高压并联电抗器在特高压电网中的应用

王征

摘 要：随着我国特高压电网的建设与发展，高压并联电抗器逐步应用于特高压电网当中，起到了积极的作用。本文主要针对高压并联电抗器的必要性及其安装位置、結构形式、安装容量等具体要求进行讨论和研究。

关键词：特高压电网；高压并联电抗器；应用

在电网的建设过程中，随着负荷的增强其对无功的需求也相应提高了，在高电压或者大容量的状态下，电网安装感性无功补偿装置的根本目的就是充分发挥其对容性充电功率的补偿作用，在负荷较轻的情况下运行电网，其具备吸收无功功率、控制无功潮流以及稳定网络等特点，在改善电压质量，提高供电效率以及降低系统损耗、维持输电系统稳定运行方面起到了积极的作用。

一、无功补偿方式

1）同步调相机。早期最常见的无功补偿装置，就非同步调相机莫属了，其存在的重要意义就是可以起到对固定无功功率的补偿作用。

2）并补装置。在无功补偿方面，被广泛应用的一种无功补偿装置就要数并联电容器了，其在固定无功功率的补偿方面起到了至关重要的作用，相较于固定电容器的补偿方式，并联电容器的电容分组投切更能够适应动态变化着的负载无功，但是并联电容器并不是完美无缺的，其存在有级无功调节的特性，使得其无功平滑无级的调节是无法实现的。

3）并联电抗器。现阶段，相对固定的电抗器容量出去可以吸收系统容性符合意外，还可以对电压起到一定的抑制作用。

二、安装并联电抗器的必要性

一般情况下，包括静止无功补偿器以及并联电阻器在内的感性无功补偿装置比较适合应用在大容量、高电压的电网上，在系统过电压的限制方面，在容性无功功率的吸收方面，在潜供电容电流的限制方面都起到了至关重要的作用，从而大大提高重合闸的成功率。另外，在空载或者是轻载的时候，由于长线路电容效应所引起的工频电压升高也可以由线路并联电抗器消除，这实际上是在轻载线路当中，对无功分工和沿线电压起到了很好的改善作用，潜供电流减少，线损降低，潜供电弧的熄灭速度也会随之加快，发电机自励磁作用就会被彻底消除。

三、并联电抗器的选择与特性分析

我国正在大规模兴建特高压电网，而作为在特高压电网起到至关重要的特高压可控并联电抗器，必须搞清楚它的特殊性，才能够保证相对完整的特高压系列设备的正常运行。设定额定线电压用UN来表示，角频率用w来表示，被补偿线段长度用lb来表示，补偿度用B来表示，导线正序波阻抗用Z来表示，光速用vc来表示，则电抗器的容量为：

Q=UN2wlbBvc Z

例如，相较于超高电压网500kV电压，特高压电网1000kV电压是其两倍，相应的波阻抗比超高电压网小0.7，因此，在补偿度和长度线段相同的情况下，特高电压网的补偿容量应高于特高电压网的补偿容量，即220.7=5.7。

若特高压输电线路传输的功率较小时，并联电抗器所起到的作用就是对工频过电压的限制；若特高输电线路传输的功率大于自然功率或者接近自然功率时，不仅其降低线路电压的情况比较严重，而且在电网中无功电流也会造成有功损耗，全网的经济效益无法得到有效保障。

1）结构型式的选择。a.按照不同的相数可以分为两种，即单相电抗器、三相电抗器。b.按照不同本地结构特点可以分为两种，即干式、油浸式。

2）额定电压的选择。安装并联电抗器的最主要的目的就是使其对充电功率起到一定的补偿作用，通过对过高电压的调节，来保证其可以恢复到正常水平，如果系统电压低于正常的运行水平，电抗器是应该被切除的。正常运行的电压就是电抗器长期以来所承受的电压，电抗器额定电压的取值范围要想使之具备合理性，就需要由正常运行的电压来确定，在确定额定电压的时候，如果以最高电压为根据，那么出容量降低的情况就会极容易出现在正常的运行过程中，即容量损失。而目前偏高的系统电压，电抗器在运行的过程中会高于额定电压，导致负荷过热的现象，从而使绝缘老化的现象加重。此外，过低的选择额定电压也会在一定程度上造成一些问题的出现。

3）安装容量的选择。有诸多的因素会影响高压并联电抗器的容量选择，技术经济的综合论证是非常必要的，首先，具体问题具体分析，在考虑限制工频具体要求的时候要以实际情况为依据，并对系统同期并列点进行合理的选择，系统发生自励磁的条件检测，确定运行方式的大小要充分考虑到无功平衡的相关要求，以及要想实现单相快速重合闸成功率，潜供电流有哪些要求。

4）安装位置的选择。根据安装地点的不同，可以分为户外安装和户内安装两种方式，户内装置的漏磁会在一定程度上影响建筑物；户外装置可以大大降低磁场影响建筑物的可能性，但是这种情况就要要求绝缘材料具有较高的耐候性。

5）特性分析。裂心式可控电抗器一般情况下所采用的系统是外加直流励磁系统，其具有非线性伏安特性的特点，较低的额定磁饱和度是保证裂心式可控电抗器限制线路操作过电压的程度。高水平的谐波通常情况下是由于额定磁饱和度较低的可控电抗器引起的。因此为了消除谐波，降低谐波含有率可以采用分裂技术，这种对操作过电压有大幅度限制作用的可控电抗器适合安装在具有较高电压水平的超高电压线路上。线性伏安特性是磁饱和式可控电抗器的基本特性，将低电压施加在晶闸管的两端，其通过的并非是电抗器主电流，而是较低的直流电流，因此对其容量和耐压的要求并不高，比较方便对其进行维护和控制。

四、安装并联电抗器的优点

1）安装并联电抗器可以大大提高电网运行的经济性能，由于投切电抗器可以起到调节线路无功潮流的作用，因此，由于无功流动所引起的有功损耗就被大大的降低了，达到了降低线路损耗的目的。

2）使电网运行的安全性能得到较大的改善。

3）自励磁谐振的情况很有可能发生在同步发电机带空载长线路的过程当中，为了解决这一现象，安装并联电抗器就显得尤为重要了。

五、结语

在电力系统当中，电抗器作为一种无功补偿的方法，起到了至关重要的作用，随着电子电力技术的进一步发展，在很大程度上改善了电力装备和系统，特别是在特高压电网正常运行过程中，必须充分重视高压并联电抗器的重要作用。

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