1前言
电网建设中, 负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升, 在超高压、大容量的电网中, 安装一定数量感性的无功补偿装置, 其主要目的是补偿容性充电功率, 在轻负荷时吸收无功功率、控制无功潮流、稳定网络的运行电压, 从而降低系统损耗、提高系统供电效率, 进一步改善电压质量, 维持输电系统的电压稳定。
2无功补偿方式
1) 同步调相机。同步调相机属于早期无功补偿装置的典型, 它不仅能补偿固定的无功功率, 对变化的无功功率也能进行动态补偿。
2) 并补装置: 并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置, 但电容补偿只能补偿固定的无功, 尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化, 但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节, 不能实现无功的平滑无级的调节。
3) 并联电抗器: 目前所用电抗器的容量是固定的, 除吸收系统容性负荷外, 用以抑制过电压。以上几种方式在电力系统中已经有多年的应用经验, 并取得了一定效果。
3安装并联电抗器的必要性
在超高压、大容量的电网中, 需要安装一定数量的感性无功补偿装置(包括并联电抗器和静止无功补偿器) 来补偿容性充电功率, 或在轻负荷时吸收无功功率、控制无功潮流、稳定网络的运行电压、维持输电系统的电压稳定。高压并联电抗器可以吸收系统容性无功功率、限制系统的过电压和潜供电容电流、提高重合闸成功率。线路并联电抗器还可以削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高, 改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损减少潜供电流, 加速潜供电弧的熄灭, 提高线路自动重合闸的成功率, 有利于消除发电机的自励磁。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。
4并联电抗器的选择
4.1 结构型式的选择
1) 按相数分, 有单相电抗器和三相电抗器两种。
2) 按其本体的结构特点分, 有干式和油浸式两种。干式电抗器一般用于35kV及以下的电压, 可装在户内或户外, 又分为干式空芯和干式铁芯两种。干式空芯电抗器是目前用得较多的一种型式, 它具有结构简单、重量轻、便于运输和安装、噪音低、无渗油问题、维护方便、无铁芯饱和等优点。但干式空芯电抗器对所使用的绝缘材料和技术要求较高。油浸式电抗器的结构和电力变压器相似, 不同的是其铁芯带有气隙, 主要由线圈、铁芯和油箱等部件组成, 在运行中可能发生绝缘、铁芯漏磁、振动噪音和渗漏油等问题, 但从安全可靠性和经济价值等方面比较有显著的优点。
4.2 额定电压的选择
安装并联电抗器的目的是补偿充电功率, 把过高的电压降低到正常运行的水平, 而当系统电压低于正常运行水平时就应将电抗器切除。正常运行电压是电抗器长时期承受的电压, 电抗器的额定电压的合理取值应该按正常运行电压来确定。额定电压如果按最高电压确定, 正常运行时, 其输出容量将会降低, 即损失容量。而目前系统电压偏高, 会使电抗器在高于其额定电压的条件下运行, 从而因过负荷过热而加速绝缘老化。运行中出现的一些问题与额定电压选得过低也不无关系。因此, 并联电抗器的额定电压应该在最高电压和标称电压之间选择, 具体数值需要参考主变压器三次侧的额定电压和系统的正常运行电压。
4.3 安装容量的选择
超高压并联电抗器容量的选择与许多因素有关, 需进行技术经济综合论证, 但应首先考虑限制工频过电压的需要, 同时兼顾系统同期并列点的合理选择、检验系统发生自励磁的条件、满足大小运行方式时无功平衡的要求, 以及潜供电流、提高单相快速重合闸的成功率的要求。最后确定的并联电抗器容量, 可以用补偿度K表示:K= Ql/Qc,
式中: Ql―并联电抗器的容量(MVA)；Qc―线路的充电功率(Mvar)一般取补偿度K=40%~80% 。
4.4 安装位置的选择
除了直接接在超高压线路上的超高压并联电抗器外, 还有接在超高压变电站变压器三次侧的l0kV ~ 63kV 中压并联电抗器, 其容量一般为30Mvar或45Mvar。。随着大城市地下电缆配电系统的不断扩展, 电缆容性充电电流引起的轻负荷期的电压升高也日益引起重视。一些供电部门要求在变电站低压侧装设10kV、35kV 三相并联电抗器, 容量为5M var~ 10Mvar, 以稳定电压。在安装地点方面, 有户内和户外两种安装方式。户内装置的漏磁对建筑物有一定影响; 户外装置可以减少磁场对建筑物的影响, 但对绝缘材料的耐候性要求较高。
5安装并联电抗器的优点
1) 提高了电网运行的经济性。由于投切电杭器可对线路的无功潮流进行调控, 故减少了无功流动所造成的有功损耗, 有利于降低线路损失。
2) 改善了电网运行的安全性。
3) 有利于提高系统稳定性和线路的送电能力, 有利于网络的并列运行。
4) 有利于消除同步发电机带空载长线路时可能出现的自励磁谐振。
5) 有利于潜供电弧的消灭和装设单相快速自动重合闸。
6结束语
电抗器作为无功补偿手段, 在电力系统中是不可缺少的, 需求也相应增长, 电力电子技术的发展会对电力系统和电力装备带来很多变化, 但作为无功补偿元件的电抗器在目前是不可缺少的。