發(fā)變輸電的電氣部分

發(fā)變輸電的電氣部分第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五本章主要內(nèi)容：

講述發(fā)電廠和變電站中電氣設備的分類以及由這些設備組成的電氣接線和配電裝置主要介紹300MW發(fā)電機組和600MW發(fā)電機組的電氣主接線、主接線的特點以及有關設備的技術性能。敘述高壓交流輸變電，主要介紹500kV變電站的電氣主接線和突出的特點，補償?shù)幕驹?。第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)概述

一、電氣設備分類：電氣設備分為一次設備和二次設備1、一次設備定義：通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。它們包括：(1)生產(chǎn)和轉換電能的設備。如發(fā)電機、電動機、變壓器。(2)接通或斷開電路的開關電器。如斷路器、隔離開關、負荷開關，熔斷器、接觸器等，它們用于正?；蚴鹿蕰r，將電路閉合或斷開。(3)限制故障電流和防御過電壓的保護電器。如限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器等。(4）載流導體。如傳輸電能的裸導體、電纜等。(5)接地裝置。無論是電力系統(tǒng)中性點的工作接地，還是保護人身安全的保護接地，均同埋入地中的接地裝置相連。

第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五2、二次設備定義：對一次設備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行測量、控制、監(jiān)視和保護的設備，稱為二次設備。它們包括：(1)儀用互感器，如電壓互感器和電流互感器，可將電路中的高電壓、大電流轉換成低電壓、小電流，供給測量儀表和保護裝置使用。(2)測量表計，如電壓表、電流表、功率表和電能表等，用于測量電路中的電氣參數(shù)。(3)繼電保護及自動裝置，這些裝置能迅速反應系統(tǒng)不正常情況并進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)或作用于斷路器跳閘，將故障切除。(4)直流電源設備，包括直流發(fā)電機組、蓄電池組和硅整流裝置等，供給控制、保護用的直流電源和廠用直流負荷、事故照明用電等。(5)操作電器、信號設備及控制電纜，如各種類型的操作把手、按鈕等操作電器實現(xiàn)對電路的操作控制，信號設備給出信號或顯示運行狀態(tài)標志，控制電纜用于連接二次設備。第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

二、電氣接線和裝置

在發(fā)電廠和變電站中，各種電氣設備必須用導體按一定的要求連成一個整體，并與必要的輔助設備一起安裝，構成通路，實現(xiàn)發(fā)供電，這便是電氣接線和電氣裝置。1.電氣接線

在發(fā)電廠和變電站中，根據(jù)各種電氣設備的作用及要求，按一定的方式用導體連接起來所形成的電路稱為電氣接線。一次電路由一次設備，如發(fā)電機、變壓器、斷路器等，按預期生產(chǎn)流程所連成的電路，稱為一次電路，或稱電氣主接線；二次接線由二次設備所連成的電路稱為二次電路，或稱二次接線。注意電氣主接線表明電能匯集和分配的關系以及各種運行方式。電氣主接線通常用按規(guī)定的圖形符號和文字符號畫成電氣主接線圖來表示。電氣主接線圖可畫成三線圖，也可畫成單線圖。電氣主接線圖常用單線圖表示，只有需要時才繪制三線圖。值得注意的是，單線圖雖然繪出的是單相電路的連接情況，實際上卻表示三相電路。在圖中所有元件應表示正常狀態(tài)，例如高壓斷路器、隔離開關均在斷開位置畫出。第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

2.配電裝置

根據(jù)電氣主接線的要求，由開關電器、母線、保護和測量設備以及必要的輔助設備和建筑物組成的整體即為配電裝置。配電裝置按電氣設備裝設地點不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置。例子:

下圖中，由斷路器QFl和QF2，隔離開關QS1~QS4，母線Wl~W3，電抗器L1和U以及饋線WLl和WL2等，構成的配電裝置，布置在屋內(nèi)，稱為屋內(nèi)配電裝置,稱發(fā)電機電壓配電裝置；由斷路器QF3~QF5,相應的隔離開關，母線W4和W5以及出線WL3和WL4等，構成的配電裝置，稱為屋外配電裝置，又稱高壓配電裝置。第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)發(fā)電廠的電氣部分

