超（特）高压并联电抗器的研究

付荣华

摘要：特高压输电线路的内部过电压水平直接关系到系统绝缘水平的选取，其经济效益非常显著，因此有必要对特高压输电线路的过电压及其限制措施进行研究。本文对特高压输电线路在各种工况下可能发生的工频过电压进行了详细的分析，并给出了一些可采取的限制过电压的措施。在限制工频过电压方面，作者应用仿真软件EMTP—ATP（ElectromagneticTransientsProgram—AlternativeTransientsProgram）对我国第一条特高压交流输电线路晋东南——南阳在各种线路空载长线，线路甩负荷和线路发生不对称故障时的工频过电压进行了大量的仿真，根据仿真的数据得出了结论。

关键词：超（特）高压输电线路；工频过电压；并联电抗器

随着电力负荷的快速增长和远距离、大容量输电需求的增加，发电投入和输电技术日新月异，各国相继进行了特高压输电技术的开发研究。由于输电线的输送能力与其额定电压的平方成正比，超（特）高压输电线路与传统的高压线路相比有较高的输电能力和明显的经济效益。超（特）高压线路参数与传统输电线路参数相比，为了提高其传输能力，减小电压损耗，其分布电阻和电感较小，而分布电容较大，另外特高压输电线一般比较长，因此，电压、电流在暂态过程中呈现波的特性，特别是在故障和断路器操作过程中更为明显。本文以晋东南——南阳段特高压输电线路为研究对象，详细地分析了各种工况下输电线路可能出现的工频过电压，并给出了各种可限制线路工频过电压的限制措施，主要研究了并联高压电抗器的作用，并通过大量的仿真给出了线路安装电抗器的合适位置。

1工频过电压的产生机理及限制工频过电压的原因

频电压升高本身对系统中正常的绝缘电气设备一般是没有危险的，但在确定特高压远距离输电系统绝缘水平时，却起着重要的作用，必须予以充分重视。其原因如下：（1）由于操作过电压的高频振荡分量是叠加在工频电压之上的，所以工频电压升高的大小将直接影响操作过电压的幅值；（2）工频电压升高的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果。例如避雷器最大允许工作电压是由工频电压升高决定的，如工频电压升高过大，则要求的避雷器最大允许工作电压较高，其冲击放电电压和残压也将提高，相应的，被保护设备的绝缘强度亦应随之提高；（3）工频电压升高持续时间较长有的可能长期存在，对设备绝缘及其运行性能有重大影响。例如工频电压升高会造成油纸绝缘的内部游离等。

2超（特）高压输电线路并联电抗器抑制工频过电压的仿真分析

本文以实际运行特高压输电线路晋东南——南阳线路段为仿真对象，仿真线路具体参数为线路长度为358km，正序电抗为0.00758Ω/km，正序电感为0.26365H/km，正序电容为0.01397μF/km，零序电抗为0.15421Ω/km，零序电感为0.8306H/km，零序电容为0.009396F/km。

根据线路自身的容性功率等于线路感抗消耗的无功功率得出线路在不同的补偿度情况下并联电抗器的电抗值。

3.1单电源与无并联电抗器补偿的长线相连

根据实际的特高压输电线路搭建无并联电抗器的输电线路模型，对线路在空载长线，线路甩负荷，和线路发生不对称故障的工况下进行仿真，具体仿真数据见表3-1。

注：表中所得数据均为标幺值。

3.2单电源与首端并联电抗器补偿的长线相连

根据实际的特高压输电线路搭建首端并联电抗器的输电线路模型，在不同的补偿度情况下对线路在空载长线工况下进行仿真，具体仿真数据见表3-2。

4结论

（1）特高压输电线路空载长线，若不接并联电抗器，其工频过电压比较严重，而在线路并联电抗器进行无功补偿时，沿线过电压倍数明显降低，而且并联电抗器补偿度越高，并联电抗器的限压效果越好；在同一补偿度的情况下，并联电抗器并联在线路末端时的限压效果要好于并联电抗器位于输电线路的中端和首端，由于特高压输电线路一般都比较长，如果只在线路末端装设并联电抗器时，局部产生的过多感性无功功率就会影响周围系统的无功潮流，引起无功的流动，而从保持电力系统功率和电压稳定的角度出发，应该使无功潮流流动尽可能的小，且大多数采取就地补偿的方法平衡局部产生无功。因此在线路首末两端或开关站处均应装设并联电抗器来限制输电线路电容效应引起的电压升高。

（2）对双电源并联电抗器在不同的电源开角的情况下线路产生的工频过电压不同，其中随着电源开角的增大线路工频过电压随之减小，并且线路工频电压发生最大的位置为线路的中端。

参考文献：

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[2]张丽，徐玉琴.并联电抗器在超（特）高压电网中应用及发展[J].电力自动化设备，2007.

[3]孙才新，司马文霞，赵杰，饶宏，张弥.特高压输电系统的过电压问题[J]．电力自动化