高壓輸電系統(tǒng)過電壓、潛供電流和無功補(bǔ)償

喬莉　胡永恒　楊磊　李長(zhǎng)征

摘 要：我國(guó)21世紀(jì)的電力系統(tǒng)現(xiàn)代化向著高電壓的方向發(fā)展，通過對(duì)新電壓等級(jí)的研究和特高壓研究，對(duì)高壓輸電系統(tǒng)過電壓潛供電流和無功補(bǔ)償進(jìn)行了分析，并提出了一定的建議，為日后高壓電力輸電系統(tǒng)的發(fā)展提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：過電壓;潛供電流;無功補(bǔ)償;高壓輸電

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

0 引言

本篇文章介紹了高壓輸電系統(tǒng)過電壓，潛供電流和無功補(bǔ)償?shù)囊恍┭芯拷Y(jié)果。研究結(jié)果表明出了我國(guó)特高壓輸電線路的開關(guān)不需要采用高速接地開關(guān)，而且近年高壓輸電線路可以采用固定式高抗，由于現(xiàn)如今的技術(shù)還不夠成熟，所以可以對(duì)可控式高抗暫時(shí)不投入使用。在山區(qū)應(yīng)當(dāng)減少接地線的保護(hù)腳，防止繞擊造成線路跳閘等一系列問題作出了具體分析，并且提供了一些相應(yīng)的解決方法。

1 從限制過電壓的角度分析無功補(bǔ)償

雖然特高壓輸電線路的充電功率很大，但是在線路一端開始充電的過程中，傳輸?shù)墓β驶臼橇恪＿@個(gè)為零的功率被叫做無功功率，為了平衡這個(gè)無功功率，使高壓輸電線路的損耗降到最低，并且為了防止出現(xiàn)過電壓的情況，就要進(jìn)行電路的無功補(bǔ)償。一般進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)闹饕O(shè)備是高壓并聯(lián)電抗器。

限制過電壓的設(shè)備有很多，變電所限制過電壓的主要設(shè)備是避雷器。避雷器不僅可以限制過電電壓，而且還為變電所設(shè)備的絕緣提供了一定的保護(hù)。TOV是由空載線路電容效應(yīng)，不對(duì)稱基地故障和甩負(fù)荷等原因引起的。TOV過高會(huì)造成設(shè)備的絕緣水平過高。由于我國(guó)該線路可能比較長(zhǎng)，因此其中的電流會(huì)較大，如果沒有相關(guān)的措施，電流流過電線所產(chǎn)生的電感和電源電感會(huì)導(dǎo)致電壓升高，電壓的升高將會(huì)導(dǎo)致TOV的升高，因此，使用高壓并聯(lián)電抗器堆電路進(jìn)行無功補(bǔ)償，限制TOV的升高。

在進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，不建議補(bǔ)償度過高。如果補(bǔ)償度過高，當(dāng)特高壓線路輸送功率較大的時(shí)候，無功功率和高壓電抗器的功率相等。高壓電抗器在高壓線路輸送過程中就成了一個(gè)多余的負(fù)擔(dān)。這就使高壓線路輸送過程中的損耗增加，電力輸送的穩(wěn)定性降低，高壓輸電線路輸送的能力也造成了一定的影響。因此，在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況，對(duì)補(bǔ)償度進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

在高壓輸電線系統(tǒng)中能使用的可控電抗器有兩種，一種是磁飽和式，另一種是變壓器式。磁飽和式電抗器通過鐵心飽和來改變電抗值，而變壓器式電抗器是通過改變低壓繞組導(dǎo)通狀態(tài)的方式來改變電抗值。現(xiàn)如今俄羅斯已經(jīng)有50萬(wàn)伏的磁飽和式可控電抗器，在試運(yùn)行的階段，印度也已經(jīng)有40萬(wàn)伏的磁飽和式可控電抗器在2001年已經(jīng)開始投入到使用階段。中國(guó)也有不超過11萬(wàn)伏的磁飽和式可控電抗器投入使用。從這不難看出，目前我國(guó)在可控電抗器方面技術(shù)還不夠成熟，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看，還是有可能實(shí)現(xiàn)的。

2 過電壓限制

在高壓系統(tǒng)中，最高時(shí)候會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓，因此相對(duì)應(yīng)的也會(huì)產(chǎn)生較高的過電壓值，這就要求了設(shè)備絕緣水平要夠高。當(dāng)外絕緣操作沖擊放電電壓增大，那么間隙距離就要更加快的增加。因此，降低高壓輸電的電壓，對(duì)高壓輸電工程和高壓輸電過程的安全運(yùn)行具有很重要的意義。

