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1000kV特高压输电系统无功补偿若干问题
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0 引言
我国能源结构的特点是：水电能源中心在西南，火电能源中心在西北，而能源消费中心则在华东和华南地区。这种能源中心远离能源消费中心的能源结构决定了我国建设1000kV特高压输电系统十分必要，它可对发展我国经济起到巨大的促进作用。
然而，1000kV特高压输电系统的商业运营，目前国内外尚无经验。特别是其无功补偿技术与我国所熟知的无功补偿技术差异很大，如无功补偿装置的电压等级、容量等都是我国所未用过的。本文就这些问题进行讨论与探讨。
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
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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% |
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