探讨可控电抗器在我国高压电网中的应用

      摘 要：特高压线路有着很大的充电，并且限制过电压和无功补偿两者之间存在着极为突出的矛盾，通过分析特高压线路特性和典型系统之后可以得知，想要将上述矛盾解决，就必须要在长距离重载线路及潮流变化大的外送线路上安装特高压可控电抗器。特高压线路主要运行了可控电抗器远离，并且一定要在500kV线路上进行挂网试验后方可投入运行，这样可控电抗器在我国电网运行后产生的问题才可以被有效解决。大量的研究表明：可控电抗器对系统暂态稳定的影响是由其本身在工况下的状态所决定的，与其本身具有的调节方式并无太大的关系；而可控电抗器对系统动态稳定的影响则不仅仅与工况下的状态有关，更与可控电抗器的调节方式有着相当密切的关系。

　　关键词：可控电抗器；特高压；无功补偿；
　　
      一、引 言
　　特高压电网在发展的过程中存在许多技术问题，这些技术问题都迫切在实际运行中得到圆满的解决。在这些问题当中，许多问题出现的原因都是因为特高压交流线路单位长度充电功率大，可以达到500kV线路的的5倍左右。为了对过电压进行限制，就必须在长距离特高压线路上安装高压电抗器。这种高压电抗器在运行的过程里面，可以给整个系统带来很大的无功负担，对特高压线路具有输电能力造成了很大影响，同时也给电网运行造成了沉重的经济负担，如果可以遵循可控电抗器的原理，在特高压电网中安置一定比例的可控电抗器，就可以在很大层面上解决上述出现的问题。
　　
      二、可控电抗器运行原理及应用状况
　　可控电抗器进行划分的主要依据就是它的构成原理，按照这个标准可以分为磁阀式可控电抗器和高阻抗式可控电抗器。
　　
      磁阀式可控电抗器主要由两个部分组成，一个部分是电抗器主题，另外一个部分就是控制系统。它的主要原理就是针对直流进行调节，使得2个分铁心在一个工作周期里面可以接替进入饱和状态，它的容量要取决于铁心当个周期中的磁饱和程度。
　　
      高阻抗式可控电抗器本质上等同于同属拥有许多低压副边绕组，并且可以在短路状态下顺序进行运行的多绕组变压器。各个控制绕组可以按顺序依次投入工作并且可以对晶闸管的导通和关断起到控制的作用，如果所处条件满足电流谐波的要求，就能够实现从无功功率直至额定功率的分级调节。这样的电抗器在下面就被称作分级投切式电抗器。
　　
      磁阀式可控电抗器在许多的独联体国家中已经开始被广泛应用，电压等级也包括了好几个层次，但大多数都是与电容器组并联，在变电站的母线上面进行安装，主要作用是为了系统无功调节，功能与SVC的功能一直；高阻抗式可控电抗器现阶段只在印度才有试点运行，同样也是在变电站的母线侧进行安装。
　　
      三、特高压线路特性对可控电抗器的需求分析
　　1、特高压线路特性分析
　　交流特高压线路，以8x500mm为例，百公里的充电功率可达到530Mvar左右，此时可以考虑在线路两端安装特高压电抗器。
　　
      如果配置特高压电抗器时始终按照限制过电压的要求来行事，很可能会出现下述的情况：
　　（l）电压调节问题
　　小方式运行电压偏高或大方式下运行电压偏低，特别是使用水电比较广泛的输电通道来说，丰枯季节潮水存在着很大的变化量，上述的两种情况很可能会同时存在。通常可以采用下面的方面进行解决：可以将低压电抗器变压器安装到低压侧，这样一来用于无功补偿方面的投资就会加大起来，此外，因为变压器容量可以生成一定的限制，低压补偿就会出现无法满足要求的情况。
　　
      （2）线路输送能力下降
　　尤其是特高压电网刚刚形成的时候，网架会呈现出薄弱的特点，受安全稳定限制的程度很高，特高压输送不具有较大的输送功率，就算是有着极高的高抗补偿度，线路也可以在无功需求的方面做到自给自足；伴随特高压网架不断构建完成，线路输送功率也会变得越来越大，线路就需要大量的无功用来洗手，系统运行起来的话，电压就会明显下降，同时无功传输也会大大增加，这样就会使系统出现更多的网损。
　　
      （3）电压稳定问题
　　可控电抗器投入到运行之后，如果使双回或多回线出现"N-1”故障时，可以按照其最大的调节范围实现动态无功补偿。同时，如果系统因为扰动而出现电压振荡或功率振荡，都可以起到明显的抑制作用，系统的动态稳定性可以大大提高。
　　
      前苏联已经建成了极长的特高压线路，并且补偿度已经接近了100%，大量的研究分析之后可以得出，需要选用可控电抗器，但是因为对设备的研制无法做到和工程进度同步，所以后来只能无奈放弃。
　　
      2、特高压可控电抗器应用示例
　　如果把可控电抗器可进行调节的部分调节至最低值，通道电压就可以出现20～30kV的提高，全网网损可以出现150MW左右的降低；如果这种状态下一直保持原电压，低压电容补偿可以降低大约2700Mvar.
　　
      四、超高压电网可控电抗器在系统中的特性
　　对于500kV级以下电压等级的电网，尽管一部分的电网限制过电压和无功补偿之间存在着矛盾，但是不会像特高压电网那样明显，根据目前我国电网的实际运行状况，已经可以借助于一些简单的技术手段解决上述问题，所以此，我国500OkV及以下电压等级的电网中在应用可控电抗器的方面还没有具备充分的必要性。但是为了可控电抗器在特高压电网上应用时产生技术方面的突破同时减少使用风险的话，还是非常有必要于500kV电网上进行挂网试验
　　
      500kV可控电抗器进行挂网试验是为了达到下述两个目的：（1）对可控电抗器拥有的各项性能和可靠性进行科学和全面的检测；（2）通过可控电抗器的运行，积累实际运行经验，以备今后进行借鉴。
　　
      五、结束语
　　可控电抗器最主要的作用就是解决无功调节矛盾，所以特高压交流电网一定要使用可控电抗器，在500kV电网上对可控电抗器进行挂网试验，在对特高压可控电抗器进行研究的科研过程里面是必不可少的一个环节。
　　
      每种可控电抗器方案都有自己独特的优点，同时也存在着不同的弊端。特高压线路应该对何种可控电抗器进行选用才最为合理，这个问题需要借助挂网试验才可以对可靠性进行验证，最后借助技术手段进行比较后确定最佳的选用方案。