摘要：目前1000kV变电站利用无功补偿装置进行电压和无功功率调节，保证电网及设备的稳定运行，本文阐述了1000kV特高压站内无功补偿装置的配置组成，并对高压并联电抗器、低压并联电容器组、低压并联电抗器组、运行状况及无功调节进行详细分析，为提高电力系统的稳定性提供参考。
关键词：1000kV变电站；无功补偿装置；电压；无功功率调节
0引言
随着用电负荷的持续增长，发电厂的规模往特大容量方向发展，电力的输送也出现了大容量、远距离输送的技术特点，这就促进了1000kV特高压输电系统的发展。由于1000kV特高压电网具有输电容量大、电压等级高、功率波动频繁、传输距离远等特点，电压和无功功率的调节是否合理直接关系到整个到电力系统的安全。因此，1000kV特高压变电站内无功补偿装置稳定性运行是电网及设备的稳定运行的可靠保证。
1.无功补偿装置的配置组成
图1为特高压变电站无功补偿装置的配置示意图，无功补偿装置的原理是采用“固定高抗＋低容低抗”的配置模式调节系统调压和无功功率。如图1所示，无功补偿装置含有两个组变压器（#1主变、#2 主变），每组变压器包含四组低压并联电容器和两组低压并联电抗器，变压器采用无励磁调压方式；500kV中压侧和1000kV高压侧都采用二分之三接线（可靠性高、运行灵活性好、操作检修方便）、并列运行，110kV低压侧采用单母线运行；变电站无功补偿装置配置高压并联电抗器对特高压侧线路进行无功补偿，110kV侧无功补偿装置保证电压数值及无功功率在规定范围内。
图1 无功补偿装置的配置示意图
2.高压并联电抗器
1000kV特高压输电线路输送距离较长，线路充电功率较大（大约是普通500kV高压线路的５倍）。线路的无功损耗可随着输送功率发生变化，当特高压线路输送功率等于自然功率时，高压输电线路没有无功损耗；在特高压输电线路重载的情况下，线路无功损耗大于线路的充电功率，线路类似于无功负载；在特高压输电线路轻载或空载情况下，线路无功损耗小于线路的充电功率，线路类似于无功功率电源，这种状态下充电功率会引起高压线路末端电压的升高，可通过装设高压并联电抗器来避免这一情况。
3低压并联电容器组
⑴低压并联电容器
如图1所示，本次分析的无功补偿装置中的配置八组低压并联电容器，每组低压并联电容器置包含１组串联电抗器及由１组电容器，相当于无功功率电源，主要补偿两组变压器的损耗及1000kV特高压线路和500kV高压线路损耗，每组电容器额定运行电压为110kV，可满足的最高运行电压为1126kV，电容器容量为210Mvar，图1所示的无功补偿装置中低压并联电容器采用单星形双桥差不平衡电流保护接线方式。
⑵串联电抗器
如图1所示，无功补偿装置中在并联电容器回路中的电源侧串联串抗率为5%和12%的两种电抗器。主要作用是限制电容器的短路电流、合闸涌流及谐波。其中，串抗率为5%的电抗器的主要作用是限制电网中的三次谐波；串抗率为12%的电抗器的主要作用是限制电网中的三次、五次谐波。由于电容器的容量会被串联的电抗器抵消一部分，电容器组实际输出容量小于装机容量。
一般规定投切一组补偿设备所引起的电网电压变动值不能大于其所在母线额定电压的2.5%。正常运行时，1000kV特高压母线电压在1040kV附近波动，无功补偿装置投入后引起1000kV特高压母线电压波动幅度较小，符合国调规定电压正常范围（965～1100）kV。重点是关注投入一组补偿设备所引起500kV和110kV母线电压变化情况。
图2为变电站运行过程中投入１组并联电容器组后，500kV和110kV母线电压变化趋势图。从图2可以看出，投入低容后会引起母线电压升高，500kV母线电压约升高1.5kV，满足国调电压曲线的规定范围。110kV母线电压升高约3kV。
a. 500kV母线电压变化趋势图 b. 110kV 母线电压变化趋势图
图2低容投入后引起的母线电压变化图
4.低压并联电抗器组
如图1所示，本次分析的无功补偿装置中在主变低压侧配置四组低压并联电抗器，低压并联电抗器为干式空心电抗器结构，每组低抗由两个电抗器串联组成，容量为240Mvar，额单相容量为80Mvar，相当于感性无功功率负荷，主要补偿两组变压器的损耗及1000kV特高压线路和500kV高压线路剩余充电功率，接线方式采用单星形中性点不接地方式。图3为变电站运行过程中投入１组并联电抗器后，500kV和110kV母线电压变化趋势图。
a. 500kV母线电压变化趋势图 b. 110kV 母线电压变化趋势图
图3低抗投入后引起的母线电压变化图
从图3可以看出，投入１组并联电抗器后会引起母线电压降低，500kV母线电压约降低2.5kV，满足国调电压曲线的规定范围。110kV母线电压降低约3kV。
5 无功功率的变化
⑴无功功率变化趋势
无功功率的变化情况也是考察无功补偿装置运行性能的重要指标。目前无功功率没有相关国家规定，图4为投入１组容量为180Mvar低压并联电容器前后主变中压侧（主变与500kV系统）的无功功率变化曲线。从图中可以看出，投入低压并联电容器后，系统无功功率交换量减小大约160Mvar，无功功率在高峰时段和低谷时段波动较大。
图4 低容投入前后系统无功功率变化趋势图
⑵计算方法
主变中压侧无功交换量的计算公式为（设定无功功率从母线流出为正，流入母线为负）：
⑴
其中： 
—投入无功补偿装置后主变中压侧的无功交换量，Mvar；
—投入无功补偿装置前主变中压侧的无功交换量，Mvar；
—电容器组的额定容量，Mvar；
—电抗器组的额定容量，Mvar；
6 无功补偿装置的操作注意事项
①特高压运维人员投切无功补偿装置前后应关注母线电压不超过规定值。
②低压并联电抗器组、低压并联电容器组应依次轮流投入，禁止同时投运。
③采用“先切后投”的原则切换110kV低压无功补偿装置。
7 结语
本文详细分析阐述了1000kV特高压站内无功补偿装置的配置组成、高压并联电抗器、低压并联电容器组、低压并联电抗器组及补偿装置投入前后线路电压及无功功率变化情况，最后提出无功补偿装置的操作注意事项，为特高压运维人员正确操作无功补偿装置提供参考。
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作者简介：
郭百艳（1978.06--）；性别：女，民族：汉，籍贯：山东省潍坊市，学历：本科，毕业于哈尔滨工业大学；现有职称：高级技师、中级工程师
论文作者:郭百艳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/12
标签：电压论文; 母线论文; 装置论文; 电容器论文; 功率论文; 低压论文; 电抗器论文; 《基层建设》2018年第21期论文;