、高压并联电抗器的接线要求
(1)通过隔离开关或直接与线路相连,这种方式节省设备,减少投资。此方式的电抗器可与输电线视为一体,运行欠灵活。我国大部分超高压线路采用这种方式。(2)采用专用断路器,些方式运行灵活,担投资大。我国部分超高压线路采用主这种方式。(3)通过放电间隙与线路相连,当电压较高时使放电间隙击穿,自动投入电抗器;电压较低时又自动退出。此方式可减少投资,但技术要求高,可靠性低,目前俄国采用。
五、高压并联电抗器的保护配置
(1)电气量保护。主保护:纵差保护,零差保护,匝间保护;后备保护:过电流保护,零序过流保护;异常保护:过负荷保护。(2)本体保护。轻、重瓦斯;油位;油温;绕组温度;压力释放;冷却器故障;冷却器电源消失等。