300MW的單機已成為系統(tǒng)中的主力機組，600MW的單機已逐步進入一些大型電力系統(tǒng)。一、300MW發(fā)電機組電氣部分

1.電氣主接線300MW發(fā)電機組電氣主接線具有下述特點：

(1)發(fā)電機與主變壓器的連接采用發(fā)電機一變壓器單元接線，無發(fā)電機出口斷路器和隔離開關。

(2)在主變壓器低壓側引接一臺高壓廠用變壓器，供給廠用電。

(3)在發(fā)電機出口側，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器。

(4)在發(fā)電機出口側和中性點側，每相裝有電流互感器4只。(5)發(fā)電機中性點接有中性點接地變壓器。

(6)高壓廠用變壓器高壓側，每相裝有電流互感器4只。(7)由于額定電流很大，采用全連分相封閉母線。第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

發(fā)電機和主變壓器之間的連接母線及廠用分支母線均采用全連分相封閉母線。主回路封閉母線為φ500mmx12mm（外徑x壁厚）圓管形鋁母線，屏蔽外殼為φ1050mmx8mm的鋁管，相間距離為1400mm。高壓廠用分支封閉母線為φ150mmxl0mm的圓管形鋁母線，屏蔽外殼為φ700mmx5mm的鋁管，相間距離為l000mm。電壓互感器及避雷器分支封閉母線為φ150mmxl0mm的圓管形鋁母線，屏蔽外殼為φ700mmx5mm的鋁管，相間距離為1200mm。發(fā)電機回路電流互感器均套在發(fā)電機出線套管上，并吊裝在發(fā)電機的出線罩上。發(fā)電機中性點選用干式接地變壓器。為提高封閉母線的安全可靠性，應裝設微正壓充氣裝置。第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

全連分相封閉母線（與敞露母線相比）具有以下優(yōu)點：

(1)供電可靠。封閉母線有效地防止了絕緣遭受灰塵、潮氣等污穢和外物造成的短路。

(2)運行安全。由于母線封閉在外殼內(nèi)，且外殼接地，使工作人員不會觸及帶電導體。

(3)由于外殼的屏蔽作用，母線電動力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構件的發(fā)熱。

(4)運行維護工作量小。第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

2.主要電氣設備(1)發(fā)電機：額定功率300MW，額定電壓20kV，額定電流10189A，cosφ＝0.85，額定轉速3000r/min。(2)主變壓器：額定容量360MV·A，額定電壓242土2x2.5%/20kV，額定電流858.9/10392.3A，連接組別為YN，dll，△P0＝177kW,I0％＝0.3，△Pk＝809kW,Uk＝11。(3)高壓廠用變壓器：額定容量40/20~20MV·A，額定電壓20士2x2.5%/6.3~6.3kV,接線組別為D，d12，d12.(4)電壓互感器：JDZJ-20型，變比／／kV和JDZ~20型，變比／kv(5)高壓熔斷器：RN4-20型，額定電流20kA,額定容量4500MVA(6)電流互感器：LRD-20型，變比12000/5A(7)中性點接地變壓器：型式為干式、單相、額定電壓20/0.23kV，額定容量為25kVA，二次側負載電阻為0.5~0.60，換算至變壓器一次側電阻值為3781~45370?？梢姲l(fā)電機中性點實際為高電阻接地方式，用來限制電容電流。第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五二、600MW發(fā)電機組電氣部分1．電氣主接線

600MW發(fā)電機組單機容量為600MW的發(fā)電機，由于額定電流為19245A，采用全連分相封閉母線。600MW發(fā)電機組電氣主接線具有下述特點：

