论文部分内容阅读
摘 要：论述了我国电网的无功补偿方式，着重论述了电抗器的补偿方式，并对高压并联电抗器、高压中性点电抗器、低压并联电抗器及串联电抗器的选择条件进行了说明。
关键词：电抗器；无功补偿
1 前言
随着我国经济的快速增长，国内企业的不断增加，我国电力行业也随之迅猛发展，由于我国煤炭资源分布在中西部地区，使得我国火电主要集中在中西部地区，而用电大户集中在东南沿海地区，这不得不建设超高压、大容量的长距离输电网络，在该种电网中电容效应十分显著。采用感性无功补偿设备不仅可以抑制操作过电压、补偿容性充电功率、削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高，而采用并联电抗器的中性点经小抗接地的方法还可以补偿潜供电流，从而加快潜供电弧的熄灭，而且采用并联电抗器还有利于消除发电机的自励磁的作用。
2 目前我国电网采用的无功补偿方式
各级电压无功补偿应根据分层分区、就地平衡的原则确。
（1）同步调相机：同步调相机属于早期无功补偿装置的典型，它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿，由于同步调相机响应速度慢，噪音大，损耗大，技术陈旧，已近逐步被并联电容器所取代。
（2）并补装置：并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，其优点是价格低，效率高，运行成本低，在保护完善的情况下可靠性也很高；其缺点是对谐波敏感，当电网含有谐波时电容器的电流急剧增大，还会与电网中的感性元件发生谐振，使谐波放大，另外并联电容器属于横阻元件，在电网电压下降时其输出的无功电流也下降，因此不利于电网的无功安全。
（3）并联电抗器：目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。以上几种方式在电力系统中已经有多年的应用经验，并取得了一定效果。
电网中的电抗器是用来吸收线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。
3 电网中采用电抗器作为无功补偿器的必要性
超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能主要包括：
（1）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动 同时也减轻了线路上的功率损失。
（2）改善长输电线路上的电压分布。
（3）在大机组与系统并列时 降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。
（4）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。
（5）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。
（6）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。
并联电抗器的中性点经小抗接地的方法来补偿潜供电流，从而加快潜供电弧的熄灭，从而提高了重合闸成功率。
4 电抗器的选择
4.1 高压并联电抗器
高压并联电抗器的选型应结合设备制造和运输条件综合考虑。
4.1.1 高压并联电抗器的主要技术条件应满足：
（1）系统最高工作电压：363/kV，550/kV，800/kV。
（2）连接方式：星型连接，中性点经（不经）小电抗器接地。
（3）励磁特性：在1.4倍额定电压下励磁特性为线性，在1.4与1.7倍额定电压连线的斜率不应低于原斜率的33%～66%。
在1.4倍额定电压连线的的斜率为：
一般要求在1.4倍额定电压电流下的斜率不低于线性斜率的97%，即K1.4≥97%；在1.4～1.7倍额定电压电流下的斜率不低于不低于线性斜率的33%-66% 一般要求K1.7≥50%，有特殊要求的系统需从新计算。
（4）感抗偏差：每相偏差不大于±5%，三相间偏差不大于±2%。
（5）噪声：不超过80dB（A）
（6）在额定电压下运行时，油箱振动的最大双振幅值不应大于200μm。
（7）高压侧及中性点侧均应装设套管式电流互感器。
4.1.2 高压并联电抗器中性点小电抗器的主要技术条件应满足：
（1）电抗值应按限制潜供电流的要求选择，并应验算谐振过电压。
（2）高压并联电抗器中性点和中性点小电抗器的绝缘水平，应经过电压计算后确定。
（3）中性点小电抗器宜有抽头，一般为±10%。
（4）中性点小电抗器宜装设套管式电流互感器。
（5）噪声：不超过75dB（A）。
4.2 低压并联电抗器主要技术条件应满足：
（1）低压并联电抗器可采用单相干式空心、半铁芯式或油浸铁芯式。
（2）并联电抗器感抗每相额定值偏差值不大于±5%，三相间偏差不大于±2%。
