交流特高壓電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償

????問(wèn)：交流輸電線路的無(wú)功功率特性是什么？

????答：交流輸電線路的主要參數(shù)包括串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗和并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電容。輸電線路輸送功率時(shí)，串聯(lián)電抗上的電流滯后于電壓，串聯(lián)電抗吸收無(wú)功功率；并聯(lián)電容上的電壓滯后于電流，并聯(lián)電容發(fā)出無(wú)功功率。串聯(lián)電抗吸收的無(wú)功功率與流過(guò)輸電線路電流的平方成正比，因此串聯(lián)電抗吸收的無(wú)功功率隨負(fù)荷大小的變化而變化；并聯(lián)電容發(fā)出的無(wú)功功率與輸電線路的電壓的平方成正比，當(dāng)線路電壓維持在標(biāo)稱(chēng)電壓允許的范圍內(nèi)時(shí)，并聯(lián)電容發(fā)出的無(wú)功功率基本保持恒定。當(dāng)線路發(fā)出的無(wú)功功率恰好等于其吸收的無(wú)功功率時(shí)，此時(shí)線路的輸送功率為線路的自然功率，沿線路各點(diǎn)的電壓幅值大小相同；當(dāng)線路的輸送功率小于線路的自然功率時(shí)，線路發(fā)出的無(wú)功功率將大于吸收的無(wú)功功率；當(dāng)線路的輸送功率大于線路的自然功率時(shí)，線路發(fā)出的無(wú)功功率將小于吸收的無(wú)功功率。

????問(wèn)：交流特高壓輸電線路無(wú)功功率的特點(diǎn)是什么？

????答：由于特高壓輸電線路電壓等級(jí)高，其無(wú)功功率的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是線路電容產(chǎn)生的無(wú)功功率很大，對(duì)于100公里的特高壓線路，在額定電壓為1000千伏以及最高運(yùn)行電壓為1100千伏的條件下，發(fā)出的無(wú)功功率可以達(dá)到40萬(wàn)千乏～50萬(wàn)千乏，約為500千伏線路的5倍。同時(shí)，在特高壓電網(wǎng)不同的發(fā)展時(shí)期，特高壓輸電線路傳輸?shù)墓β视休^大分別，因此無(wú)功功率的變化也很不一樣。特高壓電網(wǎng)在建設(shè)初期,主要是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電能輸送，受系統(tǒng)阻抗特性及穩(wěn)定極限的限制，輸送功率將小于線路的自然功率，線路發(fā)出的容性無(wú)功功率過(guò)剩；隨著特高壓電網(wǎng)的進(jìn)一步建設(shè)，特高壓電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)各區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)，電網(wǎng)的輸送功率將有很大提高，而且為了充分利用各區(qū)域電網(wǎng)的發(fā)電資源，實(shí)現(xiàn)水火電互濟(jì)和更大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，特高壓電網(wǎng)的輸送功率將隨時(shí)變化，因而輸電線路的無(wú)功功率也將頻繁變化。

????問(wèn)：交流特高壓輸電線路無(wú)功功率的變化對(duì)線路電壓有什么影響？怎么實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償？

????答：在交流特高壓輸電線路輸送功率較小時(shí)，并聯(lián)電容產(chǎn)生的無(wú)功功率大于串聯(lián)電抗消耗的無(wú)功功率，電網(wǎng)無(wú)功過(guò)剩較大，電壓上升，危及設(shè)備和系統(tǒng)的安全；在線路末端三相開(kāi)斷或故障后非全相開(kāi)斷時(shí)，線路上將產(chǎn)生工頻過(guò)電壓，同樣危及設(shè)備和系統(tǒng)的安全。為了保持輸電線路的無(wú)功平衡，特別是為了限制輕載負(fù)荷引起的電壓升高和線路開(kāi)斷時(shí)引起的工頻過(guò)電壓，通常需要在線路送端和受端或其中一端裝設(shè)固定高壓并聯(lián)電抗器來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。高壓并聯(lián)電抗器可以在線路帶輕載負(fù)荷的情況下吸收線路并聯(lián)電容發(fā)出的無(wú)功功率，減少過(guò)剩的無(wú)功功率，限制工頻過(guò)電壓。但是加裝固定高壓并聯(lián)電抗器后，在輸電線路帶重載負(fù)荷的情況下，線路電抗需要吸收的無(wú)功功率將大于電容發(fā)出的無(wú)功功率，線路還需要從送端、受端吸收大量的無(wú)功功率。為保證正常的功率輸送，通常還采用低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一般安裝在特高壓變壓器低壓側(cè)繞組，分為容性補(bǔ)償設(shè)備和感性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，根據(jù)線路傳輸功率的變化分組投切。