(1)發(fā)電機與主變壓器的連接采用發(fā)電機-變壓器單元接線，發(fā)電機和主變壓器之間沒有斷路器和隔離開關。

(2)主變壓器采用三個單相雙繞組變壓器接成三相組，低壓側繞組接成三角形，高壓側繞組接成星形。

(3）在主變壓器低壓側引接一臺高壓廠用變壓器，供給廠用電。

(4)在發(fā)電機出口側，接有二組電壓互感器，一組避雷器和一組電容器。

(5）在發(fā)電機出口側和中性點側，每相裝有電流互感器3只。

(6）發(fā)電機中性點接有中性點接地變壓器。

(7)高壓廠用變壓器高壓側和低壓側，每相裝有電流互感器2只。

(8)主變壓器高壓側引出線，每相裝有電流互感器3只。第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

發(fā)電機中性點為高電阻接地系統(tǒng)，目的是限制發(fā)電機電壓系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時所產(chǎn)生的過電壓，使之不超過額定電壓的2.6倍，以保證發(fā)電機及其他設備的絕緣不被擊穿。接地電阻通過一臺單相接地變壓器用高壓電纜接至發(fā)電機中性點。接地電阻上并聯(lián)接地檢測繼電器，提供發(fā)電機定子繞組接地故障保護。接地電阻功率是根據(jù)發(fā)電機定子繞組金屬性接地故障時，消耗在接地電阻上的功率（千瓦數(shù)）等于系統(tǒng)三相分布電容正常充電容量（千伏·安數(shù)）的1．1倍確定。第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五2.主要電氣設備(1)發(fā)電機：額定功率600MW,額定電壓20kV,額定電流19245A,cosφ=0.9,額定轉速3000r/min。(2)主變壓器：由三臺DFP-240型單相雙繞組變壓器接成三相組，額定容量3x240MVA額定電壓／20kV，Uk＝14.5-15.5(3)高壓廠用變壓器：額定容量60/35~35MVA,額定電壓20士8x1.25%/6.3一6.3kV,接線組別為D，d12，d12,,(4）電壓互感器：JDZ-20型，變比／kV.(5)電流互感器：LRD-20型，變比22000/5A(6)中性點接地變壓器：型式為干式、單相，額定電壓20/0.23kV,額定容量30kVA,其二次側接阻值為0.5420?．抽頭0.4080?、Imin發(fā)熱功率為32.51kW的接地電阻。第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

第三節(jié)高壓交流輸變電一、高壓交流輸變電概述隨著用電需求不斷增長，大型水電廠、火電廠和核電廠的建設，地區(qū)間電源與負荷的不平衡以及經(jīng)濟調(diào)度的需要，要求發(fā)展高壓輸電網(wǎng)，電壓等級也隨之逐步提高。從最初較低電壓的6~l0V經(jīng)歷35、110kV和220kV，發(fā)展到超高壓的330,500kV和750kV電網(wǎng)，并且還有繼續(xù)上升的趨勢。

第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五概括起來，影響輸電電壓等級發(fā)展的主要有以下原因：1．長距離輸送電能我國自行設計和施工的第一回220kV松（豐滿水電廠）東（虎石臺變電站）李（李石寨變電站）線路，全長369.25km，于1954年1月竣工并投人運行，為豐滿水電廠送出線路。我國330kV第一回線路的出現(xiàn)是劉家峽水電站向關中送電。美國首次500kV線路輸電是1965年俄勒崗州水電站向舊金山送電。

第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五2.大容量輸送電能

隨著電力系統(tǒng)發(fā)電容量的增大，雖然輸電距離不長，但輸送容量很大，也需要采用較高的電壓等級，

3.節(jié)省基建投資和運行費用如果以輸送每千米每千瓦電力的線路造價作為單位造價，則在各級電壓相應的經(jīng)濟輸送容量范圍內(nèi)，線路的單位造價將隨輸送電壓等級的升高而降低。在長距離輸電線路中，變壓器造價所占比重較小，即使按輸送距離300km計算，包括變電設備造價在內(nèi)的750kV輸電線路的單位造價，僅為330kV的50%左右。在相同的輸送容量和距離的條件下，輸電線路的總損耗（包括電阻坦耗和電暈損耗）隨輸電電壓等級的升高而降低。如750kV線路的線損率約為330kV線路的1/20

此外，輸送相同容量電力的線路走廊的寬度，也隨著采用電壓等級的升高而降低。走廊占地費用在線路總造價中所占比重較大（如美國本部地區(qū)500kV線路約占線路總造價的15％~30%），為減少走廊占地費用，采用超高壓輸電。

第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五4.電力系統(tǒng)互聯(lián)為了增強電網(wǎng)輸送能力，提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，大區(qū)電力系統(tǒng)間的連接多采用500kV或750kV超高壓電壓等級，甚至采用1150kV的特高壓電壓等級（如俄羅斯）。

