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关键词：高抗、潜供电流、过电压、电能损耗、自激磁
摘要：超高压电网的额定电压不仅比高压电网高得多，而且线路往往很长，同时又采用分裂导线，线路的分布电容显著增大，造成流過线路的容性电流增大.而且如果线路处于空载状态，所生产的容性电流导致电压分布不均匀，在线路抹端会产生高的过电压，同时造成大量功率损耗，这就是所谓的”电容效应”。为了补偿这一效应，在超高压长线路末端都装有高压 并联电抗器，一般采用三台单相电抗器按Y形连接，中性点经一小电抗器接地。
通过对高抗的逐项分析，阐述高抗在电力系统中的作用。为现场值班人员处理高抗事故提供帮助。
1、 高压电抗器在电网中的作用
1.1 补偿空载长线电容效应的作用
由于空载线路的工频容抗Xc大于工频感抗X L，因此在电源电势E的作用下，线路中的电容电流在感抗上的压降 △UL 将使容抗上的电压Uc高于电源电势，即：Uc=E+△U L，也即空载线路上的高压高于电源电压，这就是空载线路的电容效应所引起的工频电压升高，为了限制工频电压升高，采用并联电抗器来补偿导线电容和吸收电容的无功功率，以达到均压的目的。
实际上，在线路中传输很大有功负载时，即使不装电抗器，沿线路的电压也会自然地趋向均匀。但是任何一个具体的电网都会有机会在轻载，接近空载或空载情况下运行，因此必须考虑到这一点。
1.2 防止自励磁
在线路终端正常合闸，发生甩负荷以及并网等运行情况下。都将形成较长时间的发电机带空载长线的运行方式，由于线路具有容性阻抗，此时同步发电机带有容性负荷，有可能发生自励磁现象，在自励磁过程中同步发电机自发地产生幅值逐渐增加的自由震荡，从而引起与发电机正常励磁不相称的过电流和过电压。过电压可达工频电压的1.5～2倍以上，这不仅使得并网时的合闸操作或零起升压成为不可能，而且严重威胁电网中的电器设备的绝缘，这是不允许的。并联电抗器是防止自励磁的一种重要设备，对防止自励磁起着重大的作用。
1.3 熄灭潜供电流
在超高压线路上采用单相重合闸装置，如上图所示，若在L长线路中A相接地，其两端断路器跳闸，但B，C相仍连接于电源，于是，健全相B，C的工作电压和负荷电流通过相间电容C和互感M对A相产生静电感应和电磁感应。使故障相在断开电源后仍能维持一定的接地电流I，这个电流就称潜供电流。当I在工频过零熄弧瞬间，故障点立即出现恢复电压，介质被击穿，造成间隔性电弧，L愈长，电网的负载电流愈大，额定电压愈高，则接地电弧愈困难，单相重合闸也愈难实现。
由B，C相负载电流Ib Ic经互感M在A相导线上感应出来的电势Ua是纵方向的，它以A相导线对地电容Co为回路，供给部分接地电流，称之为潜供电流的纵分量。
超高压网络的电力变压器中性点是接地的，健全相B，C可通过相间互电容C供给故障点部分接地电流，称之为潜供电流的横分量。
为了消除潜供电流的横分量，可以在线路上接一组三角连接的电抗器，补偿相间电容C，使相间阻抗趋向无穷大。这样，潜供电流的横分量和Ua值都将趋于零。当然，这种三角连接的电抗器也可用星形连接而中性点不接地的电抗器来代替，取Xy=1/3X△时两者是等效的 如下图所示：
要消除潜供的纵分量，可以在线路的首末两端各加装一组星形连接中性点接地的电抗器，补偿导线对地电容Co，使相对地阻抗趋于无穷大。这样，潜供电流纵分量的回路阻抗甚大而电流趋零。实际上，为了简化接线和高压设备，将上述两组星形的电抗器并为一组中性点小电抗Xn接地的电抗器组，如下图所示：
