高压输电系统过电压、潜供电流和无功补偿

乔莉　胡永恒　杨磊　李长征

摘 要：我国21世纪的电力系统现代化向着高电压的方向发展，通过对新电压等级的研究和特高压研究，对高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿进行了分析，并提出了一定的建议，为日后高压电力输电系统的发展提供一定的参考意见。

关键词：过电压;潜供电流;无功补偿;高压输电

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.085

0 引言

本篇文章介绍了高压输电系统过电压，潜供电流和无功补偿的一些研究结果。研究结果表明出了我国特高压输电线路的开关不需要采用高速接地开关，而且近年高压输电线路可以采用固定式高抗，由于现如今的技术还不够成熟，所以可以对可控式高抗暂时不投入使用。在山区应当减少接地线的保护脚，防止绕击造成线路跳闸等一系列问题作出了具体分析，并且提供了一些相应的解决方法。

1 从限制过电压的角度分析无功补偿

虽然特高压输电线路的充电功率很大，但是在线路一端开始充电的过程中，传输的功率基本是零。这个为零的功率被叫做无功功率，为了平衡这个无功功率，使高压输电线路的损耗降到最低，并且为了防止出现过电压的情况，就要进行电路的无功补偿。一般进行无功补偿的主要设备是高压并联电抗器。

限制过电压的设备有很多，变电所限制过电压的主要设备是避雷器。避雷器不仅可以限制过电电压，而且还为变电所设备的绝缘提供了一定的保护。TOV是由空载线路电容效应，不对称基地故障和甩负荷等原因引起的。TOV过高会造成设备的绝缘水平过高。由于我国该线路可能比较长，因此其中的电流会较大，如果没有相关的措施，电流流过电线所产生的电感和电源电感会导致电压升高，电压的升高将会导致TOV的升高，因此，使用高压并联电抗器堆电路进行无功补偿，限制TOV的升高。

在进行无功补偿时，不建议补偿度过高。如果补偿度过高，当特高压线路输送功率较大的时候，无功功率和高压电抗器的功率相等。高压电抗器在高压线路输送过程中就成了一个多余的负担。这就使高压线路输送过程中的损耗增加，电力输送的稳定性降低，高压输电线路输送的能力也造成了一定的影响。因此，在进行无功补偿的时候，应该根据实际的情况，对补偿度进行及时的调整。

在高压输电线系统中能使用的可控电抗器有两种，一种是磁饱和式，另一种是变压器式。磁饱和式电抗器通过铁心饱和来改变电抗值，而变压器式电抗器是通过改变低压绕组导通状态的方式来改变电抗值。现如今俄罗斯已经有50万伏的磁饱和式可控电抗器，在试运行的阶段，印度也已经有40万伏的磁饱和式可控电抗器在2001年已经开始投入到使用阶段。中国也有不超过11万伏的磁饱和式可控电抗器投入使用。从这不难看出，目前我国在可控电抗器方面技术还不够成熟，但从长远角度来看，还是有可能实现的。

2 过电压限制

在高压系统中，最高时候会产生相当高的电压，因此相对应的也会产生较高的过电压值，这就要求了设备绝缘水平要够高。当外绝缘操作冲击放电电压增大，那么间隙距离就要更加快的增加。因此，降低高压输电的电压，对高压输电工程和高压输电过程的安全运行具有很重要的意义。

2.1 工频暂态过电压

在高压输电过程中，由于高压输电的功率很大，而且输电的线路很长，这就會导致TOV很大。因此，为了降低TOV值，现如今高压输电行业大多采取用固定电抗器来降低TOV的值。这也是由于现如今我国可控电抗器技术水平不够，而固定电抗器不仅技术简单，而且造价相对较低。我国特高压系统限制工频过电压，应该根据具体的实际情况来进行解决。一般会在原来的措施基础上，建议二次系统采取措施。如进行多重保护或者是增加线路两侧断路器分闸联动通道。

2.2 操作过电压

高压线路的操作过电压包括三种。一种是合空线和单相重合闸过电压。一种是接地故障过电压。另一种是故障分闸过电压。这三种而在研究使我们主要研究接地故障过电压和故障分闸过电压。对于接地故障，过电压在计算的过程中要特别注意对其电幅值影响的各种因素不能忽略不计。故障分闸过电压，首先要判断断路器是否安装了分闸电阻，然后再根据各方因素进行一个综合的考虑。现如今一些电路器还会安装分闸电阻，这样可以减免在输电过程中所造成的过度的一些感想。避雷器可以有效地限制操作过电压，这是限制操作过电压的另一个有效的措施。通过避雷器限制了电路的操作过电压，这对于降低设备的绝缘水平，提供了很大的帮助。

2.3 潜供电流

在高压线路输电的过程中，由于高压线路的运行电压特别高，相间的电容量也很大，就会导致潜供电流的增大，这也就会导致潜供电弧的熄灭时间会很长。如何解决高压输电线路中潜供电弧快速熄灭保证高压输电能够安全稳定地进行，是当前研究人员所要解决的一个难题。有研究人员认为，高压输电线路中的潜供电弧燃烧持续的时间将会超过四秒，但其实做出有效的措施将会大大的缩短这个时间。比如前苏联在特高压线路上采用并联高压电抗器的方法有效地减小了潜供电流的大小，并且大大的缩短了潜供电弧的持续时间。日本过使用高速接地点开关来大大缩短了潜供电弧的持续时间。

3 结语

综合以上分析，对本文做出四点总结。（1）在高压输电系统中的过电压，潜供电流和无功补偿可以以日本和前苏联的经验数据进行参考，对日后的高压输电系统的发展有很大的帮助。（2）现如今我国科学技术水平在不断发展，但是由于技术水平还不够成熟，所以，在现阶段的发展中，我们在建设特高压线路的时候建议选择固定电抗器，由于技术难度较低，而且造价合理，这对高压输电线路工作也提供了一个保障。但是在未来，可控电抗器的发展空间还是很大的。也必将为我国的高压输电线路工作作出贡献。（3）现如今，我国的高压输电线路可以采用高抗中性点小电抗的方式来减小潜供电流，缩短潜供电弧的持续时间，保障输电线路安全稳定的运行。这样就不用使用高速接地开关来缩短潜供电弧的持续时间。（4）对于高压线路的操作过电压，要特别注意的是接地故障过电压和故障分闸过电压所带来的影响。本文通过对高压输电系统中的过电压，潜供电流和无功补偿进行一个总结，希望对日后的高压输电系统的发展做出一定的贡献。

参考文献：

[1]李斌.计及低频振荡的混合无功补偿线路断路器开断特性[D].山东大学，2017.

[2]韩明明.特高压混合无功补偿输电系统开关动作特性研究[D].山东大学，2016.