平衡330kV长距离电缆传输容性无功的高压并联电抗器补偿站

摘要

本发明公开了一种平衡330kV长距离电缆传输容性无功的高压并联电抗器补偿站，包括补偿站本体以及设置于补偿站内的330kV高压并联电抗器、隔离开关、避雷器、电压互感器及电缆终端，其中，高压架空输电线路通过双排构架引入站内后经隔离开关并联连接330kV高压并联电抗器，经电缆终端引出高压电缆至电缆管廊，330kV高压并联电抗器经引下线连接避雷器、电压互感器。该补偿站能够解决大规模高电压电缆长距离传输产生的工频过电压、操作过电压的问题，改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损。

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联电高压抗器补偿站，具体涉及一种平衡330kV 长距离电缆传输容性无功的高压并联电抗器补偿站。

背景技术

改革开放以来，城市化进程加快，城市电力负荷需求急剧增长，高 压、特高压架空输电线路的大规模建设很大程度上解决了城市的电力供 电需求问题。但随着城市区域的快速扩张，以及市民对生活质量、城市 环境要求的日益提高，高压架空线路已影响到了城市市容市貌，制约着 城市的发展。因此，北京、上海、南京、西安等城市相继启动建设了一批220kV、330kV、500kV架空输电线路落地迁改工程，取得了良好的 示范效应。

随着大量高电压架空线路落地，大规模长距离高电压电缆在线路带 电的状态下，电缆线路相间和对地电容中产生相当数量的容性无功功率 (即充电功率)远高于架空线路产生的充电功率，每公里充电功率可达 8.6MVar，而大容量容性功率通过系统感性元件(发电机、变压器、输电 线路)时，末端电压将要升高，即所谓“容升”现象，给电网的安全性 和稳定性带来的巨大的挑战。

通常在330kV及以上超高压配电装置的某些线路侧，装设同一电压 等级的并联电抗器来解决以上问题，并能够达到如下目的：

(1)降低工频电压升高数值。

在系统为小方式运行时，“容升”现象尤其严重。在超高压输电线路 上接入并联电抗器后，可明显降低线路末端工频电压的升高。

(2)降低操作过电压。

操作过电压产生于断路器的分、合闸操作，当系统中用断路器接通 或切除部分电气元件时，在断路器的断口上会出现操作过电压，它往往 是在工频电压升高的基础上出现的，如甩负荷、单相接地等均要产生工 频电压升高，当断路器切除接地故障或接地故障切除后重合闸时，又引 起系统操作过电压，工频电压升高与操作过电压叠加，使操作过电压更 高。所以，工频电压升高的程度直接影响操作过电压的幅值。加装并联 电抗器后，限制了工频电压升高，从而降低了操作过电压的幅值。

当开断带有并联电抗器的空载线路时，被开断线路上的剩余电荷沿 着电抗器泄入大地，使断路器断口上的恢复电压由零缓慢上升，大大降 低了断路器断口发生重燃的可能性，因此也降低了操作过电压。

(3)改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损。

当线路上传输的功率不等于自然功率时，则沿线各点电压将偏离额 定值，有时甚至偏离较大，如依靠并联电抗器的补偿，可以抑制线路电 压的升高。

目前，架空输电线路落地的区域恰恰是城市迅速发展的区域，而此 区域内的大部分变电站都不具备扩建可能性，无法布置新增的高压并联 电抗器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种平衡 330kV长距离电缆传输容性无功的高压并联电抗器补偿站，该补偿站能 够解决大规模高电压电缆长距离传输产生的工频过电压、操作过电压的 问题，改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损。

为达到上述目的，本发明所述的平衡330kV长距离电缆传输容性无 功的高压并联电抗器补偿站包括补偿站本体以及设置于补偿站内的 330kV高压并联电抗器、隔离开关、避雷器、电压互感器及电缆终端， 其中，高压架空输电线路通过双排构架引入站内后经隔离开关并联连接 330kV高压并联电抗器，经电缆终端引出高压电缆至电缆管廊，330kV 高压并联电抗器经引下线连接避雷器、电压互感器。

