1 1000kV特高压输电系统无功补偿的几个问题
表1 240 Mvar电容器装置不同电压、电流值
系统电压/kV
66
110
220
电容器装置电流/A
2099
1260
630
从表1不难看出，若1000kV系统用电容器装置选用66kV为其额定电压，则电容器组用断路器就很难选；若选用110kV为其额定电压，则必须选用大容量断路器；若选用220kV为其额定电压，则断路器问题就较易解决。但从变压器制造而言，选用220kV为第3绕组则制造难度最大，110kV次之，66kV最易。因此，综合考虑选用110kV为变压器的第3绕组电压等级，配置电容器补偿装置较为合理。但在断路器选用上必须考虑有足够的电流容量，即断路器的额定电流应不小于3150A，同时还应尽可能地提高其分、合闸速度。
根据目前用于电容器组的35kV SF6断路器的运行经验，虽然电容器组的额定电流与断路器的额定电流之比多在1/3以下，但却常常发生接触电阻超标，多次发生触头烧损现象，甚至出现断路器损坏的运行状况。因此，对1000kV系统中电容器组用断路器的选型应予以高度重视，并进行必要的电容器组开合的验证试验。
1.3 1000kV系统用电容器装置的分组问题
我国电容器组多数采用等容量分组方式。目前，1000kV系统用电容器装置的分组也是采用准等容量分组方式，即将4组电容器装置分成2组210Mvar和2组240Mvar。这种容量的差异并不是分组造成的，而是由于串联电抗器的电抗率不同造成了对外补偿效果的一样。这种分组方式最大的优点是接线统一、设备互换性好，最大的缺陷是无功补偿容量调整方式单一、补偿容量级差大、易过补或欠补。因此，笔者认为，1000kV用电容器组较为合理的分组方式应是分成210Mvar、240Mvar、
70Mvar+140Mvar和40Mvar+200Mvar；分容量接线的电容器组采用1个断路器用2个隔离开关切换的接线方式。电容器组采用这种分组方式所增加的投资十分有限，但可使电容器组的投切级差减小，从而可使因电容器组投切过程而引起的过补或欠补容量得以减小。以上述分容量方式为例，投切电容器组的最大级差为40Mvar，若以1/2容量过补或欠补为投切判据，则倒送500kV系统或由500kV系统流出的无功容量不大于20Mvar，线路上流过的这部分无功电流不大于23A。若不采用上述分容量接线，仍以1/2容量过补或欠补为投切判据，则倒送入500kV系统或由500kV系统流出的无功容量为120Mvar，这部分容量造成在500kV线路上流动的无功电流约为140A。对500kV变电站而言，一般配置的电容器组容量为60Mvar～240Mvar，因此电容器组要消纳或供出这部分无功功率是十分不易的。为了克服这一情况，必将加大发电机的无功功率调节负担，从而使无功动态贮备容量减小，不利于系统稳定运行。
1.4 1000kV系统电容器装置用串联电抗器的选用问题
由上可知，1000kV系统用电容器装置选用110kV为其额定电压是合理的，因此，本文主要讨论电容器装置用串联电抗器的电抗率问题。
在常用的电容器补偿装置中，主要选用电抗率k为≤1%、4.5%～6%和12%～13%的电抗器。无谐波源时，通常选用k≤1%的电抗器；有5次及以上谐波，无3次及以下谐波时，通常选用k为4.5%～6%的电抗器；有3次及以上谐波，无2次及以下谐波时，通常选用k为12%～13%的电抗器。但由于在进行变电站的设计建造时，其用户通常并不确定，负荷性质更不清楚。因此，目前选择电抗率时常常是按电压等级来选择，即对10kV电容器补偿装置，一般选用k为4.5%～6%或k≤1%的电抗器；对35kV及以上电压等级的电容器补偿装置，则一般选用k为12%～13%的电抗器，或选用k为12%～13%与4.5%～6%
2种电抗器混装的方式。这种串联电抗器配置方式带有很大的盲目性，甚至可以说是一种不适当的配置方式。因为10kV电容器装置多临近用户侧，谐波源相对较多；
而35kV及以上电压等级的电容器装置多配置在220kV及以上电压等级的变电站内，且这些变电站多远离用户端，谐波源较少，即使有谐波，其量也很小。因此，对220kV及以上电压等级变电站的电容器装置，一般应以配置小电抗率的电抗器为主；对有特殊要求的变电站，则可配k为12%～13%的串联电抗器。1000kV系统变电站更是远离用户端，谐波来源更少，因此，从经济合理考虑，1000kV变电站的电容器补偿装置，应以配用电抗率≤1%的小电抗率串联电抗器为宜。这样配置的优点是：①经济。由于串联电抗器是要抵消电容器的容量的，电抗率越高越不经济，因此电容器装置的串联电抗器只要系统允许，就应尽可能配低电抗率。②电容器组投运时的过渡过程短，过电压、过电流衰减快。③小电抗率运行可靠性高。由于过渡过程衰减快，因此小电抗受过电压、过电流的破坏作用较小，从而使运行可靠性比大电抗率电抗器高。
1.5 电容器投切的电压控制问题
电压等级越高，变压器漏抗就越大。1000kV等级变压器的漏抗要高于低电压等级的漏抗，加上运行部门要求限制短路电流，因此1000kV变压器的短路阻抗须较高。这一高短路阻抗特征使因电容器投切引起的电压波动较其他变压器大。加上电容器的单组容量大，更加剧了这种电压波动，若不采用措施，就完全有可能造成系统运行不稳定。对于单条1000kV系统线路，这种电压波动不仅会影响第3绕组的110kV系统，而且也可能影响到500kV系统。对于110kV系统，如果电压升高过大，就难以保证电容器组的安全运行，因此它直接影响电容器额定电压的选择；对于500kV系统，由于单组电容器组容量很大，不论电容器组是投是切，影响500kV系统的无功潮流是肯定的，而电压波动是否在允许范围之内，因无数据本文不便妄论。但笔者认为对电容器组投切的电压控制问题应引起足够的重视。
解决电容器组投切时的电压控制问题有2个途径：一是在变压器进行设计制造时，设计一去过激磁绕组，使电容器组投切时仍能保持电压基本稳定不变；二是采取多分容量投切方式，以减小500kV系统的无功潮流，避免500kV系统的电压波动。第1种途径是解决这一问题的较科学的方法；第2种途径对于减小500kV系统的电压波动及控制无功潮流十分有效，也利于控制110kV系统的电压波动幅值，但对该系统整体电压的升高却无效。
2 结论
3 参考文献
本文关键字：无功补偿 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