二、我國330kV及以上超高壓輸電

1972年我國第一回330kV線路正式投入運行，該線路經(jīng)甘肅泰安變電站至陜西省關中地區(qū)湯峪變電站，全長534km，是為了使劉家峽水電廠的電力送人西北電力系統(tǒng)，揭開了我國超高壓輸電史的第一頁。以劉家峽水電廠為中心的西北330kV電力系統(tǒng)，不僅使我國的輸電電壓等級從高壓躍升至超高壓，而且促進了我國電力設備制造和運行管理水平的提高，為后來的500kV和750kV輸變電發(fā)展打下了基礎。第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五由河南省姚孟電廠經(jīng)雙河向武漢送電的我國第一回500kV線路［平（頂山）武（漢）線」，全長595km，于1981年在華中電力系統(tǒng)建成并投入運行。隨后東北、華北、華東等大區(qū)電力系統(tǒng)也相繼建設了多條500kV線路，目前我國已經(jīng)建成的華中、華東、華北、東北、南方電力系統(tǒng)，都是以500kV網(wǎng)絡作為其主干網(wǎng)絡，跨大區(qū)電力系統(tǒng)互聯(lián)也采用了500kV交流輸電技術。

2003年9月19日，西北750kV官亭至蘭州東輸變電工程正式開工。這不僅是我國電力系統(tǒng)輸變電電壓等級的一次歷史性跨越，而且對加強西電東送北通道建設，加快黃河水電和新疆、寧夏、陜北火電外送具有重要意義。

超高電壓的作用：進一步提高電網(wǎng)輸送能力，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性；使大區(qū)電力系統(tǒng)內(nèi)各省電力系統(tǒng)之間，跨大區(qū)電力系統(tǒng)間起到了電力余缺調(diào)節(jié)、水電和火電互補、事故時相互支援的作用。第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五三、500kV變電站電氣主接線

變電站電氣主接線：變電站中匯集、分配電能的電路，通常稱為變電站一次接線，是由變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線、避雷器等電氣設備按一定順序連接而成的。

500kV變電站是電力系統(tǒng)的樞紐站，在電力系統(tǒng)中的地位極為重要，其安全可靠運行將直接影響整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，對500kV變電站可靠性要求較高。目前，我國500kV變電站的電氣主接線一般采用雙母線四分段帶專用旁路母線和3/2斷路器兩種接線方式，后者比前者更被認同和廣泛使用。第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

500kV升壓變電站配電裝置采用中型布置，斷路器采取三列式布置。在母線和線路上裝設三相電容式電壓互感器，在主變壓器上裝設單相電容式電壓互感器，接線簡單清晰。母線為鋁合金管型硬母線，間隔寬度為32m，基本沖擊絕緣水平1800kV。升壓變電站采用架空地線作為直擊雷保護，避雷線引到主廠房A排柱接地。避雷器裝在進線側和變壓器旁，母線上未裝避雷器。在500kV變電站中，500kV線路和設備的電壓等級高，工作電流大，設備本身外形尺寸和體積均很大，如500kV變壓器和并聯(lián)電抗器套管的對地距離近9m，斷路器和隔離開關的本體高度近7m，避雷器高度近6.5m。因此，過電壓（分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓）與絕緣配合，靜電感應的空間場強水平和限制措施以及電暈和無線電干擾等問題都比較突出。第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

四、500kV變電站主要電氣設備

500kV超高壓變電站的主要電氣設備有主變壓器、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電容器等。1．主變壓器

(1)500kV升壓變壓器。特點：電壓等級高、傳輸容量大，對變壓器的設計和工藝的要求也就很高。500kV升壓變壓器的主要技術數(shù)據(jù)：型式：戶外油浸三相變壓器；額定容量：755MVA;

額定電壓：525士2x2.5%/20kV;

額定電流：（高壓／低壓）830/21800A;

阻抗電壓：13．32%（保證值：13.5％）；空載電流：0.114%（保證值：0.234%）；空載損耗：298．6kW（保證值：310kW）；允許溫升：繞組60℃，油55℃；冷卻方式：強迫油循環(huán)風冷式；接線組別：YN，d11;

變壓器質(zhì)量：總質(zhì)量494t，油質(zhì)量8.7t，鐵心和繞組質(zhì)量347t，器身（油身）質(zhì)量6.0t.第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五(2)500kV自藕變壓器。

500kV變電站的聯(lián)絡變壓器和降壓變壓器大都采用自藕變壓器。

500kV自藉變壓器一般接成星形-星形。由于鐵心飽和，在二次側感應電壓內(nèi)會有三次諧波出現(xiàn)。為了消除三次諧波及減小自禍變壓器的零序阻抗，三相自藕變壓器中，除有公共繞組和串聯(lián)繞組外，還增設了一個接成三角形的第三繞組，此繞組和公共繞組、串聯(lián)繞組只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系。第三繞組電壓為6~35kV，除用來消除三次諧波外，還可以用來對附近地區(qū)供電，或者用來連接無功補償裝置等。