当线路发生单相接地后，高压电抗器（简称高抗，）的中性点电压随故障状况将产生偏移。中性点小电抗器在偏移电压作用下产生的感性电流，经接地点与非故障对故障相线间电容电流做补偿，使电弧不能重燃，从而便提高单相重合成功率。
1.4 防止揩振过电压
超高压线路具有较大的相间电容，当电网中存在并联电抗器等大容量的铁芯电感元件时，就可能引起一系列的揩振。
1.4.1 分频谐振。这种谐振产生的谐振频率小于50Hz，典型
的分频谐振回路如下图所示
当线路L2上发生故障以及断路器断开后，形成L，C和电源组成谐振回路。
由于并联电抗器是具有铁芯的非线形元件，因此在故障切除和电感L的电压恢复时，引起了电抗器的涌流效应，产生强烈的过度过程，激发了铁磁谐振，为了消除这种谐振可用并联电抗器经过适当数量的电阻接地。
1.4.2 带并联电抗器的空载长线路的高频揩振。并联电抗器会在故障的空载线路中激发二次，无次等高频揩振，揩振的可能行及过电压与电抗器的饱和和特性有关，为了防止揩振，对并联电抗器的伏按特性有一定的要求。
通常电抗器的伏安特性是非线形的，如下图所示，
A是拐点，拐点前后折线具有不同的斜率，取最大额定相电压及其相应的电流为基准，A点后的折线斜率〈1，根据所要求的线路侧工频暂态电压的极限值，要求并联电抗器在某一电压下保持线形，斜率为1，在饱和后的斜率一般应保持在额定电压的1/2～2/3。
1.4.3 在正常或故障时不对称开断或闭合造成的电抗器传递揩振。超高压断路器具有较高的动作可靠性，但分相拒动的可能性仍难避免，同时500KV线路经常采用单相重合闸提高供电可靠性。因此可能发生非全相运行，又带有电抗器的空载线路，如下图所示，
A相断开，B，C相电源通过相间电容传递到A相的故障导线，由于电抗器的存在，使传递回路形成谐振回路，并在一定的参数条件下产生很高的谐振电压，这种过电压可以用电抗器中性点经小电抗器接地来加以消除，当小电抗器接入后，同一相间的等效相间感抗与相间容抗等，形成并联谐振，如不考虑电抗器的电阻和相间电容漏电，阻抗接近无穷大，呈现开路状态，消除了能量传递，谐振现象消失。
1.5 降低超高压线路的电能损耗
上边已经介绍电抗器限制过电压的作用，在很长的线路中，这方面的作用是显而易见的，但故障操作毕竟是瞬间的，而且大容量的中间换能站和地区电网的投入运行，常使长线路随之被分割成若干较短的线路，工频电压升高可能自然地下降到允许水平以下，况且一组电抗器的投资也是比较高的。即使如此，电抗器仍然必须装设，这决定于降低电网功耗，除了线路部分的功率，电网功率，还包括电源部分（发电机和变压器）的功耗，采用电抗器可使电源的功耗降低60%
当很大的有功负载时，即使不装设并联电抗器沿线电压将自然地趋向均匀，因此，在重负载情况下，投入大容量电抗器反使电网感性无功功率和相应的功率损耗增加，为了达到经济运行，必须切除部分电抗器。因此并联电抗器往往分成需要切除和不需要切除的并联电抗器，需要切除电抗器应装设断路器，不需切除的并联电抗器只需要装设隔离刀闸。
2 结束语
通过以上的分析得知，高抗在500千伏电网中的重要性。我们一定要认真进行设备的巡视，提高巡视的质量，认真分析查找高抗的隐患和缺陷，及时发现及时消除，以确保超高压电网的稳定运行，保证用户的可靠供电。
参考文献
1 田友元.关于并联电抗器的运行问题.东北电力技术.1998.（1）：1-8
2 宋颖巍.并联电抗器应用研究.黑龙江电力技术.1994.16（1）：18-20
