季 亮，王靈貴，李 琪，張海濤，晁紅軍

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，洛陽(yáng) 471000）

隨著電網(wǎng)容量的不斷增加，電網(wǎng)開始解環(huán)運(yùn)行，出現(xiàn)了大量同桿雙回線路對(duì)終端變電站輸電的方式，形成了帶弱饋的同桿線路輸電系統(tǒng)［1］。并聯(lián)電抗器可以吸收電網(wǎng)中容性無(wú)功，改善長(zhǎng)輸線路上的電壓分布，當(dāng)采用電抗器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地裝置時(shí)，還可用小電抗器補(bǔ)償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動(dòng)熄滅，便于采用單相快速重合閘。憑借以上諸多優(yōu)勢(shì)，并聯(lián)電抗器在超高壓線路中的應(yīng)用極為廣泛，但是并聯(lián)電抗器是一把雙刃劍，如果參數(shù)配置不當(dāng)，尤其是在同桿雙回高壓線路應(yīng)用中，電抗器與線路電容配合會(huì)發(fā)生諧振，造成很高的感應(yīng)電壓，從而對(duì)設(shè)備造成破壞性的沖擊。本文通過(guò)對(duì)某500 k V同桿線路送電時(shí)感應(yīng)電壓破壞高壓設(shè)備的事故計(jì)算分析，闡述同桿線路強(qiáng)耦合性的破壞性以及如何消除強(qiáng)耦合的影響。

1 事故案例原因分析

1.1 線路參數(shù)條件

某500 k V變電站A回與B回線路為全線同桿線路，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-4×400，線路長(zhǎng)度89.6 km，A回線路M側(cè)裝有120 Mvar線路高抗，中性點(diǎn)小電抗500Ω。根據(jù)線路專業(yè)提供參數(shù)，A回正序容性電納為B＝3.855×10－4S，折算為電抗后X＝2 594Ω，120 Mvar高抗的正序電抗為X＝2 521Ω，補(bǔ)償度F＝102.8%，接近全補(bǔ)償，此時(shí)容易發(fā)生諧振，且小電抗對(duì)諧振過(guò)電壓實(shí)際上已失去抑制作用。

1.2 事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

1.2.1 A回線路M側(cè)事故經(jīng)過(guò)

A回線路高抗由檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行的操作中，操作人員拉開接地刀閘時(shí)，發(fā)現(xiàn)地刀半空中有較大扯弧，A、C相拉開，B相拉開至一半后停止，操作人員發(fā)現(xiàn)B相電機(jī)燒壞，此時(shí)聽見A回高抗中性點(diǎn)小電抗附近聲音異常，聽到較大的持續(xù)的電流轟鳴聲。此時(shí)A回線路高抗A、B保護(hù)RCS917中性點(diǎn)過(guò)流I段、過(guò)流II段動(dòng)作，高抗ZK壓力釋放動(dòng)作，保護(hù)裝置RCS974報(bào)警，半個(gè)小時(shí)后，A回線路高抗ZK輕瓦斯、重瓦斯相繼動(dòng)作，最后網(wǎng)調(diào)下令將A回線路由熱備用轉(zhuǎn)檢修，最后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)小電抗器燒毀。

1.2.2 A回線路N側(cè)事故經(jīng)過(guò)

M側(cè)電抗器加入運(yùn)行后，N側(cè)變電站后臺(tái)報(bào)：A回過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)檢查兩套保護(hù)均動(dòng)作，同時(shí)后臺(tái)顯示線路相電壓為：Ua：258.40 k V，Ub：165.38 k V，Uc：503.61 k V。此情況匯報(bào)網(wǎng)調(diào)后，網(wǎng)調(diào)強(qiáng)令推上地刀閘，操作人員遠(yuǎn)方操作合刀閘失敗，如強(qiáng)行合閘可能對(duì)高壓設(shè)備造成損壞，可能造成地刀閘動(dòng)、靜出頭燒毀。為降低線電壓，網(wǎng)調(diào)下令將B回線路停運(yùn)，操作完畢后，開始A回線路充電，合上開關(guān)后，A回線路主保護(hù)動(dòng)作跳開開關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)聽到爆炸聲，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)A回線路避雷器C相被擊穿，避雷器泄露電流及動(dòng)作計(jì)數(shù)器完全炸毀，C相三節(jié)避雷器壓力釋放裝置均動(dòng)作。

2 計(jì)算校驗(yàn)

根據(jù)線路專業(yè)提供的線路參數(shù)，我們對(duì)A回、B回線路進(jìn)行了初步電壓、電流計(jì)算，工頻諧振計(jì)算和潛供電流恢復(fù)電壓計(jì)算。

2.1 A回線路帶120 Mvar高抗計(jì)算結(jié)果

計(jì)算條件：考慮A回接有120 Mvar并聯(lián)高抗，中性點(diǎn)小電抗500Ω。A回、B回線路在N-1方式下線路潮流約100 MW，A回、B回500 k V電壓水平為529～535 k V。

B回正常運(yùn)行、A回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓如表1所示。A回正常運(yùn)行、B回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓如表2所示。

