探討可控電抗器在我國高壓電網中的應用

      摘 要：特高壓線路有著很大的充電，并且限制過電壓和無功補償兩者之間存在著極為突出的矛盾，通過分析特高壓線路特性和典型系統(tǒng)之后可以得知，想要將上述矛盾解決，就必須要在長距離重載線路及潮流變化大的外送線路上安裝特高壓可控電抗器。特高壓線路主要運行了可控電抗器遠離，并且一定要在500kV線路上進行掛網試驗后方可投入運行，這樣可控電抗器在我國電網運行后產生的問題才可以被有效解決。大量的研究表明：可控電抗器對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響是由其本身在工況下的狀態(tài)所決定的，與其本身具有的調節(jié)方式并無太大的關系；而可控電抗器對系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的影響則不僅僅與工況下的狀態(tài)有關，更與可控電抗器的調節(jié)方式有著相當密切的關系。

　　關鍵詞：可控電抗器；特高壓；無功補償；
　　
      一、引 言
　　特高壓電網在發(fā)展的過程中存在許多技術問題，這些技術問題都迫切在實際運行中得到圓滿的解決。在這些問題當中，許多問題出現(xiàn)的原因都是因為特高壓交流線路單位長度充電功率大，可以達到500kV線路的的5倍左右。為了對過電壓進行限制，就必須在長距離特高壓線路上安裝高壓電抗器。這種高壓電抗器在運行的過程里面，可以給整個系統(tǒng)帶來很大的無功負擔，對特高壓線路具有輸電能力造成了很大影響，同時也給電網運行造成了沉重的經濟負擔，如果可以遵循可控電抗器的原理，在特高壓電網中安置一定比例的可控電抗器，就可以在很大層面上解決上述出現(xiàn)的問題。
　　
      二、可控電抗器運行原理及應用狀況
　　可控電抗器進行劃分的主要依據(jù)就是它的構成原理，按照這個標準可以分為磁閥式可控電抗器和高阻抗式可控電抗器。
　　
      磁閥式可控電抗器主要由兩個部分組成，一個部分是電抗器主題，另外一個部分就是控制系統(tǒng)。它的主要原理就是針對直流進行調節(jié)，使得2個分鐵心在一個工作周期里面可以接替進入飽和狀態(tài)，它的容量要取決于鐵心當個周期中的磁飽和程度。
　　
      高阻抗式可控電抗器本質上等同于同屬擁有許多低壓副邊繞組，并且可以在短路狀態(tài)下順序進行運行的多繞組變壓器。各個控制繞組可以按順序依次投入工作并且可以對晶閘管的導通和關斷起到控制的作用，如果所處條件滿足電流諧波的要求，就能夠實現(xiàn)從無功功率直至額定功率的分級調節(jié)。這樣的電抗器在下面就被稱作分級投切式電抗器。
　　
      磁閥式可控電抗器在許多的獨聯(lián)體國家中已經開始被廣泛應用，電壓等級也包括了好幾個層次，但大多數(shù)都是與電容器組并聯(lián)，在變電站的母線上面進行安裝，主要作用是為了系統(tǒng)無功調節(jié)，功能與SVC的功能一直；高阻抗式可控電抗器現(xiàn)階段只在印度才有試點運行，同樣也是在變電站的母線側進行安裝。
　　
      三、特高壓線路特性對可控電抗器的需求分析
　　1、特高壓線路特性分析
　　交流特高壓線路，以8x500mm為例，百公里的充電功率可達到530Mvar左右，此時可以考慮在線路兩端安裝特高壓電抗器。
　　
      如果配置特高壓電抗器時始終按照限制過電壓的要求來行事，很可能會出現(xiàn)下述的情況：
　　（l）電壓調節(jié)問題
　　小方式運行電壓偏高或大方式下運行電壓偏低，特別是使用水電比較廣泛的輸電通道來說，豐枯季節(jié)潮水存在著很大的變化量，上述的兩種情況很可能會同時存在。通常可以采用下面的方面進行解決：可以將低壓電抗器變壓器安裝到低壓側，這樣一來用于無功補償方面的投資就會加大起來，此外，因為變壓器容量可以生成一定的限制，低壓補償就會出現(xiàn)無法滿足要求的情況。
　　
      （2）線路輸送能力下降
　　尤其是特高壓電網剛剛形成的時候，網架會呈現(xiàn)出薄弱的特點，受安全穩(wěn)定限制的程度很高，特高壓輸送不具有較大的輸送功率，就算是有著極高的高抗補償度，線路也可以在無功需求的方面做到自給自足；伴隨特高壓網架不斷構建完成，線路輸送功率也會變得越來越大，線路就需要大量的無功用來洗手，系統(tǒng)運行起來的話，電壓就會明顯下降，同時無功傳輸也會大大增加，這樣就會使系統(tǒng)出現(xiàn)更多的網損。
　　
      （3）電壓穩(wěn)定問題
　　可控電抗器投入到運行之后，如果使雙回或多回線出現(xiàn)"N-1”故障時，可以按照其最大的調節(jié)范圍實現(xiàn)動態(tài)無功補償。同時，如果系統(tǒng)因為擾動而出現(xiàn)電壓振蕩或功率振蕩，都可以起到明顯的抑制作用，系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性可以大大提高。
　　
      前蘇聯(lián)已經建成了極長的特高壓線路，并且補償度已經接近了100%，大量的研究分析之后可以得出，需要選用可控電抗器，但是因為對設備的研制無法做到和工程進度同步，所以后來只能無奈放棄。
　　
      2、特高壓可控電抗器應用示例
　　如果把可控電抗器可進行調節(jié)的部分調節(jié)至最低值，通道電壓就可以出現(xiàn)20～30kV的提高，全網網損可以出現(xiàn)150MW左右的降低；如果這種狀態(tài)下一直保持原電壓，低壓電容補償可以降低大約2700Mvar.
　　
      四、超高壓電網可控電抗器在系統(tǒng)中的特性
　　對于500kV級以下電壓等級的電網，盡管一部分的電網限制過電壓和無功補償之間存在著矛盾，但是不會像特高壓電網那樣明顯，根據(jù)目前我國電網的實際運行狀況，已經可以借助于一些簡單的技術手段解決上述問題，所以此，我國500OkV及以下電壓等級的電網中在應用可控電抗器的方面還沒有具備充分的必要性。但是為了可控電抗器在特高壓電網上應用時產生技術方面的突破同時減少使用風險的話，還是非常有必要于500kV電網上進行掛網試驗
　　
      500kV可控電抗器進行掛網試驗是為了達到下述兩個目的：（1）對可控電抗器擁有的各項性能和可靠性進行科學和全面的檢測；（2）通過可控電抗器的運行，積累實際運行經驗，以備今后進行借鑒。
　　
      五、結束語
　　可控電抗器最主要的作用就是解決無功調節(jié)矛盾，所以特高壓交流電網一定要使用可控電抗器，在500kV電網上對可控電抗器進行掛網試驗，在對特高壓可控電抗器進行研究的科研過程里面是必不可少的一個環(huán)節(jié)。
　　
      每種可控電抗器方案都有自己獨特的優(yōu)點，同時也存在著不同的弊端。特高壓線路應該對何種可控電抗器進行選用才最為合理，這個問題需要借助掛網試驗才可以對可靠性進行驗證，最后借助技術手段進行比較后確定最佳的選用方案。