500kV自藕變壓器的主要技術數(shù)據(jù)：型式：戶外油浸三相三繞組自藕變壓器，中壓側繞組端帶有載調(diào)壓裝置；額定容量：750/750/240MVA

額定電壓：525/230士9x1.33%/36kV

額定電流：824/1882/3849A

阻抗電壓：Uk(1-2）＝12%，Uk(1-3）＝48％，Uk(2-3）＝35％；空載電流：0.2%；空載損耗：146.17kW;

允許溫升：繞組60℃，油55℃；冷卻方式：強迫油循環(huán)風冷；接線組別：Yna，dll：變壓器質(zhì)量：總質(zhì)量350t.第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

2.斷路器在電力系統(tǒng)中，斷路器的主要作用是：①在正常情況下控制各電力線路和設備的開斷及關合；②在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動切除短路電流，以保證電力系統(tǒng)正常運行。斷路器依據(jù)其使用的滅弧介質(zhì)，可分為油斷路器、真空斷路器、空氣斷路器、六氟化硫（SF6）斷路器等。s凡SF6斷路器具有滅弧能力強、開斷容量大、熄弧特性好的特點，因而在超高壓輸電網(wǎng)中普遍使用，到目前為止，我國500kV斷路器全部使用SF6斷路器。

500kVSF6斷路器的主要技術數(shù)據(jù)：型號：LW6-500型；額定電壓：500kV;

最高工作電壓：500kV;

額定電流：3150A;

額定短路開斷電流：50kA；額定峰值耐受電流（峰值）：125kA;

額定短時耐受電流（有效值）：50kA（3s）；額定短路關合電流（峰值）：125kA;

固有分閘時間：≤28ms;

全開斷時時間：≤

50ms；分閘時間：≤

90ms;

金屬短接時間：35ms第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

3.隔離開關隔離開關:高壓開關設備的一種，在結構上，隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此不能用來拉合負荷電流和短路電流。正常分開位置時，隔離開關兩端之間有符合安全要求的可見絕緣距離，在電網(wǎng)中，其主要用途有：①設備檢修時，隔離開關用來隔離有電和無電部分，形成明顯的開斷點，以保證工作人員和設備的安全；②隔離開關和斷路器相配合，進行倒閘操作，以改變系統(tǒng)接線的運行方式。

500kV隔離開關的主要技術數(shù)據(jù)：型號：GW-500型；額定電壓：500kV;

最高運行電壓：550kV;

額定電流：3150A;

額定峰值耐受電流（峰值）：125kA;

額定短時耐受電流（有效值）：50kA（3s）；開斷容性電流：2A;

分、合閘時間：6.4士Is,,第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

4.電壓互感器電壓互感器:將高電壓轉換成低電壓，供各種設備和儀表用。主要用途：①供電量結算用，要求有0.2級準確等級，但輸出容量不大；②繼電保護的電壓信號源，要求準確等級一般為0.5級及3P級，輸出容量一般較大；③合閘或重合閘檢查同期、檢無壓信號，要求準確等級一般為1.0級和3.0級，輸出容量較大?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電壓互感器一般可做到四繞組式，這樣一臺電壓互感器可集上述三種用途于一身。電壓互感器分為電磁式和電容式兩大類，目前在500kV電力系統(tǒng)中，大量使用的都是電容式電壓互感器。第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

5.電流互感器電流互感器:專門用作變換電流的特種變壓器。電流互感器的一次繞組串聯(lián)在電力線路中，線路中的電流就是互感器的一次電流，二次繞組接有測量儀表和保護裝置，作為二次繞組的負荷，二次繞組輸出電流額定值一般為5A或1A.電流互感器的一、二次繞組之間有足夠的絕緣，從而保證所有低壓設備與高電壓相隔離。電力線路中的電流各不相同，通過電流互感器的一、二次繞組不同匝數(shù)比的配置，可以將大小懸殊的線路電流變換成大小相當、便于測量的電流值。第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

