淺談電抗器在電網(wǎng)中的應(yīng)用

裴玉東

摘 要：論述了我國電網(wǎng)的無功補償方式，著重論述了電抗器的補償方式，并對高壓并聯(lián)電抗器、高壓中性點電抗器、低壓并聯(lián)電抗器及串聯(lián)電抗器的選擇條件進行了說明。

關(guān)鍵詞：電抗器；無功補償

1 前言

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，國內(nèi)企業(yè)的不斷增加，我國電力行業(yè)也隨之迅猛發(fā)展，由于我國煤炭資源分布在中西部地區(qū)，使得我國火電主要集中在中西部地區(qū)，而用電大戶集中在東南沿海地區(qū)，這不得不建設(shè)超高壓、大容量的長距離輸電網(wǎng)絡(luò)，在該種電網(wǎng)中電容效應(yīng)十分顯著。采用感性無功補償設(shè)備不僅可以抑制操作過電壓、補償容性充電功率、削弱空載或輕載時長線路的電容效應(yīng)所引起的工頻電壓升高，而采用并聯(lián)電抗器的中性點經(jīng)小抗接地的方法還可以補償潛供電流，從而加快潛供電弧的熄滅，而且采用并聯(lián)電抗器還有利于消除發(fā)電機的自勵磁的作用。

2 目前我國電網(wǎng)采用的無功補償方式

各級電壓無功補償應(yīng)根據(jù)分層分區(qū)、就地平衡的原則確。

（1）同步調(diào)相機：同步調(diào)相機屬于早期無功補償裝置的典型，它不僅能補償固定的無功功率，對變化的無功功率也能進行動態(tài)補償，由于同步調(diào)相機響應(yīng)速度慢，噪音大，損耗大，技術(shù)陳舊，已近逐步被并聯(lián)電容器所取代。

（2）并補裝置：并聯(lián)電容器是無功補償領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的無功補償裝置，其優(yōu)點是價格低，效率高，運行成本低，在保護完善的情況下可靠性也很高；其缺點是對諧波敏感，當(dāng)電網(wǎng)含有諧波時電容器的電流急劇增大，還會與電網(wǎng)中的感性元件發(fā)生諧振，使諧波放大，另外并聯(lián)電容器屬于橫阻元件，在電網(wǎng)電壓下降時其輸出的無功電流也下降，因此不利于電網(wǎng)的無功安全。

（3）并聯(lián)電抗器：目前所用電抗器的容量是固定的，除吸收系統(tǒng)容性負荷外，用以抑制過電壓。以上幾種方式在電力系統(tǒng)中已經(jīng)有多年的應(yīng)用經(jīng)驗，并取得了一定效果。

電網(wǎng)中的電抗器是用來吸收線路的充電容性無功的?？梢酝ㄟ^調(diào)整并聯(lián)電抗器的數(shù)量來調(diào)整運行電壓。

3 電網(wǎng)中采用電抗器作為無功補償器的必要性

超高壓并聯(lián)電抗器有改善電力系統(tǒng)無功功率有關(guān)運行狀況的多種功能主要包括：

（1）使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡，防止無功功率不合理流動 同時也減輕了線路上的功率損失。

（2）改善長輸電線路上的電壓分布。

（3）在大機組與系統(tǒng)并列時 降低高壓母線上工頻穩(wěn)態(tài)電壓，便于發(fā)電機同期并列。

（4）防止發(fā)電機帶長線路可能出現(xiàn)的自勵磁諧振現(xiàn)象。

（5）當(dāng)采用電抗器中性點經(jīng)小電抗接地裝置時，還可用小電抗器補償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動熄滅，便于采用。

（6）輕空載或輕負荷線路上的電容效應(yīng)，以降低工頻暫態(tài)過電壓。

并聯(lián)電抗器的中性點經(jīng)小抗接地的方法來補償潛供電流，從而加快潛供電弧的熄滅，從而提高了重合閘成功率。

4 電抗器的選擇

4.1 高壓并聯(lián)電抗器

高壓并聯(lián)電抗器的選型應(yīng)結(jié)合設(shè)備制造和運輸條件綜合考慮。

4.1.1 高壓并聯(lián)電抗器的主要技術(shù)條件應(yīng)滿足：

（1）系統(tǒng)最高工作電壓：363/kV，550/kV，800/kV。

（2）連接方式：星型連接，中性點經(jīng)（不經(jīng)）小電抗器接地。

（3）勵磁特性：在1.4倍額定電壓下勵磁特性為線性，在1.4與1.7倍額定電壓連線的斜率不應(yīng)低于原斜率的33%～66%。

在1.4倍額定電壓連線的的斜率為：

一般要求在1.4倍額定電壓電流下的斜率不低于線性斜率的97%，即K1.4≥97%；在1.4～1.7倍額定電壓電流下的斜率不低于不低于線性斜率的33%-66% 一般要求K1.7≥50%，有特殊要求的系統(tǒng)需從新計算。

