并联电抗器在高压电网中的应用

任晋阳+吕继涛

中图分类号：TM63 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2016）07-000-01

摘 要 电抗器作为无功补偿手段，在提高电力系统稳定性、发送电网运行的安全性，提高电网运行的经济性等方面发挥着越来越重要的作用。本文阐述了并联电抗器安装的意义及必要性，具体分析了高压电网中装设并联电抗器的选择方式，最后探讨了安装并联电抗器的效果。

关键词 电力系统 并联电抗器 应用

一、前言

随着我国电力工业的飞速发展，大电网互联已成为必然的趋势，同时，负荷的大幅度增长，在大电网中安装一定数量的感性无功补偿装置就变得尤为重要，其目的主要是补偿容性充电功率，在轻负荷时吸收无功功率、控制无功潮流、稳定网络的运行电压，从而降低系统损耗、提高系统供电效率，进一步改善电压质量，维持输电系统的电压稳定。

二、无功补偿的方式

（一）同步调相机。同步调相机属于早期无功补偿装置的典型，它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。

（二）并补装置：并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，但电容补偿只能补偿固定的无功，尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化，但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节，不能实现无功的平滑无级的调节。

（三）并联电抗器：目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。

三、安装并联电抗的必要性

在高压、大容量的电网中，需要安装一定数量的感性无功补偿装置（包括并联电抗器和静止无功补偿器）来补偿容性充电功率，或在轻负荷时吸收无功功率、控制无功潮流、稳定网络的运行电压、维持输电系统的电压稳定。高压并联电抗器可以吸收系统容性无功功率、限制系统的过电压和潜供电容电流、提高重合闸成功率。线路并联电抗器还可以削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高，改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭，提高线路自动重合闸的成功率，有利于消除发电机的自励磁。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。

四、并联电抗器的选择

（一）结构形式的选择

1.按铁心结构，可分为壳式电抗器和芯式电抗器。一般壳式电抗器磁密较低，到1.5至1.6倍额定电压才出现饱和，饱和后的动态电感仍为饱和前的60%以上，由于它没有主铁心，电磁力小，所以相应的噪声和振动就比较小，而且加工方便，冷却条件好。但是它又存在材料消耗多，体积偏大的缺点。芯式电抗器具有带多个气隙的铁心，外套绕组，气隙一般由不导磁的砚石组成。由于其铁芯磁密度高，因此材料消耗少，结构紧凑，自振频率高，存在低频共振可能性较小，主要缺点是加工复杂，技术要求高，震动和噪声较大，目前我国制造的的高电压大容量并联电抗器只采用芯式结构，正常运行时铁芯必须一点接地。

2.按相数分，可分为单相或三相两种。三相比单相所用的原料和成本少，节省材料，附属设备简单，价格便宜，但三相三柱式电抗器的磁路结构有明显的问题，对于500kV及以上电压等级的并联电抗器，由于相间绝缘问题及容量比较大，所以大多数仍用单相。

（二）额定电压的选择

正常运行电压是电抗器长时期承受的电压，电抗器的额定电压的合理取值应该按正常运行电压来确定。运行中出现的一些问题与额定电压选得过低也不无关系。因此，并联电抗器的额定电压应该在最高电压和标称电压之间选择，具体数值需要参考主变压器三次侧的额定电压和系统的正常运行电压

（三）安装容量的选择

高压并联电抗器容量的选择与许多因素有关，需进行技术经济综合论证，但应首先考虑限制工频过电压的需要，同时兼顾系统同期并列点的合理选择、检验系统发生自励磁的条件、满足大小运行方式时无功平衡的要求，以及潜供电流、提高单相快速重合闸的成功率的要求。最后确定的并联电抗器容量，可以用补偿度K表示：

K=Ql/Qc，

式中：Ql-并联电抗器的容量（MVA），Qc-线路的充电功率（Mvar），一般取补偿度K=40%～80%。

（四）安装位置的选择

一般在高电压电网中，装设的并联电抗器位置有两种，一种是主变低压侧装设的低压电抗器，一种是在高压侧母线或者线路上装设的高压并联电抗器。如果高压变电站中的线路的出现比较少，在低压侧装设低压电抗器能够满足无功需要和电压的要求，则无需在每个高压出线装设高压并联电抗器，若这样做，容量选择不当就会产生并联电抗器谐振和过补偿，同样还会占用大量的位置，如果高压线路都比较短，则在母线上装设高压电抗器，可以避免完全依靠低压并联电抗器高压线路的充电功率，优化了无功布置，防止远期出现拆除低压电抗器来装设低压电容器的情况，同时母线上装设高压并联电抗器不会出现工频谐振过电压，容量的选择也不受潜供电流和工频过电压的限制，只根据母线上连接线路充电功率的大小进行选择。

五、安装并联电抗器的效果

1.提高了电网运行的经济性。由于投切电抗器可对线路的无功潮流进行调控，故减少了无功流动所造成的有功损耗，有利于降低线路损失。

2.改善了电网运行的安全性。

3.有利于提高系统稳定性和线路的送电能力，有利于网络的并列运行。

4.有利于消除同步发电机带空载长线路时可能出现的自励磁谐振。

5.有利于潜供电弧的消灭和装设单相快速自动重合闸。

参考文献：

[1] 李宏志.冯屯变电站电抗器运行分析[J].2006.

[2] 电力系统继电保护原理与实用技术[M].中国电力出版社，2006.