电抗器的应用与分析（原创）

1/5电抗器的应用与分析（原创）电抗器在长治电网中的应用与分析【关键字】电抗器串联电抗器并联电抗器短路容量无功补偿【摘要】本文就电网中电抗器的应用原理进行了简要介绍，并结合电网规划阐述了500KV超高压系统中并联电抗器的作用。电抗器是电网中普遍采用的重要电气设备之一，在电网中的应用极为广泛。目前在长治电网中，电抗器的应用主要有以下三个方面1、限制短路电流。电网中采用的电抗器，实际上是一个没有导磁材料的空心电感线圈。它可以根据需要布置为垂直、水平或品字形三种装配形式。随着电力系统的日益发展，短路容量不断增大，使一些断路器的分断容量明显不足，为此必须将短路容量加以限制，以选择一些轻型断路器。目前在变电站的一次接线中，尤其是在610KV系统中采用抗器，主要是用来限制短路电流。同时由于短路时电抗压降较大，它可以维持母线的电压水平，保证了用户电动机工作的稳定性。图1所示为几种常见的普通电抗器的接线方式。这几种接线中，由于采用了电抗器限制故障容量，因此，都2/5能够采用轻型开关相配合。图1B与A相比较，在线路短路故障时，能维持母线的电压水平，但是一次投资比较大，正常的功率损耗及电压损失也比较大。A母线分段电抗器；B线路串联电抗器；C变压器二次串联电抗器图1电抗器接线图2、限制高次谐波。近年来，在电力系统中为了消除由高次谐波电压、电流所引起的电容器故障，在电容器回路中采用串联电抗器的方法来改变系统参数，已取得了显著的效果。3、补偿充电无功。并联电抗器还被用来补偿电缆线路的充电无功功率。随着城市电网建设水平的提高，不仅10KV电缆线路，而且35220KV电缆线路敷设量也在逐渐增加。电缆线路与架空线路相比，其单位长度的电抗小，一般为架空线路的3040；正序电容大，一般为架空线路的2050倍；由于散热条件不同，同样截面的导体，电缆长期允许通过的电流值一般只有架空线路的50。因此电缆线路相对架空线路而言，其运行特点是损耗越小，充电无功功率多，负荷轻。电抗器在超高压长距离输电线路上采用的并联电抗器是接在高压输电线路上的大容量的电感线圈，其作用是3/5补偿超高压输电线路的电容和吸收其无功功率，防止电网轻负荷时因容性功率过多而引起电压升高及其他异状。超高压系统的主要特征之一是输电线路有大量的容性充电功率。100KM长的500KV线路容性充电功率约为100120MVAR，为同样长度220KV线路的67倍。如此大的容性充电功率给电网的操作带来了许多麻烦，因此在超高压线路上一般要装设并联电抗器。并联电抗器，它在电网中的主要作用如下1、避免发电机带长线出现的自励磁。2、限制工频电压升高，便于同期并列。超高压输电线路一般距离较长，从二三百公里至数百公里，由于采用了分裂导线，所以线路的电容很大，每条线路的充电容性功率可达二三十万千乏。当容性功率通过系统感性元件发电机、变压器和输电线路电感等时，会在电容两端引起电压升高。反映在空载线路上，会使线路上的电压呈现逐渐上升的趋势，即所谓“容升”现象。严重时，线路末端电压能达到首端电压的倍以下，如此高的电压是电网无法承受的。在长线路首末端装设并联电抗器，可补偿线路上的电容，削弱这种容升效应，从而限制工频电压的升高。3、降低操作过电压。当开断带有并联电抗器的空载线路时，被开断导线4/5上剩余电荷即沿着电抗器以接近50HZ的频率作振荡放电，最终泄入大地，使断路器触头间电压由零缓慢上升，从而大大降低了开断后发生重燃的可能性。当电抗器铁芯饱和时上述效应更为显著。另一方面，500KV断路器一般带有合闸电阻。当装有合闸电阻的断路器合闸于空载线路上时，合闸过电压发生在合闸电阻短路的瞬间。过电压的大小取决于电阻上的电压降，也即取决于电阻上流过电流的大小。线路有补偿时，流过电阻的电流小，因而合闸过电压也大为降低。此外，高压电抗器降低了空载线路的电压升高，因而降低了各种操作过程中的强制分量，对线路上各种操作过电压都有限制作用。4、限制潜供电流，有利于单相自动重合闸。为提高运行可靠性，超高压电网中一般采用单相自动重合闸，即当线路发生单相接地故障时立即断开该相线路，待故障处电弧熄灭后再重合该相。但实际情况是当故障线路两侧开关断开后，故障点电弧并不马上熄灭。一方面，由于导线存在分布电容，会从健全相对故障相感应出静电耦合电压；另一方面，健全相的负荷电流通过导线间的互感，在故障相感