500 kV 線路串聯(lián)電抗器研究與應(yīng)用

李 峰，謝國棟，劉成國，張 冬，王 瑞，劉博宇

（國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 豐臺 100073）

隨著經(jīng)濟(jì)的增長，電力系統(tǒng)快速發(fā)展，電網(wǎng)間的聯(lián)系日趨緊密，短路電流水平逐步提高，已經(jīng)接近甚至超過斷路器遮斷容量。短路電流過大已經(jīng)成為制約電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。電力系統(tǒng)限制短路電流的措施有：增加斷路器遮斷容量、采用高阻抗變壓器、提高電壓等級分區(qū)供電以及采用串聯(lián)電抗器等方式[1-2]。在線路上加裝串聯(lián)電抗器是一種工程實(shí)施可行性高、技術(shù)成熟、操作簡單且經(jīng)濟(jì)成本相對較低的措施[3-4]。

本文結(jié)合雙回500 kV 輸電線路串聯(lián)電抗器工程，研究500 kV 線路串聯(lián)電抗器原理及其倒閘操作規(guī)定，并提出針對串聯(lián)電抗器的相關(guān)運(yùn)行維護(hù)措施，為后續(xù)串聯(lián)電抗器可靠穩(wěn)定運(yùn)行，提供相關(guān)指導(dǎo)。

1 串聯(lián)電抗器間隔構(gòu)成

加裝串聯(lián)電抗器裝置的500 kV 輸電線路輸電距離僅27 km，為限制短路電流，在該輸電線路的一端加裝串聯(lián)電抗器，串聯(lián)電抗器安裝于某500 kV 變電站站內(nèi)。串聯(lián)電抗器間隔示意圖如圖1 所示。

圖1 串聯(lián)電抗器間隔示意圖

由圖1 可知，串聯(lián)電抗器間隔包括50N1CK-6、50N1CK-67、50N1CK-617、50N1CK-2、50N1CK-27、50N1CK-17、50N1CK-1、串聯(lián)電抗器裝置以及耦合電容器。串聯(lián)電抗器間隔所包含隔離開關(guān)和接地刀閘的分合狀態(tài)分別對應(yīng)不同的串聯(lián)電抗器狀態(tài)，具體狀態(tài)定義將在下節(jié)闡述。500 kV 限流電抗器按結(jié)構(gòu)劃分為干式空芯電抗器、干式鐵芯電抗器和油浸鐵芯電抗器[5]。由于鐵芯式電抗器會出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，造成電抗值變?。欢招倦娍蛊鞯碾娍怪禐楹愣ㄖ?，其限制短路電流的能力相較鐵芯式更加穩(wěn)定。限流電抗器按冷卻介質(zhì)劃分為干式限流電抗器和油浸式限流電抗器。油浸式限流電抗器具有抗震性能好、抗污穢能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是成本更高、電感值會波動，此外油浸式電抗器需要外加冷卻裝置，噪聲大，增加維護(hù)成本。綜合多方面因素考慮，本工程選用某公司生產(chǎn)的干式空芯限流電抗器，其參數(shù)如表1 所示。

表1 干式空芯限流電抗器參數(shù)

當(dāng)線路發(fā)生短路時，斷路器分閘斷開短路電流，斷路器動靜觸頭分開后，觸頭間產(chǎn)生電弧，電弧電流過零瞬間，電弧熄滅，此時觸頭上產(chǎn)生瞬態(tài)恢復(fù)過電壓（transient recovery voltage，TRV）。如果瞬態(tài)恢復(fù)過電壓過大，將會造成絕緣介質(zhì)擊穿，導(dǎo)致電流持續(xù)流過斷路器，對設(shè)備產(chǎn)生危害。為了限制線路兩側(cè)斷路器在切斷短路電流時的瞬態(tài)恢復(fù)過電壓，每相串聯(lián)電抗器兩端均并聯(lián)一組耦合電容器，本工程選用某公司生產(chǎn)的TRV 電容器，其參數(shù)如表2 所示。

表2 TRV 電容器參數(shù)

2 串聯(lián)電抗器間隔編號規(guī)則及狀態(tài)定義

2.1 串聯(lián)電抗器間隔編號規(guī)則

該變電站500 kV 側(cè)采用二分之三接線方式。為方便日后倒閘操作，須對串聯(lián)電抗器間隔內(nèi)設(shè)備進(jìn)行編號。以一線5031/5032 為例，串聯(lián)電抗器編號采用邊開關(guān)與串聯(lián)電抗器首字母相結(jié)合的方式進(jìn)行命名，即5031CK；串聯(lián)電抗器兩側(cè)刀閘編號按照開關(guān)側(cè)刀閘為-1，線路側(cè)刀閘為-2，即5031CK-1與5031CK-2；串聯(lián)電抗器接地刀閘編號開關(guān)側(cè)為-17，線路側(cè)為-27，即5031CK-17 與5031CK-27；旁路刀閘編號為：邊開關(guān)與“-6”相結(jié)合，即5031CK-6；旁路刀閘開關(guān)側(cè)接地刀閘編號為-67，即5031CK-67；線路側(cè)接地刀閘編號為-617，即5031CK-617。