3 李宏志.冯屯变电站电抗器运行分析.2006
摘要：超高压电网的额定电压不仅比高压电网高得多，而且线路往往很长，同时又采用分裂导线，线路的分布电容显著增大，造成流過线路的容性电流增大.而且如果线路处于空载状态，所生产的容性电流导致电压分布不均匀，在线路抹端会产生高的过电压，同时造成大量功率损耗，这就是所谓的”电容效应”。为了补偿这一效应，在超高压长线路末端都装有高压 并联电抗器，一般采用三台单相电抗器按Y形连接，中性点经一小电抗器接地。
通过对高抗的逐项分析，阐述高抗在电力系统中的作用。为现场值班人员处理高抗事故提供帮助。
1、 高压电抗器在电网中的作用
1.1 补偿空载长线电容效应的作用
由于空载线路的工频容抗Xc大于工频感抗X L，因此在电源电势E的作用下，线路中的电容电流在感抗上的压降 △UL 将使容抗上的电压Uc高于电源电势，即：Uc=E+△U L，也即空载线路上的高压高于电源电压，这就是空载线路的电容效应所引起的工频电压升高，为了限制工频电压升高，采用并联电抗器来补偿导线电容和吸收电容的无功功率，以达到均压的目的。
实际上，在线路中传输很大有功负载时，即使不装电抗器，沿线路的电压也会自然地趋向均匀。但是任何一个具体的电网都会有机会在轻载，接近空载或空载情况下运行，因此必须考虑到这一点。
1.2 防止自励磁
在线路终端正常合闸，发生甩负荷以及并网等运行情况下。都将形成较长时间的发电机带空载长线的运行方式，由于线路具有容性阻抗，此时同步发电机带有容性负荷，有可能发生自励磁现象，在自励磁过程中同步发电机自发地产生幅值逐渐增加的自由震荡，从而引起与发电机正常励磁不相称的过电流和过电压。过电压可达工频电压的1.5～2倍以上，这不仅使得并网时的合闸操作或零起升压成为不可能，而且严重威胁电网中的电器设备的绝缘，这是不允许的。并联电抗器是防止自励磁的一种重要设备，对防止自励磁起着重大的作用。
1.3 熄灭潜供电流
在超高压线路上采用单相重合闸装置，如上图所示，若在L长线路中A相接地，其两端断路器跳闸，但B，C相仍连接于电源，于是，健全相B，C的工作电压和负荷电流通过相间电容C和互感M对A相产生静电感应和电磁感应。使故障相在断开电源后仍能维持一定的接地电流I，这个电流就称潜供电流。当I在工频过零熄弧瞬间，故障点立即出现恢复电压，介质被击穿，造成间隔性电弧，L愈长，电网的负载电流愈大，额定电压愈高，则接地电弧愈困难，单相重合闸也愈难实现。
由B，C相负载电流Ib Ic经互感M在A相导线上感应出来的电势Ua是纵方向的，它以A相导线对地电容Co为回路，供给部分接地电流，称之为潜供电流的纵分量。
超高压网络的电力变压器中性点是接地的，健全相B，C可通过相间互电容C供给故障点部分接地电流，称之为潜供电流的横分量。
为了消除潜供电流的横分量，可以在线路上接一组三角连接的电抗器，补偿相间电容C，使相间阻抗趋向无穷大。这样，潜供电流的横分量和Ua值都将趋于零。当然，这种三角连接的电抗器也可用星形连接而中性点不接地的电抗器来代替，取Xy=1/3X△时两者是等效的 如下图所示：
要消除潜供的纵分量，可以在线路的首末两端各加装一组星形连接中性点接地的电抗器，补偿导线对地电容Co，使相对地阻抗趋于无穷大。这样，潜供电流纵分量的回路阻抗甚大而电流趋零。实际上，为了简化接线和高压设备，将上述两组星形的电抗器并为一组中性点小电抗Xn接地的电抗器组，如下图所示：
