浅析交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制

苏学林

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心,江苏南京,210000）

浅析交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制

苏学林

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心,江苏南京,210000）

在交流特高压输电电路中，工频过电压问题的出现对线路的输电能力产生了一定的影响。为了保证人们用电需求的合理满足，需要通过适宜抑制措施的应用对工频过电压问题进行有效控制。本文从工频过电压的概念入手，对交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制进行分析和研究。

交流特高压输电线路；工频过电压；抑制

0 前言

与以往相比，我国承担重要输电功能的交流特高压输电线路的传输容量和传输距离发生了显著增加。在这种背景中，工频特高压问题变得越来越明显，对此，为了保证特高压系统的稳定运行，需要通过相应抑制措施的应用将其控制在一个较为稳定的状态中。

1 工频过电压

工频过电压是指，由甩负荷、线路空载等因素引发的系统频率与工频接近或相等的一种现象，在这种频率变化的作用下，系统的电压值会超出工作电压的最高值，进而对系统的输电能力、输电质量产生不良影响。

2 交流特高压输电线路的工频过电压

这里主要从以下几方面对交流特高压输电线路的工频过电压进行分析：

2.1 工频过电压问题产生的影响

在交流特高压输电线路的实际运行中，由电容效应、系统负荷突然变化等因素引发的工频过电压现象的发生时间相对较长。当这种现象出现之后，交流特高压输电线路本身电压等级发生提高变化时，这种现象对特高压系统相关设备绝缘情况产生的影响也越来越明显。

2.2 影响交流特高压输电线路工频过电压的因素

工频过电压的影响因素主要包含以下几种：第一，线路故障甩负荷效应因素。在特高压线路的实际运行过程中，当线路末端的断路器突然发生跳闸动作时，其甩去负荷的变化会引发工频过电压现象。第二，线路不对称故障。就中性点不接地的交流特高压系统而言，一旦发生单相接地故障，非故障相的对地电压将会变成线电压。由于这种现象不符合特高压输电系统的运行特点，因此该系统会通过中性点有效接地运行方式的应用实现对非故障相对地电压变化的控制。这种调整操作会引发工频过电压现象的产生。

3 交流特高压输电线路工频过电压的抑制

从整体角度来讲，交流特高频输电线路工频过电压问题的抑制目的可以通过磁控电抗器来实现。

3.1 具有抑制工频过电压作用的磁控电抗器结构

为了起到有效抑制工频过电压的作用，应该将磁控电抗器的结构调整为单相式结构，并结合隔离工作绕组和控制绕组形式的应用对工频过电压问题引发的功率和电压变化起到有效的抑制作用。磁控电抗器的组成要素主要包含以下几种：第一，直流控制绕组。这种组成成分的作用是与交流特高压输电线路的晶闸管整流装置连接起来。在实际作用过程中，磁控电抗器中的直流控制绕组可以对晶闸管产生触发控制作用，进而完成将主铁心部分直流偏磁注入晶闸管的目的。第二，主铁心。该组成部分的作用是通过直流控制绕组发挥出来的。为了保证磁控电抗器谐波特性与工频过电压抑制过程的契合性，可以磁控电抗器的主铁心结构设计为：在主铁心的相应位置加设一定数量的小窗，使得主铁心形成多个具有等效特点的小截面，进而实现对由边缘效应引发影响的有效控制。第三，交流控制绕组。该部分的作用是与1000kV交流特高压输电线路之间建立连接，并完成对该线路高电压的承受。

3.2 磁控电抗器抑制特高压工频过电压的不同方式

就磁控电抗器而言，其对交流特高压输电线路工频过电压的抑制方式主要包含以下几种：

（1）固定电抗抑制方式

这种抑制方式是指，在固定电抗条件下，结合交流特高压输电线路本身产生的变化完成对电抗器补偿容量的确定。这种方式能够对交流特高压输电线路的工频过电压问题产生一定的控制作用，但这种抑制方式的效果具有一定的限制范围。当输电线路的输送功率与线路自然功率的数值较为接近时，磁控电抗器所提供的补偿电抗以及输电线路的无功无法实现自我平衡。在这种情况下，交流特高压输电线路吸收的无功功率会发生显著增加，并且实际吸收数值会受到输电线路输送有功因素的影响。这种现象在扩大输电线路有功损耗的同时，对输电线路的输送能力也产生了一定的影响。

（2）可控电抗抑制方式

这种抑制方式与固定电抗抑制方式的作用原理相同。但这种抑制方式不会受到交流特高压输电线路输送功率值与自然功率之间接近变化的影响。当出现现象时，可控电抗抑制方式可以在对输电线路工频过电压问题产生抑制作用的同时，保证无功平衡，因此，这种抑制方式的应用可以促进交流特高压输电线路输电效率的显著提升。除此之外，这种抑制方式的劣势表现为：其并联电抗器调节范围的利用率较低，进而造成资源浪费。

（3）混合电抗抑制方式

这种方式是指，将可控电抗与固定电抗结合起来，结合交流特高压输电线路输送功率的变化范围确定该补偿方式账可控电抗及固定电抗补偿容量的各自占比。研究表明，如果交流特高压输电线路的输送功率处于20°-45°变化范围时，可以将固定电抗与可控电抗补偿容量的比例确定为5:1。与单纯的固定电抗抑制方式和可控电抗抑制方式相比，应用混合电抗抑制方式之后，交流特高压输电线路的无功平衡得到调整的同时，其有功功率也会发生相应增加。与固定电抗抑制方式相比，混合电抗抑制方式的应用能够实现对交流特高压输电线路工频过电压问题的有效控制。

4 结论

对于交流特高压输电线路而言，工频过电压现象的出现会从一定程度上影响线路的输电能力和输送效率。对此，可以通过磁控电抗器对该现象进行有效抑制。这种抑制措施的常用形式主要包含固定电抗抑制、可控电抗抑制以及混合电抗抑制三种，其中混合电抗抑制的效果最好。

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[4]张友华. 特高压输电线路的过电压研究与仿真[D].贵州大学,2008.

Analysis of power frequency overvoltage of UHV AC transmission line and its suppression

Su Xuelin
（State Grid Jiangsu electric power company maintenance branch UHV AC and DC Inspection Center,Nanjing Jiangsu,210000）

In the high voltage transmission circuit, the power frequency overvoltage problem has a certain influence on the transmission capacity of the transmission line.In order to ensure the reasonable satisfaction of the demand of electricity,the application of appropriate control measures should be used to control the power frequency overvoltage problem effectively.Based on the concept of power frequency overvoltage,this paper analyzes and studies the frequency overvoltage and its suppression of UHV AC transmission lines.

AC UHV transmission line;power frequency over-voltage;suppression