表1 B回正常運(yùn)行，A回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓

表2 A回正常運(yùn)行、B回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在B回正常運(yùn)行，A回兩側(cè)斷開工況下，A回線路兩端容性電壓最高值達(dá)8 886.38 k V，過(guò)高說(shuō)明發(fā)生了諧振；感性電流、感性電壓、容性電流數(shù)值均在合理水平范圍內(nèi)。這里未考慮電抗器和變壓器飽和特性的影響，也未考慮避雷器的限壓作用，計(jì)及這些影響，過(guò)電壓會(huì)有一定程度的降低，但仍在較高水平。

在A回線路正常運(yùn)行，B回兩側(cè)斷開工況下，斷開線路感應(yīng)電流、感性電壓、容性電流、容性電壓數(shù)值均在合理水平范圍內(nèi)。

2.2 工頻諧振計(jì)算結(jié)果

A回線路帶高抗條件下，兩側(cè)工頻諧振過(guò)電壓電壓最大值達(dá)到2446k V左右，過(guò)高，說(shuō)明發(fā)生了諧振。如表3所示。

表3 I頻諧振計(jì)算結(jié)果

2.3 潛供電流與恢復(fù)電壓計(jì)算結(jié)果

A回線路兩側(cè)恢復(fù)電壓最大值達(dá)到402.77 k V左右，水平較高，電弧不能自動(dòng)熄滅，潛供電流計(jì)算結(jié)果在合理水平范圍內(nèi)。如表4所示。A回線路兩側(cè)恢復(fù)電壓最大值為61.42 k V，潛供電流最大值為20.47 A，電弧能夠在1 s以內(nèi)自動(dòng)熄滅，可采用單相自動(dòng)重合閘。如表5所示。

表4 A回線路潛供電流與恢復(fù)電壓計(jì)算結(jié)果

表5 B回線路潛供電流與恢復(fù)電壓計(jì)算結(jié)果

2.4 不同小電抗值對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響

上述計(jì)算均考慮中性點(diǎn)小電抗值為500Ω的情況，同時(shí)本論文也校驗(yàn)計(jì)算了不同中性點(diǎn)小電抗阻值情況下的感應(yīng)電壓和諧振電壓的情況，表6計(jì)算結(jié)果顯示，改變小電抗阻值對(duì)降低感應(yīng)電壓、工頻諧振電壓無(wú)明顯效果［2－5］。

3 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

3.1 A回線路不帶高抗條件計(jì)算結(jié)果

3.1.1 感應(yīng)電壓、感應(yīng)電流計(jì)算結(jié)果

同桿雙回線路不帶高抗條件下，一回正常運(yùn)行，另一回線路斷開工況下，在正常運(yùn)行線路潮流分別為100 MW、1 900 MW時(shí)，斷開線路上感性電流、感性電壓、容性電流、容性電壓數(shù)值均在合理水平范圍內(nèi)。結(jié)果見表7、8、9、10。

表6 M側(cè)靜電耦合感應(yīng)電壓 Ω、k V

表7 B回正常運(yùn)行、A回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓（B回線路潮流100MW的情況下）

表8 A回正常運(yùn)行、B回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓（B回線路潮流100 MW的情況下）

表9 B回正常運(yùn)行、A回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓（B回線路潮流1 900 MW的情況下）

表10 A回正常運(yùn)行、B回開斷感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓（B回線路潮流1 900 MW的情況下）

3.1.2 工頻諧振計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，A回線路不帶高抗條件下，兩側(cè)工頻諧振過(guò)電壓電壓最大值為70 k V左右，說(shuō)明無(wú)工頻諧振問(wèn)題。如表11所示。

表11 A回線路工頻諧振過(guò)電壓

3.2 解決方案設(shè)計(jì)

在A回線路不并聯(lián)高抗的情況下，雖然不會(huì)產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，但是無(wú)高抗的情況下也達(dá)到改善電力系統(tǒng)無(wú)功功率和改善長(zhǎng)輸線路上的電壓分布的效果，為了彌補(bǔ)這一不足之處，文給出以下三種解決方案：

（1）A回線路高抗退出運(yùn)行，M側(cè)變電站增加2×60 Mvar低抗；

（2）將A回線路高抗由120 Mvar更換為90 Mvar高抗；

（3）將A回高抗改接入母線。

以上三個(gè)方案均可有效解決A回線路存在的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

由于超高壓同桿雙回輸電線路具有出線走廊窄，占地面積少，投資小，建設(shè)速度快，輸送能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了廣泛的應(yīng)用［6］。超高壓同桿雙回線路中并聯(lián)電抗器的應(yīng)用，吸收電網(wǎng)容性無(wú)功改善輸電線路電壓分布的同時(shí)，也會(huì)造形成諧振對(duì)破壞電力設(shè)備。本文描述的破壞性事故在日常電力系統(tǒng)中是十分常見的，為了有效避免類似事故的發(fā)生，在線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要充分考慮并聯(lián)電抗器與線路電阻電容配合的因素，消除強(qiáng)耦合諧振產(chǎn)生的感應(yīng)高電壓，避免發(fā)生電網(wǎng)、人身、設(shè)備事故。

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