摘要： 1000kV 特高压输电系统在我国即将进入实施阶段，由于其特殊性，因而 1000kV 特高压输电系统的无功补偿方式与以往熟知的无功补偿方式有较大的差异，也带来一些特殊问题，如受端电网无功补偿的配合问题， 1000kV 系统用电容器装置的电压等级、分组问题，串联电抗器的选用问题，以及电容器投切时的电压控制问题等。文章就这些问题进行了一些讨论。文章认为： 1000kV 变压器第3绕组采用110kV是合理的，但选用断路器要慎重；应尽可能将电容器组的容量分小；电容器组用串联电抗器应尽量选用小电抗率电抗器。
关键词： 输电系统；特高压；无功补偿；断路器； 过激磁
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。
1 1000kV 特高压输电系统无功补偿的几个问题
1.1 受端电网无功补偿的配合问题
1000kV 特高压输电系统前期仅是单回路运行，由于其电压高、传输容量大，因此受端电网受 1000kV 输电系统运行状况的影响很大。由于输电线路无事故备用，因此，受端网络的无功电源的合理配置和用于电压支撑的无功电源备用容量配置充足就显得十分重要。否则，受端电网在 1000kV 特高压输电系统故障所形成的大扰动条件下，比较容易发生电压失稳事故。受端网络的无功电源合理配置系指：受端电网正常运行条件下的无功能确实做到分层、分区就地平衡，使无功功率在 1000kV 特高压输电系统中尽可能地少流动，网内发电机组留有足够的无功电源贮备。用于电压支撑的无功电源备用容量充足的意见是：不仅受端电网区内发电机组留有足够的无功备用容量，而且受端电网区内枢纽变电站用于电压支撑的无功电源配置亦留有足够的容量。特别是枢纽变电站的无功配置不能因部分容量平时处于闲置状态而不进行配置。否则当 1000kV 系统发生故障时易使受端电网进入快速失稳状态。
1.2 1000kV 系统用电容器装置的电压等级问题
1000kV 系统用电容器装置的选用，目前是单组容量为210Mvar和240Mvar。以单组容量为240Mvar的不同电压等级下的电流值计算结果列于表1。
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
|
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%
2种电抗器混装的方式。这种串联电抗器配置方式带有很大的盲目性，甚至可以说是一种不适当的配置方式。因为10kV电容器装置多临近用户侧，谐波源相对较多；
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