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交流特高壓電網的無功補償

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交流特高壓電網的無功補償

發布日期:2019-01-30 作者: 點擊:

問:交流輸電線路的無功功率特性是什么? 

    答:交流輸電線路的主要參數包括串聯電阻、串聯電抗和并聯電導、并聯電容。輸電線路輸送功率時,串聯電抗上的電流滯后于電壓,串聯電抗吸收無功功率;并聯電容上的電壓滯后于電流,并聯電容發出無功功率。串聯電抗吸收的無功功率與流過輸電線路電流的平方成正比,因此串聯電抗吸收的無功功率隨負荷大小的變化而變化;并聯電容發出的無功功率與輸電線路的電壓的平方成正比,當線路電壓維持在標稱電壓允許的范圍內時,并聯電容發出的無功功率基本保持恒定。當線路發出的無功功率恰好等于其吸收的無功功率時,此時線路的輸送功率為線路的自然功率,沿線路各點的電壓幅值大小相同;當線路的輸送功率小于線路的自然功率時,線路發出的無功功率將大于吸收的無功功率;當線路的輸送功率大于線路的自然功率時,線路發出的無功功率將小于吸收的無功功率。 

    問:交流特高壓輸電線路無功功率的特點是什么? 

    答:由于特高壓輸電線路電壓等級高,其無功功率的一個顯著特點*是線路電容產生的無功功率很大,對于100公里的特高壓線路,在額定電壓為1000千伏以及*運行電壓為1100千伏的條件下,發出的無功功率可以達到40萬千乏~50萬千乏,約為500千伏線路的5倍。同時,在特高壓電網不同的發展時期,特高壓輸電線路傳輸的功率有較大分別,因此無功功率的變化也很不一樣。特高壓電網在建設初期,主要是實現點對點的電能輸送,受系統阻抗特性及穩定極限的限制,輸送功率將小于線路的自然功率,線路發出的容性無功功率過剩;隨著特高壓電網的進一步建設,特高壓電網將實現各區域電網的互聯,電網的輸送功率將有很大提高,而且為了充分利用各區域電網的發電資源,實現水火電互濟和更大范圍內的資源優化配置,特高壓電網的輸送功率將隨時變化,因而輸電線路的無功功率也將頻繁變化。 

    問:交流特高壓輸電線路無功功率的變化對線路電壓有什么影響?怎么實現無功補償? 

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

    問:交流特高壓試驗示范工程無功補償方案是什么? 

    答:晉東南-南陽-荊門交流特高壓試驗示范工程中,晉東南-南陽線路長度為363公里,荊門-南陽線路長度為291公里,設計擬采用的高抗配置為:晉東南側高抗配置容量為96萬千乏;晉東南-南陽線路南陽側高抗與南陽-荊門線路南陽側高抗容量相同,均為72萬千乏;荊門側按60萬千乏配置。

設計擬采用的低壓無功補償配置方案為:晉東南和荊門站配置低壓無功補償裝置,低壓電容器組單組容量為24萬千乏,低壓電抗器單組容量為24萬千乏,兩站各配置3組低壓電容和2組低壓電抗。 

    問:交流特高壓輸電線路無功補償方案需進一步研究的內容是什么? 

    答:為限制工頻過電壓,特高壓輸電線路上安裝了大容量的固定高抗,會產生一些負面影響:輕載負荷運行情況下線路的電壓偏高或重載負荷運行情況下線路電壓偏低。在變壓器的低壓側安裝低壓無功補償裝置,一方面增加了無功補償的投資,另一方面,由于受變壓器低壓側繞組容量的限制,低壓無功補償可能不完全滿足要求。特高壓輸電線路的無功補償僅依靠固定高壓并聯電抗器加低壓無功補償設備的模式不夠靈活方便。如果用可控電抗補償代替固定電抗補償,則能兼顧工頻過電壓限制和無功功率的調節??煽仉娍沟恼{節方式是:線路輸送功率小時,電抗補償容量處于*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減少電抗的補償容量,使線路串聯電抗吸收的無功主要由并聯電容產生的無功功率來平衡;當三相跳閘甩負荷時,快速反應增大電抗補償容量來限制工頻過電壓。前蘇聯曾在500千伏和750千伏系統采用帶火花間隙投入的并聯電抗器,在線路重載時,用斷路器退出并聯電抗器,維持線路電壓;當線路甩負荷出現的工頻過電壓超過火花間隙放電電壓時,火花間隙擊穿,快速投入并聯電抗器以限制過電壓。帶火花間隙投入并聯電抗器方式比較復雜,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,其類型包括磁飽和式可控電抗器(MCSR)(又稱磁閥式可控電抗器)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行,在印度有400千伏變壓器式可控電抗器(根據俄羅斯技術制造)投入運行。在國內的可控電抗研究方面,國內廠家已與國內外有經驗的大學和研究所合作,在研制500千伏可控電抗器的同時研制1000千伏特高壓可控電抗器,計劃通過500千伏樣機的掛網試運行,積累經驗,爭取可控高抗早日在特高壓工程中應用。


相關標簽:高壓無功補償

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