2.1 工頻暫態(tài)過電壓

在高壓輸電過程中，由于高壓輸電的功率很大，而且輸電的線路很長(zhǎng)，這就會(huì)導(dǎo)致TOV很大。因此，為了降低TOV值，現(xiàn)如今高壓輸電行業(yè)大多采取用固定電抗器來降低TOV的值。這也是由于現(xiàn)如今我國(guó)可控電抗器技術(shù)水平不夠，而固定電抗器不僅技術(shù)簡(jiǎn)單，而且造價(jià)相對(duì)較低。我國(guó)特高壓系統(tǒng)限制工頻過電壓，應(yīng)該根據(jù)具體的實(shí)際情況來進(jìn)行解決。一般會(huì)在原來的措施基礎(chǔ)上，建議二次系統(tǒng)采取措施。如進(jìn)行多重保護(hù)或者是增加線路兩側(cè)斷路器分閘聯(lián)動(dòng)通道。

2.2 操作過電壓

高壓線路的操作過電壓包括三種。一種是合空線和單相重合閘過電壓。一種是接地故障過電壓。另一種是故障分閘過電壓。這三種而在研究使我們主要研究接地故障過電壓和故障分閘過電壓。對(duì)于接地故障，過電壓在計(jì)算的過程中要特別注意對(duì)其電幅值影響的各種因素不能忽略不計(jì)。故障分閘過電壓，首先要判斷斷路器是否安裝了分閘電阻，然后再根據(jù)各方因素進(jìn)行一個(gè)綜合的考慮?，F(xiàn)如今一些電路器還會(huì)安裝分閘電阻，這樣可以減免在輸電過程中所造成的過度的一些感想。避雷器可以有效地限制操作過電壓，這是限制操作過電壓的另一個(gè)有效的措施。通過避雷器限制了電路的操作過電壓，這對(duì)于降低設(shè)備的絕緣水平，提供了很大的幫助。

2.3 潛供電流

在高壓線路輸電的過程中，由于高壓線路的運(yùn)行電壓特別高，相間的電容量也很大，就會(huì)導(dǎo)致潛供電流的增大，這也就會(huì)導(dǎo)致潛供電弧的熄滅時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。如何解決高壓輸電線路中潛供電弧快速熄滅保證高壓輸電能夠安全穩(wěn)定地進(jìn)行，是當(dāng)前研究人員所要解決的一個(gè)難題。有研究人員認(rèn)為，高壓輸電線路中的潛供電弧燃燒持續(xù)的時(shí)間將會(huì)超過四秒，但其實(shí)做出有效的措施將會(huì)大大的縮短這個(gè)時(shí)間。比如前蘇聯(lián)在特高壓線路上采用并聯(lián)高壓電抗器的方法有效地減小了潛供電流的大小，并且大大的縮短了潛供電弧的持續(xù)時(shí)間。日本過使用高速接地點(diǎn)開關(guān)來大大縮短了潛供電弧的持續(xù)時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，對(duì)本文做出四點(diǎn)總結(jié)。（1）在高壓輸電系統(tǒng)中的過電壓，潛供電流和無功補(bǔ)償可以以日本和前蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行參考，對(duì)日后的高壓輸電系統(tǒng)的發(fā)展有很大的幫助。（2）現(xiàn)如今我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平在不斷發(fā)展，但是由于技術(shù)水平還不夠成熟，所以，在現(xiàn)階段的發(fā)展中，我們?cè)诮ㄔO(shè)特高壓線路的時(shí)候建議選擇固定電抗器，由于技術(shù)難度較低，而且造價(jià)合理，這對(duì)高壓輸電線路工作也提供了一個(gè)保障。但是在未來，可控電抗器的發(fā)展空間還是很大的。也必將為我國(guó)的高壓輸電線路工作作出貢獻(xiàn)。（3）現(xiàn)如今，我國(guó)的高壓輸電線路可以采用高抗中性點(diǎn)小電抗的方式來減小潛供電流，縮短潛供電弧的持續(xù)時(shí)間，保障輸電線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行。這樣就不用使用高速接地開關(guān)來縮短潛供電弧的持續(xù)時(shí)間。（4）對(duì)于高壓線路的操作過電壓，要特別注意的是接地故障過電壓和故障分閘過電壓所帶來的影響。本文通過對(duì)高壓輸電系統(tǒng)中的過電壓，潛供電流和無功補(bǔ)償進(jìn)行一個(gè)總結(jié)，希望對(duì)日后的高壓輸電系統(tǒng)的發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李斌.計(jì)及低頻振蕩的混合無功補(bǔ)償線路斷路器開斷特性[D].山東大學(xué)，2017.

[2]韓明明.特高壓混合無功補(bǔ)償輸電系統(tǒng)開關(guān)動(dòng)作特性研究[D].山東大學(xué)，2016.