6.避雷器避雷器:變電站保護電氣設備免遭雷電沖擊波襲擊的設備。當雷電沖擊波沿線路傳人變電站，超過避雷器保護水平時，避雷器首先放電，將雷電壓幅值限制在被保護設備雷電沖擊水平以下，使電氣設備受到保護。避雷器分五種：保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器、磁吹閥式避雷器和氧化鋅避雷器。目前500kV系統(tǒng)中廣泛采用氧化鋅避雷器作過電壓保護，因它具有無間隙、無續(xù)流、殘壓低等優(yōu)點；也有采用磁吹閥式避雷器作過電壓保護的。第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五7.并聯(lián)高壓電抗器和抽能并聯(lián)高壓電抗器超高壓交流輸電線路有大量的容性充電功率。100km長的500kV線路容性充電功率約為100~120Mvar，為同樣長度220kV線路的6-7倍。在超高壓輸電線路上一般要裝設并聯(lián)高壓電抗器。為了解決500kV交流開關站的站用電問題，可采用帶輔助抽能線圈的并聯(lián)高壓電抗器，簡稱為抽能并聯(lián)高壓電抗器。第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五（1)并聯(lián)高壓電抗器。并聯(lián)高壓電抗器并接在高壓輸電線路，它的作用是補償高壓輸電線路的電容和吸收容性無功功率，防止電網(wǎng)輕負荷時因容性功率過多而引起電壓升高。并聯(lián)電抗器在電網(wǎng)中的作用主要有以下1)限制工頻電壓升高。超高壓輸電線路一般輸送距離較長；同時，由于采用分裂導線，所以線路的電容很大，充電功率也很大。當容性功率通過感性元件（如發(fā)電機、變壓器和輸電線路電感等）時，會引起電壓升高，反映在空載線路上，會使線路上的電壓呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，即所謂容升效應。嚴重時，線路末端電壓能達到首端電壓的1.5倍以上。在長距離線路首末端裝設并聯(lián)電抗器后，可補償線路上的電容電流，抑制容升效應，從而限制工頻電壓的升高。例:某500kV線路，長度為250km，線路每單位長度正序電感和電容分別為L1=0.9μH/m、C1=0.0127μF/m。若無并聯(lián)電抗器，空載時線路末端電壓則為首端電壓的1.41倍，若在線路末端并聯(lián)電抗值為XL＝1837?的電抗器，空載時末端電壓則僅為首端電壓的1.13倍。并聯(lián)電抗器的容量QL對空載長線電容無功功率Qc的比值Q1/QC稱為補償度。補償度一般選在60%左右。第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五2)降低操作過電壓①500kV線路斷路器一般帶有合閘電阻。當帶有合閘電阻的斷路器合閘于帶有并聯(lián)電抗器的空載線路時，合閘過電壓發(fā)生在合閘電阻短路的瞬間，過電壓的大小取決于電阻上的電壓降，也即取決于電阻上流過電流的大小。線路有并聯(lián)電抗器補償時，流過電阻的電流小，因而合閘過電壓降低。②當開斷帶有并聯(lián)電抗器的空載線路時，被開斷導線上剩余電荷沿著電抗器以接近50Hz的頻率作振蕩放電，最終泄入大地，使斷路器觸頭間電壓由零緩慢上升，從而大大降低開斷后發(fā)生重燃的可能性。③由于高壓電抗器降低了空載線路的電壓升高，因而降低了各種操作過程中的電壓強制分量，對線路上各種操作過電壓都有限制作用。第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

3)消除發(fā)電機帶長線出現(xiàn)自勵磁。當發(fā)電機以額定轉速合閘于空載線路時，由于發(fā)電機電壓加于線路容抗上，電容電流的助磁作用使發(fā)電機電壓不斷升高。當發(fā)電機和線路的參數(shù)滿足一定的條件時，會出現(xiàn)發(fā)電機電壓超出額定電壓很高的情況，即發(fā)電機自勵磁現(xiàn)象。發(fā)電機自勵磁引起的工頻電壓升高可能達到額定電壓的1.5~2.0倍，甚至更高，并聯(lián)電抗器能大量補償線路容性無功功率，破壞發(fā)電機的自勵磁條件，是防止產(chǎn)生自勵磁的一種有效措施。第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五4）避免長距離輸送無功功率并降低線損。500kV線路充電功率大，輸送的有功功率常低于自然功率，線路無功損耗較小。

500kV線路送端往往是大型發(fā)電廠，電源本身還有一定數(shù)量的無功功率，若不采取措施，就可能遠距離輸送無功功率，造成電壓質(zhì)量降低，有功功率損耗增加，而且送端增加的無功功率的大部分都被線路消耗掉，并不能得到利用。并聯(lián)電抗器正好能吸收容性無功功率，使無功功率就地平衡，從而實現(xiàn)改善沿線電壓分布及降低有功功率損耗之目的。第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

