500 kV 线路串联电抗器研究与应用

李 峰，谢国栋，刘成国，张 冬，王 瑞，刘博宇

（国网北京市电力公司检修分公司，北京 丰台 100073）

随着经济的增长，电力系统快速发展，电网间的联系日趋紧密，短路电流水平逐步提高，已经接近甚至超过断路器遮断容量。短路电流过大已经成为制约电网安全稳定运行的重要因素。电力系统限制短路电流的措施有：增加断路器遮断容量、采用高阻抗变压器、提高电压等级分区供电以及采用串联电抗器等方式[1-2]。在线路上加装串联电抗器是一种工程实施可行性高、技术成熟、操作简单且经济成本相对较低的措施[3-4]。

本文结合双回500 kV 输电线路串联电抗器工程，研究500 kV 线路串联电抗器原理及其倒闸操作规定，并提出针对串联电抗器的相关运行维护措施，为后续串联电抗器可靠稳定运行，提供相关指导。

1 串联电抗器间隔构成

加装串联电抗器装置的500 kV 输电线路输电距离仅27 km，为限制短路电流，在该输电线路的一端加装串联电抗器，串联电抗器安装于某500 kV 变电站站内。串联电抗器间隔示意图如图1 所示。

图1 串联电抗器间隔示意图

由图1 可知，串联电抗器间隔包括50N1CK-6、50N1CK-67、50N1CK-617、50N1CK-2、50N1CK-27、50N1CK-17、50N1CK-1、串联电抗器装置以及耦合电容器。串联电抗器间隔所包含隔离开关和接地刀闸的分合状态分别对应不同的串联电抗器状态，具体状态定义将在下节阐述。500 kV 限流电抗器按结构划分为干式空芯电抗器、干式铁芯电抗器和油浸铁芯电抗器[5]。由于铁芯式电抗器会出现磁饱和现象，造成电抗值变小；而空芯电抗器的电抗值为恒定值，其限制短路电流的能力相较铁芯式更加稳定。限流电抗器按冷却介质划分为干式限流电抗器和油浸式限流电抗器。油浸式限流电抗器具有抗震性能好、抗污秽能力强等优点，但是成本更高、电感值会波动，此外油浸式电抗器需要外加冷却装置，噪声大，增加维护成本。综合多方面因素考虑，本工程选用某公司生产的干式空芯限流电抗器，其参数如表1 所示。

表1 干式空芯限流电抗器参数

当线路发生短路时，断路器分闸断开短路电流，断路器动静触头分开后，触头间产生电弧，电弧电流过零瞬间，电弧熄灭，此时触头上产生瞬态恢复过电压（transient recovery voltage，TRV）。如果瞬态恢复过电压过大，将会造成绝缘介质击穿，导致电流持续流过断路器，对设备产生危害。为了限制线路两侧断路器在切断短路电流时的瞬态恢复过电压，每相串联电抗器两端均并联一组耦合电容器，本工程选用某公司生产的TRV 电容器，其参数如表2 所示。

表2 TRV 电容器参数

2 串联电抗器间隔编号规则及状态定义

2.1 串联电抗器间隔编号规则

该变电站500 kV 侧采用二分之三接线方式。为方便日后倒闸操作，须对串联电抗器间隔内设备进行编号。以一线5031/5032 为例，串联电抗器编号采用边开关与串联电抗器首字母相结合的方式进行命名，即5031CK；串联电抗器两侧刀闸编号按照开关侧刀闸为-1，线路侧刀闸为-2，即5031CK-1与5031CK-2；串联电抗器接地刀闸编号开关侧为-17，线路侧为-27，即5031CK-17 与5031CK-27；旁路刀闸编号为：边开关与“-6”相结合，即5031CK-6；旁路刀闸开关侧接地刀闸编号为-67，即5031CK-67；线路侧接地刀闸编号为-617，即5031CK-617。

2.2 串联电抗器间隔状态定义

串联电抗器装置的状态定义如表3 所示。以一线为例，串联电抗器为5031CK，串联电抗器旁路刀闸为5031CK-6，串联电抗器刀闸为5031CK-1、5031CK-2，串联电抗器接地刀闸为5031CK-17、5031CK-27。

表3 一线串联电抗器状态

其中-67、-617 刀闸为线路接地刀闸，须根据检修范围要求下达逐项操作令，不包含在串联电抗器综合操作令中。而串联电抗器在检修状态下，旁路刀闸的分合取决于线路状态，若线路须要转为冷备用或者检修，旁路刀闸断开；线路须要转运行状态，则旁路刀闸合上。

3 串联电抗器间隔倒闸操作规定及运行维护措施

3.1 倒闸操作规定

以一线5031/5032 为例，串联电抗器闭锁如表4所示，其中远方操作均具备“五防”联锁，未特殊标注部分均具备电气联锁。串联电抗器两侧刀闸及旁路刀闸的拉合操作，必须在串联电抗器所在线路停电的情况下进行；串联电抗器两侧接地刀闸的拉合操作，必须在串联电抗器两侧刀闸在分位状态下才可进行。当线路带电时，不允许旁路刀闸和串联电抗器刀闸同时处于合闸的状态，由于带电时，旁路刀闸和串联电抗器刀闸之间未设置电气联锁，因此将该项操作纳入现场运行专用规程，并在微机“五防”上实现该项操作原则。串联电抗器如有特殊运行要求，应提前向调度书面报告。

表4 一线串联电抗器闭锁表

3.2 维护措施

带串联电抗器运行的线路，在线路跳闸后，现场必须对串联电抗器外观进行检查，确认无异常后，方可带串联电抗器试送线路。此外，在安排串联电抗器检修工作时，现场运维单位除在停电设备中明确串联电抗器状态要求外，还必须同时明确线路状态要求（异常或故障处置时应由现场运行人员电话确认），否则均视为线路在退出串联电抗器后不恢复运行。由于该站汇控柜不具备操作串联电抗器刀闸、旁路刀闸及其相应的接地刀闸，且就地操作时操作机构在该刀闸正下方，因此正常操作时应在远方监控机操作，每项操作之后应立即到现场检查操作质量。此外，串联电抗器旁路刀闸线路侧无带电显示器，不具备直接验电条件时，应采取间接验电的方式，查看剩余电流表无电流值，并询问调度线路是否带电。

在串联电抗器运行过程中，须按照变电站巡视周期开展串联电抗器间隔巡视与测温工作。巡视过程中，应检查串联电抗器外观是否完整，表面是否清洁，无异常突起、无异物搭挂、无爬电痕迹、无油漆脱落等，散热处无异物堵塞通风道，金属部位无锈蚀、无变形裂纹，设备运行时声音正常。测温时，重点检查设备本体与接头部位，当发现串联电抗器本身温度超过120 ℃或者不同串联电抗器之间温差较大等情况时，及时上报处理。日常须采用远程监控系统，实时监控串联电抗器设备是否存在异常现象，确保串联电抗器安全稳定运行。

4 结束语

本文结合双回500 kV 输电线路串联电抗器工程，分别介绍了串联电抗器间隔的构成及其作用、编号规则、运行状态以及倒闸操作的原则。并对串联电抗器的运行维护工作提出相应建议，随着串联电抗器的投运，须要结合实际情况，采取更有针对性的运维措施，提高串联电抗器运行的可靠性，并为今后其他线路串联电抗器的应用提供参考。