当线路发生单相接地后，高压电抗器（简称高抗，）的中性点电压随故障状况将产生偏移。中性点小电抗器在偏移电压作用下产生的感性电流，经接地点与非故障对故障相线间电容电流做补偿，使电弧不能重燃，从而便提高单相重合成功率。
1.4 防止揩振过电压
超高压线路具有较大的相间电容，当电网中存在并联电抗器等大容量的铁芯电感元件时，就可能引起一系列的揩振。
1.4.1 分频谐振。这种谐振产生的谐振频率小于50Hz，典型
的分频谐振回路如下图所示
当线路L2上发生故障以及断路器断开后，形成L，C和电源组成谐振回路。
由于并联电抗器是具有铁芯的非线形元件，因此在故障切除和电感L的电压恢复时，引起了电抗器的涌流效应，产生强烈的过度过程，激发了铁磁谐振，为了消除这种谐振可用并联电抗器经过适当数量的电阻接地。
1.4.2 带并联电抗器的空载长线路的高频揩振。并联电抗器会在故障的空载线路中激发二次，无次等高频揩振，揩振的可能行及过电压与电抗器的饱和和特性有关，为了防止揩振，对并联电抗器的伏按特性有一定的要求。
通常电抗器的伏安特性是非线形的，如下图所示，
A是拐点，拐点前后折线具有不同的斜率，取最大额定相电压及其相应的电流为基准，A点后的折线斜率〈1，根据所要求的线路侧工频暂态电压的极限值，要求并联电抗器在某一电压下保持线形，斜率为1，在饱和后的斜率一般应保持在额定电压的1/2～2/3。
1.4.3 在正常或故障时不对称开断或闭合造成的电抗器传递揩振。超高压断路器具有较高的动作可靠性，但分相拒动的可能性仍难避免，同时500KV线路经常采用单相重合闸提高供电可靠性。因此可能发生非全相运行，又带有电抗器的空载线路，如下图所示，
A相断开，B，C相电源通过相间电容传递到A相的故障导线，由于电抗器的存在，使传递回路形成谐振回路，并在一定的参数条件下产生很高的谐振电压，这种过电压可以用电抗器中性点经小电抗器接地来加以消除，当小电抗器接入后，同一相间的等效相间感抗与相间容抗等，形成并联谐振，如不考虑电抗器的电阻和相间电容漏电，阻抗接近无穷大，呈现开路状态，消除了能量传递，谐振现象消失。
1.5 降低超高压线路的电能损耗
上边已经介绍电抗器限制过电压的作用，在很长的线路中，这方面的作用是显而易见的，但故障操作毕竟是瞬间的，而且大容量的中间换能站和地区电网的投入运行，常使长线路随之被分割成若干较短的线路，工频电压升高可能自然地下降到允许水平以下，况且一组电抗器的投资也是比较高的。即使如此，电抗器仍然必须装设，这决定于降低电网功耗，除了线路部分的功率，电网功率，还包括电源部分（发电机和变压器）的功耗，采用电抗器可使电源的功耗降低60%
当很大的有功负载时，即使不装设并联电抗器沿线电压将自然地趋向均匀，因此，在重负载情况下，投入大容量电抗器反使电网感性无功功率和相应的功率损耗增加，为了达到经济运行，必须切除部分电抗器。因此并联电抗器往往分成需要切除和不需要切除的并联电抗器，需要切除电抗器应装设断路器，不需切除的并联电抗器只需要装设隔离刀闸。
2 结束语
通过以上的分析得知，高抗在500千伏电网中的重要性。我们一定要认真进行设备的巡视，提高巡视的质量，认真分析查找高抗的隐患和缺陷，及时发现及时消除，以确保超高压电网的稳定运行，保证用户的可靠供电。
参考文献
1 田友元.关于并联电抗器的运行问题.东北电力技术.1998.（1）：1-8
2 宋颖巍.并联电抗器应用研究.黑龙江电力技术.1994.16（1）：18-20
3 李宏志.冯屯变电站电抗器运行分析.2006