【摘要】35kV或66kV并聯(lián)電容器組是500kV變電站中重要的無功補(bǔ)償裝置。并聯(lián)電容器組回路中通常需設(shè)置串聯(lián)電抗器，本文針對(duì)并聯(lián)電容器成套裝置中串抗的布置位置展開討論，研究在新技術(shù)條件下，串聯(lián)電抗器設(shè)置于電容器組的電源側(cè)（前置）或中性點(diǎn)側(cè)（后置）對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的影響，并提出在目前設(shè)備水平下串聯(lián)電抗器更為適宜的布置規(guī)則。

【關(guān)鍵詞】并聯(lián)電容器；串聯(lián)電抗器；前置；后置

1.研究背景及意義

隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的高速發(fā)展，變電站的規(guī)模和容量越來越大，對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備的性能要求也越來越高。此外，近年來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展也催生了電力行業(yè)新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的不斷出現(xiàn)，并大規(guī)模應(yīng)用于新興變電站中。新技術(shù)的迅速出現(xiàn)并大量采用對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況產(chǎn)生了一些新的變化，對(duì)設(shè)備間的配合可能會(huì)產(chǎn)生一些新的要求。而目前的設(shè)計(jì)多數(shù)仍然沿用以往工程的經(jīng)驗(yàn)，并沒有充分研究與考慮新技術(shù)、新設(shè)備間的配合問題。

例如，主變低壓側(cè)無功補(bǔ)償裝置中，以往電容器組通常需配置放電線圈，但是由于新技術(shù)的發(fā)展，目前我國500kV變電站用大容量電容器單元均已裝設(shè)了內(nèi)放電電阻，可以在10min內(nèi)將電容器的剩余電壓降至50V，因此不設(shè)放電線圈不影響電容器組的放電，即目前的500kV變電站設(shè)計(jì)中可以不設(shè)放電線圈。但是目前多數(shù)設(shè)計(jì)人員并沒有充分考慮到這些新情況的變化，在500kV變電站設(shè)計(jì)中多數(shù)仍然配置了放電線圈。

因此，更加廣泛與深入地開展此類問題的研究，修訂與完善相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

35kV或66kV并聯(lián)電容器組是500kV變電站中重要的無功補(bǔ)償裝置。在超高壓電網(wǎng)中，并聯(lián)電容器主要用于向電網(wǎng)提供可階梯調(diào)節(jié)的無功，提高功率因數(shù)，減小無功的遠(yuǎn)距離傳送，從而降低電網(wǎng)有功損耗，增加輸送容量，減少線路壓降，改善電壓水平。在500kV變電站工程中，應(yīng)用最為廣泛的是框架式并聯(lián)電容器成套裝置，該裝置通常由電容器組、串聯(lián)電抗器、電流互感器、放電線圈、避雷器、支持瓷瓶等設(shè)備組成，其核心部件是多臺(tái)金屬殼式電容器（通常稱為單元電容器或電容器單元）通過串并聯(lián)連接并裝設(shè)于金屬框架上的電容器組，其余設(shè)備相機(jī)布置，裝置周圍設(shè)置圍欄，以保證人身安全。

本文主要針對(duì)并聯(lián)電容器成套裝置中串聯(lián)電抗器的布置位置展開討論，研究在新技術(shù)條件下，串聯(lián)電抗器設(shè)置于電容器組的電源側(cè)（前置）或中性點(diǎn)側(cè)（后置）對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的影響，并提出在目前設(shè)備水平下串聯(lián)電抗器更為適宜的配置規(guī)則。

2.串聯(lián)電抗器的布置位置

2.1串聯(lián)電抗器的作用

在并聯(lián)電容器成套裝置中，通常需配置一定容量的串聯(lián)電抗器，關(guān)于串聯(lián)電抗器的作用，在《330～500kV變電所無功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL 5014-92）歸納起來主要有：（1）減少網(wǎng)絡(luò)中諧波源對(duì)電容器過負(fù)荷的影響；（2）減小電容器組涌流的倍數(shù)和涌流頻率；（3）減小電容器側(cè)的短路容量；（4）抑制電容器回路中產(chǎn)生高次諧波諧振及諧波的過分放大；（5）減少電容器組斷路器在兩相電弧重燃時(shí)的涌流以利滅弧。

在實(shí)際電力系統(tǒng)中，設(shè)置串聯(lián)電抗器的主要目的是為了限制電容器組回路的涌流和抑制高次諧波，即上述第（2）和（4）項(xiàng)功能。