????問(wèn)：交流特高壓試驗(yàn)示范工程無(wú)功補(bǔ)償方案是什么？

????答：晉東南－南陽(yáng)－荊門(mén)交流特高壓試驗(yàn)示范工程中，晉東南－南陽(yáng)線路長(zhǎng)度為363公里，荊門(mén)－南陽(yáng)線路長(zhǎng)度為291公里，設(shè)計(jì)擬采用的高抗配置為：晉東南側(cè)高抗配置容量為96萬(wàn)千乏；晉東南－南陽(yáng)線路南陽(yáng)側(cè)高抗與南陽(yáng)－荊門(mén)線路南陽(yáng)側(cè)高抗容量相同，均為72萬(wàn)千乏；荊門(mén)側(cè)按60萬(wàn)千乏配置。設(shè)計(jì)擬采用的低壓無(wú)功補(bǔ)償配置方案為：晉東南和荊門(mén)站配置低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，低壓電容器組單組容量為24萬(wàn)千乏，低壓電抗器單組容量為24萬(wàn)千乏，兩站各配置3組低壓電容和2組低壓電抗。

????問(wèn)：交流特高壓輸電線路無(wú)功補(bǔ)償方案需進(jìn)一步研究的內(nèi)容是什么？

????答：為限制工頻過(guò)電壓，特高壓輸電線路上安裝了大容量的固定高抗，會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響：輕載負(fù)荷運(yùn)行情況下線路的電壓偏高或重載負(fù)荷運(yùn)行情況下線路電壓偏低。在變壓器的低壓側(cè)安裝低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，一方面增加了無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐顿Y，另一方面，由于受變壓器低壓側(cè)繞組容量的限制，低壓無(wú)功補(bǔ)償可能不完全滿(mǎn)足要求。特高壓輸電線路的無(wú)功補(bǔ)償僅依靠固定高壓并聯(lián)電抗器加低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的模式不夠靈活方便。如果用可控電抗補(bǔ)償代替固定電抗補(bǔ)償，則能兼顧工頻過(guò)電壓限制和無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。可控電抗的調(diào)節(jié)方式是：線路輸送功率小時(shí)，電抗補(bǔ)償容量處于最大值，限制線路電壓的升高；隨著線路輸送功率的增加平滑或分級(jí)減少電抗的補(bǔ)償容量，使線路串聯(lián)電抗吸收的無(wú)功主要由并聯(lián)電容產(chǎn)生的無(wú)功功率來(lái)平衡；當(dāng)三相跳閘甩負(fù)荷時(shí)，快速反應(yīng)增大電抗補(bǔ)償容量來(lái)限制工頻過(guò)電壓。前蘇聯(lián)曾在500千伏和750千伏系統(tǒng)采用帶火花間隙投入的并聯(lián)電抗器，在線路重載時(shí)，用斷路器退出并聯(lián)電抗器，維持線路電壓；當(dāng)線路甩負(fù)荷出現(xiàn)的工頻過(guò)電壓超過(guò)火花間隙放電電壓時(shí)，火花間隙擊穿，快速投入并聯(lián)電抗器以限制過(guò)電壓。帶火花間隙投入并聯(lián)電抗器方式比較復(fù)雜，而且火花間隙的放電電壓的分散性較大，可靠性不高。俄羅斯和印度研制并采用了可控高壓電抗器，其類(lèi)型包括磁飽和式可控電抗器（MCSR）（又稱(chēng)磁閥式可控電抗器）和變壓器式可控電抗器（TCSR）兩種。至今，俄羅斯有500千伏磁飽和式可控電抗器在試運(yùn)行，在印度有400千伏變壓器式可控電抗器（根據(jù)俄羅斯技術(shù)制造）投入運(yùn)行。在國(guó)內(nèi)的可控電抗研究方面，國(guó)內(nèi)廠家已與國(guó)內(nèi)外有經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)和研究所合作，在研制500千伏可控電抗器的同時(shí)研制1000千伏特高壓可控電抗器，計(jì)劃通過(guò)500千伏樣機(jī)的掛網(wǎng)試運(yùn)行，積累經(jīng)驗(yàn)，爭(zhēng)取可控高抗早日在特高壓工程中應(yīng)用。