无功补偿是保证电压合格的重要因素,无功补偿又为容性补偿和感性补偿,缺容性无功,电压偏低,缺感性无功,则会出现电压偏高。电力系统的容性无功补偿,从高压到低压,从变电所的集中补偿到用户的分散就地补偿,以及设备制造、运行管理、科研标准化工作,已有全面提高。感性无功补偿是随超高压电网的建立而发展起来的。因此,感性无功补偿起步稍晚一些,在工程应用上,不少技术问题有待进行研究,标准化工作开展得不多。本文从并联电抗器在电网中的作用,并联电抗器在工程应用中的一些问题,提请关注感性无功补偿,加强相关科研和标准化工作。
1 感性无功补偿的发展和作用
20世纪70年代中国开始建立超高压电网,超高压输电线路中有大量的容性充电功率,如500 kV线路每百公里充电功率达11~115 MVA。充电功率起因于架空输电线路的分布电容,所以,它是容性的。容性充电功率的存在,使电力系统产生诸多问题,必须进行感性无功补偿,即吸收充电功率,从而需要在电网中装设并联电抗器。中国并联抗器主要装设在四个电压等级上:35 kV、66 kV、330 kV和500 kV,装设于330 kV和500 kV的并联电抗器,通常叫高抗;而装设于变电所主变压器低压侧35 kV和66 kV侧的电抗器,又通常叫低抗。从以下几个数据中可以看出并联电抗器的发展速度是很快的:据全国统计1989年5 070MVA,1990年5 460 MVA,1993年7 730 MVA,1997年12 790 MVA,1998年已达19 000 MVA,现在已超过20 000 MVA。但是,感性无功仍然不足。按部颁标准《电力系统电压和无功电力技术导则》要求,高低压并联电抗器的装设容量,要达到线路充电功率的90%。感性无功补偿不足,致使电网电压偏高是有先例的,1995年东北电网的局部地区,500 kV的最高电压达到556 kV,220 kV的最高电压为257 kV,显然已经超过了设备的最高电压550 kV和252 kV,尽管只是短时,但对电气设备的安全运行仍是不利的。必须进行感性补偿,吸收充电功率,降低工频电压。感性无功补偿原则也是分层就地平衡,在变电所装设高、低压并联电抗器,以达到对电压的控制,保证电压质量,提高电网运行的稳定性和经济性。高抗和低抗的作用是有区别的,它们在电网中的作用,可以归纳如下:
1.1 高抗的作用
高抗安装在超高压变电所的开关站里,吸收超高压架空线路的容性充电功率,可以起到降低工频暂态过电压和限制操作过电压的作用,能达到提高系统稳定性和输送能力,减少线路中传输的无功,这样就可以降低有功损耗———线损,提高输电效率;还能降低工频稳态电压利于系统同期;有利于消除同步电机带空载长线可能出现的自励磁现象。
高抗中性点装设小电抗,可以补偿输电线路相间和对地电容,加速潜供电弧熄灭,有利于超高压线路单相快速重合闸的实现。
综合上述,高抗是超高压变压所和开关站里的重要设备,对电网的安全运行起着重要作用。
1.2 低抗的作用
低抗通常分组装设于超高压变电所主要的低压侧,作用是维持无功平衡。当高抗装设容量不足或装设高抗有困难时,装设低抗可以起补足作用,按无功平衡的需要进行分组投切,运行灵活,投入低抗还可以抑制轻负荷时母线电压升高。