简析并联电抗器在输电线路中的应用

本文结合750KV超高压输电线路，对并联电抗器在输电线路中的应用进行分析，首先概述了并联电抗器，筲逑了750kV超高压输电线路的主要特征，对并联电抗器在750kV超高压输电线路中的应甩进行了拟讨分析。

一、并联电抗器的概述

并联电抗器一般接在超高压输电线的末端和地之间，起无功补偿作用。并联电抗器绕组接线原理为上下两路并联的内屏-连续式绕组，用绝缘加强的电解铜换位导线绕制，上下两支路并联，每支路首端十数段为插入电屏的绝缘加强段，其余为连续段。超高压并联电抗器内部结构般有芯式结构和壳式结构。芯式结构具有损耗低、振动小，不易发生局部过热的特点。壳式结构常用的蝴蝶形层式线圈绕制工艺较复杂，而且套管等部件的国内制造质量难以保证，因此在国内超高压输电线路中均采用芯式结构高抗。芯式高抗结构为：中间立铁芯饼摞成的铁芯柱铁芯柱外套芯柱地屏、绝缘、绕组和围屏，旁轭外围旁轭地屏和围屏;在绕组两端设置器身磁屏蔽，在前后侧箱壁上设置箱壁磁屏蔽，从而在器身两侧由器身磁屏蔽和箱壁磁屏蔽构成完整的漏磁回路，屏蔽漏磁。

二、750k∨超高压输电线路的主要特征分析

750kV超高压输电线路具有输电距离长、电压等级高、线路充电功率大等特征。具体表现为：(1)空载长线容升效应。在750kV超高压输电线路中由于输电线路中的电阻、电抗、电导和电纳是沿线路长度均匀分布的，一条空载长线可看作由无数个串联的L，C回路构成，在工频电压作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电压，而且愈往线路末端电压愈高对于空载超高压输电线路来说，输电线路的末端电压会高于首端电压。为使末端电压值保持在规定的范围内，需要在线路的适当位置并联高压电抗器来改善线路的电压分布，限制空载容升。(2)单相接地时的潜供电流。我国超高压输电线路一般都采用单相重合闸，以提高系统运行的稳定水平，另外单相重合闸的过电压也比三相重合闸低得多。当线路发生单相接地故障时，故障相端断路器跳闸后，其他两相仍在运行了，且保持工作电压。由于相间电容C12和相间互感的作用 故障点仍流过一定的电流1，即为潜组成分别为电容分量和电感分量，其中电容分量起主要作用。当潜供电流熄灭后，同样由于相间电容和互感的作用，在原弧道间出现恢复电压这就增加了故障点自动息弧的困难，以至单相重合闸失败。为了限制潜供电流及其恢复电压，利用加装高压并联电抗器中性点电抗的方法能够减小潜供电流和恢复电压。(3)超高压输电线路的充电功率。对于超高压输电线路来说，电阻主要影响线路的功率损耗。电导代表绝缘子的泄漏电流，它和电晕损耗也影响功率损耗，泄漏与电晕损耗与电阻功率损耗相比，通常要小得多。因此一般不计输电线路的电晕功率损耗和绝缘子的泄漏功率损耗，由于在输电线路中消耗在线路电阻上的有功损耗与输电线路上电流的平方成正比，与电阻值成正比。传输功率一定时，输电线路上流过的电流与电压成反比，在随着电压等级的升高时，消耗在输电线路电阻上的损耗会显著减小，而输电线路中随着电压等级的升高消耗在线路的电容上的充电功率或电纳上的无功功率却增加很快，超高压输电线路的线间电容和线对地电容与电容器板间建立的电容是类似的，线路电容在交流电压的作用下使线路产生交流充电和放电电流，随之消耗一定的无功功率。

三、并联电抗器在750kV超高压输电线路中的应用分析

1、降低工频电压升高数值。

750KV超高压输电线路一般距离较长，可达数百公里。由于线路采用分裂导线，线路的相间和对地电容均很大，在线路带电的状态下，线路相间和对地电容中产生相当数量的容性无功功率，且与线路的长度成正比，大容量容性功率通过系统感性元件(发电机、变压器、输电线路)时，末端电压将要升高。在 系统为小运行方式时，尤其在线路空载或轻载时，电压升高尤其严重，形成严重的工频过电压。在线路上由并联电抗器来吸收多余的容性无功功率，消弱电容效应改善沿途电压分布，使各处电压都等于或接近额定值。

2、有利于单相重合闸。

为了提高运行可靠性，超高压电网中常采用单相自动重合闸，即当线路发生单相接地故障时，立即断开该线路，待故障处电弧熄灭后再重合该相。由于超高压输电线路间电容和电感(互感)很大，故障相断开短路电流后，非故障相电源(电源中性点接地)将经这些电容和电感向故障点继续提供电弧电流(即潜供电流)，使故障处电弧难以熄灭。如果线路上并联三相Y形接线的电抗器，且Y形接线的中性点经小电抗器接地，就可以限制和消除单相接地处的潜供电流，使电弧熄灭，有利于重合闸成功。这时的小电抗器相当于消弧线圈。

3、降低操作过电压。

操作过电压产生于断路器的分、合闸操作当系统中用断路器接通或切除部分电气元件时，在断路器的断口上会出现操作过电压，它往往是在工频电压升高的基础上出现的，如甩负荷、单相接地等均要产生工频电压升高，当断路器切除接地故障或接地故障切除后重合闸时，又引起系统操作过电压，工频电压升高与操作过电压叠加，使操作过电压更高。所以，工频电压升高的程度直接影响操作过电压的幅值。加装并联电抗器后，限制了工频电压升高，从而降低了操作过电压的幅值。当开断带有并联电抗器的空载线路时，被开断线路上的剩余电荷沿着电抗器泄入大地，使断路器断口上的恢复电压由零缓慢上升，大大降低了断路器断口发生重燃的可能性，因此也降低了操作过电压。

4、补偿输电线路的充电功率。

输电线路的充电功率与输电压的平方和输电线路的电纳成正比。对于超高压输电线路，由于输电电压等级高，分布电容引起的线路电纳大，造成输电线路的充电功率非常大，通过并联电抗器消耗掉部分容性充电功率，使系统的净无功功率电抗消耗的无功与电容产生的无功差减小，可以提高系统的电压稳定性。

5、防止同步发电机自励磁。

当线路空载或轻载时，长线的分布电容使发电厂的同步发电机带上容性负载，这时田发电机的电压将自发地建立而不与励磁电流相对应一这称为发电机自励磁。由此引起的工频电压升高可能使系统电压达到额定电压的1.5-2倍以上，这不仅使合闸操作或零起升压成为不可能，而且这种长期过电压将危及用电设备。并联电抗器能大量吸收空载长线路上的容性无功功率，破坏发电机自励磁条件。

结束语

综上所述，并联电抗器在750kV超高压输电线路中的应用，是由超高压输电线路的特征所决定，其对超高压输电线路的无功限制和维持系统的稳定具有极其重要的作用。在750kV输电线路末端的并联电抗器，能够补偿过高的容性充电功率，从而限制空载容升，使过电压限制在设备所允许的范围之内。

( 冯骁 国网冀北检修公司 北京102446 )

(武晓楠中煤天津设计工程有限责任公司天津300131 )

参考文献

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