（4）感抗偏差：每相偏差不大于±5%，三相間偏差不大于±2%。

（5）噪聲：不超過80dB（A）

（6）在額定電壓下運行時，油箱振動的最大雙振幅值不應(yīng)大于200μm。

（7）高壓側(cè)及中性點側(cè)均應(yīng)裝設(shè)套管式電流互感器。

4.1.2 高壓并聯(lián)電抗器中性點小電抗器的主要技術(shù)條件應(yīng)滿足：

（1）電抗值應(yīng)按限制潛供電流的要求選擇，并應(yīng)驗算諧振過電壓。

（2）高壓并聯(lián)電抗器中性點和中性點小電抗器的絕緣水平，應(yīng)經(jīng)過電壓計算后確定。

（3）中性點小電抗器宜有抽頭，一般為±10%。

（4）中性點小電抗器宜裝設(shè)套管式電流互感器。

（5）噪聲：不超過75dB（A）。

4.2 低壓并聯(lián)電抗器主要技術(shù)條件應(yīng)滿足：

（1）低壓并聯(lián)電抗器可采用單相干式空心、半鐵芯式或油浸鐵芯式。

（2）并聯(lián)電抗器感抗每相額定值偏差值不大于±5%，三相間偏差不大于±2%。

（3）低壓并聯(lián)電抗器的額定電壓和最高運行電壓宜經(jīng)計算確定。

（4）低壓并聯(lián)電抗器總損耗一般不宜大于額定容量的0.3%。

（5）低壓并聯(lián)電抗器在外施電壓的1.1倍最高工作電壓時，其伏安特性應(yīng)仍為線性。

（6）低壓并聯(lián)電抗器的噪聲水平，對鐵芯油浸式不超過75dB；對干式空心式不超過60dB，對干式半鐵芯不超過65dB。

4.3 串聯(lián)電抗器主要技術(shù)條件應(yīng)滿

（1）串聯(lián)電抗器選型時，可以選用干式電抗器或油浸式電抗器應(yīng)根據(jù)工程條件經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。

（2）串聯(lián)電抗器的電抗值應(yīng)按所需抑制諧波的次數(shù)及限制涌流的需求進行選擇。

（3）電容器組的合閘涌流宜限制在電容器組額定電流的20倍以內(nèi)。

（4）串聯(lián)電抗器的額定電壓和絕緣水平，應(yīng)符合接入處的電網(wǎng)電壓和設(shè)備安裝方式要求。

（5）電容器組串抗的額定電流應(yīng)等于所連接的電容器組的額定電流，其允許過電流不應(yīng)小于并聯(lián)電容器組的最大過電流值。

（6）串聯(lián)電抗器的電抗值允許偏差：

A在額定電流下電抗值的允許偏差為額定值的0%～+5%。

B干式電抗器在所允許的過電流下的電抗值應(yīng)等于其額定電流下的電抗值。

C電抗器每相電抗值的偏差應(yīng)不超過三相平均值的±2%。

（7）串聯(lián)電抗器的過負荷能力：

a應(yīng)能在1.1倍額定電壓下連續(xù)運行。

b應(yīng)能在1.3倍額定電流下連續(xù)運行，其允許最大諧波電流應(yīng)更具系統(tǒng)具體情況及電抗器型式與制造廠協(xié)商確定。

（8）串聯(lián)電抗器的噪聲水平不超過65dB（A）。

5 采用電抗器的優(yōu)點

（1）補償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

（2）減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52kW；反之，增加0.52kW對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補償，便可以減少設(shè)計容量，從而減少投資。

6 結(jié)束語

在諸多實際應(yīng)用中電抗器在無功調(diào)節(jié)、限制過電壓、提高重合閘成功率等方面表現(xiàn)突出，所以在今后電網(wǎng)日趨變大的趨勢下，越來越顯得電抗器在電網(wǎng)中的重要作用。

參考文獻

[1]張麗，徐玉琴.并聯(lián)電抗器在超（特）高壓電網(wǎng)中應(yīng)用及發(fā)展[J].電力自動化設(shè)備，2007，27（4）：75-78.

[2]陶力維.淺談可控并聯(lián)電抗器在超特高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報，2014，（2）：42-44.

（作者單位：大唐國際發(fā)電股份有限公司）