5)限制潛供電流，有利于單相自動重合閘。超高壓輸電系統(tǒng)中，為提高供電可靠性，一般采用單相自動重合閘，但是，當故障線路兩側開關斷開后，故障點電弧并不馬上熄滅。其原因：①由于導線間存在分布電容，會從健全相對故障相感應出靜電藕合電壓。②健全相的負荷電流通過導線間的互感影響，在故障相感應出電磁感應電壓。這樣，在故障相疊加有這兩個電壓之和（稱為二次恢復電壓），在這個電壓的作用下，經(jīng)相對地電容可使故障點維持幾十安的接地電流，稱為潛供電流。線路愈長，則潛供電流愈大，潛供電弧也愈不容易自行熄滅。由于潛供電流的存在，影響單相自動重合閘的成功率。如果輸電線路上有并聯(lián)電抗器，且其中性點經(jīng)小電抗器接地（小電抗器容量小而感抗值高），由于小電抗器的補償作用，使?jié)摴╇娏髦械碾娙蓦娏骱碗姼须娏鞫际艿较拗疲涌鞚摴╇娀〉南?，從而大大提高單相重合閘的成功率。第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五單相接地與潛供電流第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五(2)抽能并聯(lián)高壓電抗器。

500kV并聯(lián)電抗器及抽能系統(tǒng)接線中，每相并聯(lián)電抗器L的抽能線圈引出至掛在電抗器本體的抽能端子箱。端子箱內(nèi)有避雷器F,隔離開關QSl和QS2、高速熔斷器FU和電流互感器TA等設備。三相電抗器L的抽能線圈按星形接線引出，經(jīng)三相6kV電纜接引至站用抽能中間變壓器小室。小室內(nèi)有6kV真空斷路器QF1、中間變壓器T,電壓互感器TV,400V出線低壓斷路器QF2和相關繼電保護等設備。1）避雷器。每相電抗器抽能繞圈引出的兩個端子均安裝氧化鋅避雷器。正常情況下，6kV系統(tǒng)都處于避雷器的保護范圍之內(nèi)，即使6kV系統(tǒng)斷開檢修，而并聯(lián)高壓電抗器仍處于運行時，其6kV抽能線圈仍與該避雷器保持相連，并具有耐受來自500kV側各種過電壓的能力。第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

2)6kV隔離開關。每相安裝了兩臺隔離開關QS1和QS2,其作用是當并聯(lián)電抗器處于運行狀態(tài)，而6kV系統(tǒng)的設備因故需停用，如熔斷器熔斷更換熔絲、6kV電纜試驗等，這時只需要拉開這兩臺隔離開關，即可工作。此外，為了設備運行安全及檢修方便，在端子箱內(nèi)QS1和QS2之間還加裝了絕緣隔板及檢修時用的活動絕緣隔板，防止抽能線圈兩個引出線之間短路。第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

3)高速熔斷器用于保護6kV真空斷路器之前各元件和電纜線路的故障，快速熔斷，保護抽能繞組。

4)抽能中間變壓器。每組并聯(lián)電抗器配置一臺580kVA有載調(diào)壓干式變壓器，變比為6士4x2.5％/0.4kV。

5）電壓互感器，采用小車式操作，干式結構，變比為6.6/0.11／kV，作用是檢測6kV電壓，提供接地開關的電氣閉鎖和繼電保護用二次電壓。6)真空斷路器。選用小車操作的真空斷路器，額定電壓為7.2kV，額定電流為400A，額定開斷電流為8kA。

7）低壓斷路器，額定電壓為400V，額定電流為1200A，額定開斷電流為50kA。

8)接地開關，用于更換電壓互感器熔絲或檢查電壓互感器的安全接地，與電壓互感器的小車有機械閉鎖，與真空斷路器以及抽能端子箱的門鎖間也有閉鎖功能。第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五8.串聯(lián)電容器補償（1）基本原理。高壓輸電線路的靜態(tài)穩(wěn)定輸送功率可由下式表示，即當線路中安裝有串聯(lián)電容器補償后，線路的靜態(tài)穩(wěn)定輸送功率變?yōu)?/p>