高压并联电抗器呈一字型布置于补偿站本体内的中部。

补偿站本体内还设置有主控通信室、线路用监控中心及展厅。

所述避雷器为氧化锌避雷器。

330kV高压并联电抗器为户外、三相、油浸式高压电抗器。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的平衡330kV长距离电缆传输容性无功的高压并联电抗 器补偿站在具体操作时，将330kV高压并联电抗器、隔离开关、避雷器、 电压互感器及电缆终端均布置于补偿站内，实现高压架空输电线路落地 的目的，同时能够在站内平衡长距离高压电缆传输产生的大量容性无功， 解决大规模高电压电缆长距离传输产生的工频过电压、操作过电压的问 题，改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损。

附图说明

图1为本发明的断面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的平衡330kV长距离电缆传输容性无功的高 压并联电抗器补偿站包括补偿站本体以及设置于补偿站内的330kV高压 并联电抗器、隔离开关、避雷器、电压互感器及电缆终端，其中，高压 架空输电线路通过双排构架引入站内后经隔离开关并联连接330kV高压 并联电抗器，经电缆终端引出高压电缆至电缆管廊，330kV高压并联电抗器经引下线连接避雷器、电压互感器。

高压并联电抗器呈一字型布置于补偿站本体内的中部。

补偿站本体内还设置有主控通信室、线路用监控中心及展厅。

本发明所述的平衡330kV长距离电缆传输容性无功的高压并联电抗 器补偿站内设备选型如下：

1)330kV高压电抗器选取

采用户外、三相、油浸式高压电抗器；额定容量为90MVar，75MVar； 中性点小电抗一般设置在高压线路的补偿设备高压电抗器内，高压电抗 器为星形接法A，B，C三相并联，在星形接线中性点处再串接一个小 电抗，即形成高压电抗器经中性点小抗接地。

中性点小抗的作用为补偿线路相间及对地电容，以加速潜供电流的 自动熄灭，便于采用单相快速重合闸。而电缆线路，不存在潜供电流的 问题，故高抗中性点不需加装小电抗。

按照《电力工程电气设计手册电气一次部分》，并联电抗器中性点和 中性点小电抗的绝缘水平主要取决于出现在中性点上的最大工频过电 压，而最大工频过电压是由各种不对称故障形式决定的。其中，以并联 电抗器的两相分闸和空线中的不对称接地两种情况引起的最大工频过电 压最高。并联电抗器中性点和中性点小电抗的绝缘水平按照表1选取：

表1

故选取中性点电压为110kV；中性点接地方式：直接接地。

330kV配电装置的过电压保护

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(GB/T 50064－ 2014)要求，330kV系统工频过电压不应超过1.3p.u.(变电站侧)和 1.4p.u.(线路侧)、操作过电压水平不超过2.2p.u.。

2)330kV配电装置避雷器的配置:

电缆终端处装设氧化物避雷器。

高抗入口处装设氧化物避雷器。

330kV系统用金属氧化物避雷器的选择为：

330kV系统最高工作电压为363kV，则避雷器的持续运行电压应大 于Um＝363/√3＝210kV。根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (GB/T50064－2014)要求，330kV系统工频过电压不应超过1.3p.u. (变电站侧)和1.4p.u.(线路侧)，则避雷器的额定电压应大于系统的暂 时过电压，故避雷器额定电压不应小于：273kV(母线型)、294kV(线 路型)。

根据通用设备典型规范，330kV氧化锌避雷额定电压可选择300kV 及312kV，均满足线路侧避雷器额定电压要求。考虑到陕西电网实际应 用情况并结合通用设备典型规范中相关参数，氧化锌避雷器参数如表2 所示：

表2

根据表2，站内电气设备的全波额定雷电冲击耐压与避雷器标称放 电电流残压间的配合系数取1.4。变压器截波额定雷电冲击耐压取相应设 备全波额定雷电冲击耐压的1.1倍。考虑到330kV主变压器绝缘水平一 般根据国标与开关类电器取相同的绝缘水平，选择上表参数的避雷器其 残压对变压器、开关类设备的额定绝缘水平均满足配合要求。故站内采 用此类型避雷器并选取常规设备绝缘水平即可满足绝缘配合要求。

3)330kV设备的额定绝缘水平

330kV设备绝缘配合设计数值如表3所示。

表3

由上可知：330kV设备内、外绝缘额定操作冲击耐受电压选择相－ 地850kV、相－相1300kV和断口(850+295)kV即可满足要求；相应 地额定雷电冲击耐受电压为相－地1050kV和断口(1050+205)kV也 可满足要求。

常规设备330kV设备的额定绝缘水平(海拔1000m)，如表4所示。

表4