2.2串聯(lián)電抗器的安裝位置

串聯(lián)電抗器通常設(shè)置于主變低壓側(cè)電容補(bǔ)償回路中，有設(shè)置于電容器組之前（即電容器回路的電源側(cè)），也有設(shè)置于電容器組之后（即電容器回路的中性點(diǎn)側(cè)）。

在實(shí)際工程中，具體應(yīng)當(dāng)將串聯(lián)電抗器前置還是后置在相關(guān)規(guī)程規(guī)范中有更詳細(xì)的規(guī)定，但是隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，部分條目有待補(bǔ)充與完善。

在《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50227-2008）中對(duì)串聯(lián)電抗器的安裝位置做出了規(guī)定：串聯(lián)電抗器裝設(shè)在電容器的中性點(diǎn)側(cè)或電源側(cè)，應(yīng)根據(jù)電容器裝置的接線方式、電抗器的動(dòng)、熱穩(wěn)定電流及母線短路容量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

在國內(nèi)500kV變電站主變低壓側(cè)安裝的35kV或66kV并聯(lián)電容器裝置多數(shù)采用框架式電容器組，其串聯(lián)電抗器采用干式空芯電抗器，其耐受短路電流能力滿足要求。遵照此規(guī)程串聯(lián)電抗器幾乎全部裝設(shè)于電源側(cè)（前置）。

近年來，隨著新設(shè)備、新技術(shù)的大量涌現(xiàn)，本文以上述規(guī)程規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合本課題具體情況和當(dāng)前的設(shè)備制造能力，系統(tǒng)性的研究串聯(lián)電抗器前置與后置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備選擇校驗(yàn)等方面的影響，綜合分析論證串聯(lián)電抗器適宜的安裝位置。

串聯(lián)電抗器在電容器組回路中不同的安裝位置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可能造成的影響包括以下方面：

當(dāng)串聯(lián)電抗器設(shè)置于電容器回路的電源側(cè)（前置）時(shí)，正常運(yùn)行情況下，串聯(lián)電抗器與電容器組承受的相對(duì)地和相間電壓均很高。對(duì)于5%或12%電抗率的串聯(lián)電抗器，回路中串抗與電容器組承受的電壓分別為系統(tǒng)電壓的1.05倍或1.12倍。對(duì)于66kV或35kV并聯(lián)電容器成套裝置，串聯(lián)電抗器、電容器組所配置的66kV或35kV絕緣子以及避雷器瓷套管的絕緣水平均不能滿足要求。

而同樣運(yùn)行條件下，將串聯(lián)電抗器后置安裝時(shí)，情況則完全不同，此時(shí)，正常運(yùn)行情況下電容器組承受的相對(duì)地和相間電壓均較低。

根據(jù)上述分析，顯然將串聯(lián)電抗器設(shè)置于電容器回路的中性點(diǎn)側(cè)（后置）比將其設(shè)置于電源側(cè)（前置），在設(shè)備參數(shù)選擇方面擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)電容器組采用三相疊放的布置方式時(shí)，這種優(yōu)勢(shì)更為顯著。

（6）串聯(lián)電抗器前置時(shí)，避雷器按系統(tǒng)電壓66kV或35kV來選擇其參數(shù)也是有問題的。應(yīng)根據(jù)選用不用的串抗值，計(jì)算避雷器安裝處運(yùn)行電壓來選擇其電壓參數(shù)。

（7）在串聯(lián)電抗器和電容器組三相疊放時(shí)，串聯(lián)電抗器后置較前置的布置方式更為順暢，引線更為簡(jiǎn)單并且能夠適當(dāng)減小間隔的長(zhǎng)度，節(jié)約占地。

3.結(jié)論

綜上所述，在主變低壓側(cè)電容補(bǔ)償回路中，串聯(lián)電抗器前置或后置安裝均可實(shí)現(xiàn)其主要功能，但在技術(shù)上與經(jīng)濟(jì)上兩種方案略有不同。尤其是串聯(lián)電抗器前置時(shí)，避雷器、串抗和電容器組承受的電壓高出系統(tǒng)電壓較多，按系統(tǒng)電壓配置絕緣是不滿足要求的。本課題結(jié)合新產(chǎn)品的特點(diǎn)，系統(tǒng)地研究了兩種方案對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行以及設(shè)備間相互配合的影響，得出如下結(jié)論：將串聯(lián)電抗器設(shè)置于電容器回路的中性點(diǎn)側(cè)（后置）在系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)方面，相較于將其設(shè)置在電源側(cè)（前置）都更為合理，串聯(lián)電抗器后置方案應(yīng)為電容補(bǔ)償回路設(shè)備布置的首選方案。