（3）低压并联电抗器的额定电压和最高运行电压宜经计算确定。
（4）低压并联电抗器总损耗一般不宜大于额定容量的0.3%。
（5）低压并联电抗器在外施电压的1.1倍最高工作电压时，其伏安特性应仍为线性。
（6）低压并联电抗器的噪声水平，对铁芯油浸式不超过75dB；对干式空心式不超过60dB，对干式半铁芯不超过65dB。
4.3 串联电抗器主要技术条件应满
（1）串联电抗器选型时，可以选用干式电抗器或油浸式电抗器应根据工程条件经技术经济比较确定。
（2）串联电抗器的电抗值应按所需抑制谐波的次数及限制涌流的需求进行选择。
（3）电容器组的合闸涌流宜限制在电容器组额定电流的20倍以内。
（4）串联电抗器的额定电压和绝缘水平，应符合接入处的电网电压和设备安装方式要求。
（5）电容器组串抗的额定电流应等于所连接的电容器组的额定电流，其允许过电流不应小于并联电容器组的最大过电流值。
（6）串联电抗器的电抗值允许偏差：
A在额定电流下电抗值的允许偏差为额定值的0%～+5%。
B干式电抗器在所允许的过电流下的电抗值应等于其额定电流下的电抗值。
C电抗器每相电抗值的偏差应不超过三相平均值的±2%。
（7）串联电抗器的过负荷能力：
a应能在1.1倍额定电压下连续运行。
b应能在1.3倍额定电流下连续运行，其允许最大谐波电流应更具系统具体情况及电抗器型式与制造厂协商确定。
（8）串联电抗器的噪声水平不超过65dB（A）。
5 采用电抗器的优点
（1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。
（2）减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1kvar电容器可节省设备容量0.52kW；反之，增加0.52kW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
6 结束语
在诸多实际应用中电抗器在无功调节、限制过电压、提高重合闸成功率等方面表现突出，所以在今后电网日趋变大的趋势下，越来越显得电抗器在电网中的重要作用。
参考文献
[1]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，2007，27（4）：75-78.
[2]陶力维.浅谈可控并联电抗器在超特高压电网中的应用[J].河北工程技术高等专科学校学报，2014，（2）：42-44.
（作者单位：大唐国际发电股份有限公司）
关键词：电抗器；无功补偿
1 前言
随着我国经济的快速增长，国内企业的不断增加，我国电力行业也随之迅猛发展，由于我国煤炭资源分布在中西部地区，使得我国火电主要集中在中西部地区，而用电大户集中在东南沿海地区，这不得不建设超高压、大容量的长距离输电网络，在该种电网中电容效应十分显著。采用感性无功补偿设备不仅可以抑制操作过电压、补偿容性充电功率、削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高，而采用并联电抗器的中性点经小抗接地的方法还可以补偿潜供电流，从而加快潜供电弧的熄灭，而且采用并联电抗器还有利于消除发电机的自励磁的作用。
2 目前我国电网采用的无功补偿方式
各级电压无功补偿应根据分层分区、就地平衡的原则确。
（1）同步调相机：同步调相机属于早期无功补偿装置的典型，它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿，由于同步调相机响应速度慢，噪音大，损耗大，技术陈旧，已近逐步被并联电容器所取代。
（2）并补装置：并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，其优点是价格低，效率高，运行成本低，在保护完善的情况下可靠性也很高；其缺点是对谐波敏感，当电网含有谐波时电容器的电流急剧增大，还会与电网中的感性元件发生谐振，使谐波放大，另外并联电容器属于横阻元件，在电网电压下降时其输出的无功电流也下降，因此不利于电网的无功安全。
（3）并联电抗器：目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。以上几种方式在电力系统中已经有多年的应用经验，并取得了一定效果。
电网中的电抗器是用来吸收线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。
3 电网中采用电抗器作为无功补偿器的必要性
超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能主要包括：
（1）使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动 同时也减轻了线路上的功率损失。
（2）改善长输电线路上的电压分布。