在同一個相角差的條件下，裝有串聯(lián)電容器補償前后的穩(wěn)定輸送功率之比為其中，Kc＝XclXL為補償度，一般取在25%~60%左右。采用串聯(lián)電容器補償可以大幅度地減低線路電抗，提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，也是提高遠距離輸電線路的輸送能力的一種有效措施。第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五(2)串聯(lián)電容器補償裝置的電氣接線。由串聯(lián)電容器及相關設備組成的裝置稱為串聯(lián)電容器補償裝置。串聯(lián)電容器補償裝置的電氣接線不僅與電網(wǎng)結構及其使用目的有關，而且與該裝置采用的過電壓保護方案以及系統(tǒng)發(fā)生故障被切除后要求裝置重投的時間有關。根據(jù)使用的目的不同，串聯(lián)電容器補償裝置的型式有常規(guī)固定式串補、有控制的串補和晶閘管控制串補。由于功能不同，串聯(lián)電容器補償裝置的元件和接線也不同。對于固定式串補按照過電壓保護方案和故障切除后要求串聯(lián)補償重投的時間，其電氣線接一般有以下形式：

1)單間隙串聯(lián)補償接線；

2）雙間隙串聯(lián)補償接線；

3)非線性電阻串聯(lián)補償接線；

第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五4)非線性電阻并帶觸發(fā)間隙的串聯(lián)補償接線。以非線性電阻并帶觸發(fā)間隙的串聯(lián)補償接線為例,如下圖。區(qū)外故障時：由于故障電流產(chǎn)生的能量不大，由非線性電阻器R1導通，并吸收區(qū)外故障電流所產(chǎn)生的能量；故障切除后，RI立即恢復正常，實現(xiàn)串補裝置瞬時重投的目的；因此，在區(qū)外故障時觸發(fā)間隙Fl和旁路斷路器QF均不動作。區(qū)內(nèi)故障：由于故障電流大，將在串聯(lián)電容器組的兩端產(chǎn)生高電壓，故障電流產(chǎn)生的能量也很大，若僅靠R1來保護串聯(lián)電容器組，則對RI的容量要求大大提高，導致RI投資急劇上升。為了降低RI的容量和減少投資，必需加裝放電間隙Fl和旁路斷路器QF,其工作原理為：當線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，由于故障電流很大，放電間隙Fl將瞬時觸發(fā)擊穿，短接電容器組C和R1；同時，旁路斷路器QF快速閉合，使間隙Fl盡快滅弧。由于增加了觸發(fā)間隙Fl，可以大大降低R1的造價并起到保護R1的作用。

第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五（3）串聯(lián)補償裝置的主要設備：1)電容器組。電容器組是串聯(lián)補償裝置的主要設備，每相電容器組由320臺內(nèi)設熔斷器的電容器單元組成，電容器為油浸全膜電容器，其絕緣膜耐電強度為300V/μm，實際設計的電場強度為170V/μm。主要技術參數(shù)及有關性能如下：每相電容器組容抗：29.92?。每相電容器組電容量：106.4μF每相電容器組額定電壓：70.6kV每相電容器組額定電流：2360A三相電容器組額定容量：500Mvar設計補償度：40％。三相電容器組總損耗：75kW電容器組過負荷能力：3540A（1.5IN）、10min：3186A（1.351N）、30min；2596A（1.1IN）、8h.系統(tǒng)振蕩時流過電容器組最大擺動電流：3339A電容器組的保護水平取2.3p.u.。根據(jù)IEC143規(guī)定，其對應的基準電壓應為1.414xIcxXCx保護水平，代入上述有關參數(shù)，便可得出保護電壓為230kV,該電壓為系統(tǒng)發(fā)生接地故障時電容器組上可能出現(xiàn)的最高電壓。第四十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期五

2)非線性電阻器。非線性電阻是用金屬氧化物（例如氧化鋅）制作而成。當帶串聯(lián)電容器補償裝置的線路發(fā)生故障時，系統(tǒng)短路電流要流過串聯(lián)電容器組。當流過的穩(wěn)態(tài)短路電流值為20kA時，電容器組上穩(wěn)態(tài)電壓的有效值高達600kV。采用非線性電阻帶觸發(fā)間隙的保護方式，既能限制出現(xiàn)在電容器組上的過電壓，又能降低需要非線性電阻吸收的能量，節(jié)省投資，還能改善系統(tǒng)阻尼次同期振蕩的能力。當線路區(qū)外故障消失后，由于非線性電阻的作用，實現(xiàn)電容器組自動投入。而發(fā)生線路區(qū)內(nèi)故障時，當流過金屬氧化物非線性電阻的電流達到啟動值后的1ms（實際時間約0.7ms）內(nèi)