2.2 串聯(lián)電抗器間隔狀態(tài)定義

串聯(lián)電抗器裝置的狀態(tài)定義如表3 所示。以一線為例，串聯(lián)電抗器為5031CK，串聯(lián)電抗器旁路刀閘為5031CK-6，串聯(lián)電抗器刀閘為5031CK-1、5031CK-2，串聯(lián)電抗器接地刀閘為5031CK-17、5031CK-27。

表3 一線串聯(lián)電抗器狀態(tài)

其中-67、-617 刀閘為線路接地刀閘，須根據(jù)檢修范圍要求下達(dá)逐項(xiàng)操作令，不包含在串聯(lián)電抗器綜合操作令中。而串聯(lián)電抗器在檢修狀態(tài)下，旁路刀閘的分合取決于線路狀態(tài)，若線路須要轉(zhuǎn)為冷備用或者檢修，旁路刀閘斷開；線路須要轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)，則旁路刀閘合上。

3 串聯(lián)電抗器間隔倒閘操作規(guī)定及運(yùn)行維護(hù)措施

3.1 倒閘操作規(guī)定

以一線5031/5032 為例，串聯(lián)電抗器閉鎖如表4所示，其中遠(yuǎn)方操作均具備“五防”聯(lián)鎖，未特殊標(biāo)注部分均具備電氣聯(lián)鎖。串聯(lián)電抗器兩側(cè)刀閘及旁路刀閘的拉合操作，必須在串聯(lián)電抗器所在線路停電的情況下進(jìn)行；串聯(lián)電抗器兩側(cè)接地刀閘的拉合操作，必須在串聯(lián)電抗器兩側(cè)刀閘在分位狀態(tài)下才可進(jìn)行。當(dāng)線路帶電時，不允許旁路刀閘和串聯(lián)電抗器刀閘同時處于合閘的狀態(tài)，由于帶電時，旁路刀閘和串聯(lián)電抗器刀閘之間未設(shè)置電氣聯(lián)鎖，因此將該項(xiàng)操作納入現(xiàn)場運(yùn)行專用規(guī)程，并在微機(jī)“五防”上實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)操作原則。串聯(lián)電抗器如有特殊運(yùn)行要求，應(yīng)提前向調(diào)度書面報告。

表4 一線串聯(lián)電抗器閉鎖表

3.2 維護(hù)措施

帶串聯(lián)電抗器運(yùn)行的線路，在線路跳閘后，現(xiàn)場必須對串聯(lián)電抗器外觀進(jìn)行檢查，確認(rèn)無異常后，方可帶串聯(lián)電抗器試送線路。此外，在安排串聯(lián)電抗器檢修工作時，現(xiàn)場運(yùn)維單位除在停電設(shè)備中明確串聯(lián)電抗器狀態(tài)要求外，還必須同時明確線路狀態(tài)要求（異常或故障處置時應(yīng)由現(xiàn)場運(yùn)行人員電話確認(rèn)），否則均視為線路在退出串聯(lián)電抗器后不恢復(fù)運(yùn)行。由于該站匯控柜不具備操作串聯(lián)電抗器刀閘、旁路刀閘及其相應(yīng)的接地刀閘，且就地操作時操作機(jī)構(gòu)在該刀閘正下方，因此正常操作時應(yīng)在遠(yuǎn)方監(jiān)控機(jī)操作，每項(xiàng)操作之后應(yīng)立即到現(xiàn)場檢查操作質(zhì)量。此外，串聯(lián)電抗器旁路刀閘線路側(cè)無帶電顯示器，不具備直接驗(yàn)電條件時，應(yīng)采取間接驗(yàn)電的方式，查看剩余電流表無電流值，并詢問調(diào)度線路是否帶電。

在串聯(lián)電抗器運(yùn)行過程中，須按照變電站巡視周期開展串聯(lián)電抗器間隔巡視與測溫工作。巡視過程中，應(yīng)檢查串聯(lián)電抗器外觀是否完整，表面是否清潔，無異常突起、無異物搭掛、無爬電痕跡、無油漆脫落等，散熱處無異物堵塞通風(fēng)道，金屬部位無銹蝕、無變形裂紋，設(shè)備運(yùn)行時聲音正常。測溫時，重點(diǎn)檢查設(shè)備本體與接頭部位，當(dāng)發(fā)現(xiàn)串聯(lián)電抗器本身溫度超過120 ℃或者不同串聯(lián)電抗器之間溫差較大等情況時，及時上報處理。日常須采用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)控串聯(lián)電抗器設(shè)備是否存在異?，F(xiàn)象，確保串聯(lián)電抗器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合雙回500 kV 輸電線路串聯(lián)電抗器工程，分別介紹了串聯(lián)電抗器間隔的構(gòu)成及其作用、編號規(guī)則、運(yùn)行狀態(tài)以及倒閘操作的原則。并對串聯(lián)電抗器的運(yùn)行維護(hù)工作提出相應(yīng)建議，隨著串聯(lián)電抗器的投運(yùn)，須要結(jié)合實(shí)際情況，采取更有針對性的運(yùn)維措施，提高串聯(lián)電抗器運(yùn)行的可靠性，并為今后其他線路串聯(lián)電抗器的應(yīng)用提供參考。