（3）在大机组与系统并列时 降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。
（4）防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。
（5）当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电流自动熄灭，便于采用。
（6）轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。
并联电抗器的中性点经小抗接地的方法来补偿潜供电流，从而加快潜供电弧的熄灭，从而提高了重合闸成功率。
4 电抗器的选择
4.1 高压并联电抗器
高压并联电抗器的选型应结合设备制造和运输条件综合考虑。
4.1.1 高压并联电抗器的主要技术条件应满足：
（1）系统最高工作电压：363/kV，550/kV，800/kV。
（2）连接方式：星型连接，中性点经（不经）小电抗器接地。
（3）励磁特性：在1.4倍额定电压下励磁特性为线性，在1.4与1.7倍额定电压连线的斜率不应低于原斜率的33%～66%。
在1.4倍额定电压连线的的斜率为：
一般要求在1.4倍额定电压电流下的斜率不低于线性斜率的97%，即K1.4≥97%；在1.4～1.7倍额定电压电流下的斜率不低于不低于线性斜率的33%-66% 一般要求K1.7≥50%，有特殊要求的系统需从新计算。
（4）感抗偏差：每相偏差不大于±5%，三相间偏差不大于±2%。
（5）噪声：不超过80dB（A）
（6）在额定电压下运行时，油箱振动的最大双振幅值不应大于200μm。
（7）高压侧及中性点侧均应装设套管式电流互感器。
4.1.2 高压并联电抗器中性点小电抗器的主要技术条件应满足：
（1）电抗值应按限制潜供电流的要求选择，并应验算谐振过电压。
（2）高压并联电抗器中性点和中性点小电抗器的绝缘水平，应经过电压计算后确定。
（3）中性点小电抗器宜有抽头，一般为±10%。
（4）中性点小电抗器宜装设套管式电流互感器。
（5）噪声：不超过75dB（A）。
4.2 低压并联电抗器主要技术条件应满足：
（1）低压并联电抗器可采用单相干式空心、半铁芯式或油浸铁芯式。
（2）并联电抗器感抗每相额定值偏差值不大于±5%，三相间偏差不大于±2%。
（3）低压并联电抗器的额定电压和最高运行电压宜经计算确定。
（4）低压并联电抗器总损耗一般不宜大于额定容量的0.3%。
（5）低压并联电抗器在外施电压的1.1倍最高工作电压时，其伏安特性应仍为线性。
（6）低压并联电抗器的噪声水平，对铁芯油浸式不超过75dB；对干式空心式不超过60dB，对干式半铁芯不超过65dB。
4.3 串联电抗器主要技术条件应满
（1）串联电抗器选型时，可以选用干式电抗器或油浸式电抗器应根据工程条件经技术经济比较确定。
（2）串联电抗器的电抗值应按所需抑制谐波的次数及限制涌流的需求进行选择。
（3）电容器组的合闸涌流宜限制在电容器组额定电流的20倍以内。
（4）串联电抗器的额定电压和绝缘水平，应符合接入处的电网电压和设备安装方式要求。
（5）电容器组串抗的额定电流应等于所连接的电容器组的额定电流，其允许过电流不应小于并联电容器组的最大过电流值。
（6）串联电抗器的电抗值允许偏差：
A在额定电流下电抗值的允许偏差为额定值的0%～+5%。
B干式电抗器在所允许的过电流下的电抗值应等于其额定电流下的电抗值。
C电抗器每相电抗值的偏差应不超过三相平均值的±2%。
（7）串联电抗器的过负荷能力：
a应能在1.1倍额定电压下连续运行。
b应能在1.3倍额定电流下连续运行，其允许最大谐波电流应更具系统具体情况及电抗器型式与制造厂协商确定。
（8）串联电抗器的噪声水平不超过65dB（A）。
5 采用电抗器的优点
（1）补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。
（2）减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1kvar电容器可节省设备容量0.52kW；反之，增加0.52kW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
6 结束语
在诸多实际应用中电抗器在无功调节、限制过电压、提高重合闸成功率等方面表现突出，所以在今后电网日趋变大的趋势下，越来越显得电抗器在电网中的重要作用。
参考文献
[1]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，2007，27（4）：75-78.
[2]陶力维.浅谈可控并联电抗器在超特高压电网中的应用[J].河北工程技术高等专科学校学报，2014，（2）：42-44.
（作者单位：大唐国际发电股份有限公司）