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摘要：随着经济社会的发展，全国电力需求不断增长，以500kV超高压电网为主干的电网网架结构逐步完善，电网结构更加坚强，500kV变电站站点将会愈加密集，在这一过程中500kV超高压长线路将会逐步剖接成为较短的线路运行。长线路剖接后，原有线路上用来限制操作过电压的高压电抗器是否仍满足要求、部分是否设备需要拆除等问题，将成为超高压输变电工程建设的一个焦点问题。
关键词：线路剖接;工频谐振过电压;高压电抗器
1 引言
电力系统中存在着许多电感电容元件，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、线路导线电感等均可作为电感元件，而线路导线对地相间电容、补偿用的并联和串联电容器组、高压设备的杂散电容均可作为电容元件[1-2]。
超高压电网由于送电线路长，线路的电感电容效应显著增大，导致空载线路末端工频电压升高，线路出现非全相操作时，带电相的电压将通过相间耦合电容传递至断开相上而产生感应电压，并引起幅值很高的过电压。为限制过电压产生，采取在线路装设并联电抗器，以补偿线路电容电流、限制工频电压升高，此时，断开相对地阻抗可能为感性，相间阻抗为容性，当参数配合适当时，传递回路将构成谐振回路，断开相上出现较高的工频谐振过电压。因此，并联电抗器的存在是超高压电网突出的特点，使一系列过电压问题与一般电压等级电网不同，电网参数选择不当即将产生谐振过电压[3-6]。
随着500kV变电站站点的逐渐密集，原有线路上配置的高压电抗器是否还能够满足要求，原有的线路高压并联电抗器取舍问题，需要着重解决。
2 工频谐振过电压的类型
电力系统中的电容和电阻元件，一般可以认为是线性参数。但是电感元件则不然，由于振荡回路中包含不同特性的电感元件，谐振将有三种类型：
a）线性谐振
谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带电铁芯的电感元件（如消弧线圈，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成。在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或相近时，可能产生线性谐振。
b）铁磁谐振（非线性谐振）
谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振，并具有许多特有的性质。
基波的铁磁谐振有以下特点：
1）产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必需相交，即
因而，铁磁谐振可以在较大范围内产生。
2）对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路可能有不止一种稳定工作状态。在外界激发下，回路可能从飞谐振工作状态跃变到谐振工作状态，电路从感性变为容性，发生相位反倾，同时产生过电压与过电流。
3）铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因，但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值，此外，回路中损耗也能使过电压降低，当回路电阻值大到一定数值时，就不会出现强烈的谐振现象。
c）参数谐振
由电感参数作周期性变化的电感元件（如凸极发电机的同步电抗在Xd～Xq的周期变化）和系统电容元件（如空载线路）组成回路，当参数配合时，通过电感的周期变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振过电压。
3 剖接线路对工频谐振过电压的影响
研究经验和工程实际应用表明，并联电抗器中性点小电抗的取值范围较大，不一定选择全补偿小电抗，而以满足抑制工频谐振过电压和限制潜供电流的要求为原则。根据规程规定，线路装设高压电抗器后，应验算工频谐振过电压。
3.1 工程背景
以新建C变电站剖接A变电站～B变电站双回500kV线路为工程依据进行相关领域研究，分析剖接对线路工频谐振过电压的影响，研究原本加装在线路上的高压并联电抗器的保留问题以及中性点小电抗的更换问题。
新建C变电站500kV出线为“π”接A变电站～B变电站双回500kV线路，从而形成4回500kV出线，分别为至A变电站2回（LGJ-4×630/58.7km）、至B变电站2回（LGJ-4×630/56.5km）。新建段线路导线截面JL3/G1A-4×630/45高导电率钢芯铝絞线，同塔双回建设。
原500kVA变电站～B变电站线路全线采用同塔双回线架设，全长99km，采用一次全换位。A变电站～B变电站同塔双回线路在A变电站侧各装设有一组容量90MVar高压并联电抗器，高压并联电抗器中性点小电抗1200Ω。
3.2 中性点小电抗的校验
原线路在接有2组容量90Mvar的高压电抗器，中性点小电抗为1200Ω，剖接后线路变短，该高抗及中性点小电抗是否仍能够有效限制工频过电压，需要重新校验。工频谐振过电压校验如表3.2所示。
根据表3.2所示，500kV线路的90Mvar并联电抗器中性点小电抗取值范围为200Ω～400Ω，II回线路正常运行时，当发生非全相运行，不会产生工频谐振过电压;II回线路检修时，当发生非全相运行，也不会产生工频谐振过电压。II回线路侧90Mvar并联电抗器中性点小电抗取值范围为200Ω～400Ω，I回线路正常运行时，当发生非全相运行，不会产生工频谐振过电压;I回线路检修时，当发生非全相运行，也不会产生工频谐振过电压。
当中性点电抗取原有的1200Ω时，线路发生单相或两相开断时，各种方式下断开相上最大工频感应电压为5160.45kV，发生谐振。
因此若要保留原有的容量90Mvar线路高抗，则必须更换中性点小电抗。
4 结束语
超高压长线路剖接后，原有的线路分成两段较短的线路，若原有的超高压线路中1侧存在线路高压并联电抗器，则新形成的两段线路中1段有高压并联电抗器，1段无高压并联电抗器。同时由于线路长度改变，原有设备需要重新校核。
是否需要保留原有线路上的高压电抗器，或者仅更换高压电抗器中性点小电抗，需要综合考虑，并进行详细的仿真计算。
参 考 文 献
[1] 朱天游.500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式在电力系统中的应用[J].电网技术，1999，23（4）.
[2] 王天君，巩学海，范迪才.500kV自耦变压器中性点小电抗接地的过电压研究[J].华北电力技术，2000，9：1-3.
[3] 谢鹏，陈梁金，施围，阮全荣，桑志强.公伯峡变压器中性点经小电抗接地对线路操作过电压的影响[J].西北水电，2003，4：43-45.
[4] 李斌，李永丽，贺家李，郑玉平，盛鹍，郭征.750kV输电线路保护与单相重合闸动作的研究[J].电力系统自动化，2004，28（13）：73-76，84.
[5] 商立群，白维祖，程刚，曹小鹏，柳秦，李军.带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理[J].电力系统自动化，2008，32（6）：81-84.
[6] 林军，郑荣进.利用中性点电抗器实现高压输电线单相自适应重合闸[J].电力自动化设备，2009，29（3）：89-92.
关键词：线路剖接;工频谐振过电压;高压电抗器
1 引言
电力系统中存在着许多电感电容元件，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、线路导线电感等均可作为电感元件，而线路导线对地相间电容、补偿用的并联和串联电容器组、高压设备的杂散电容均可作为电容元件[1-2]。
超高压电网由于送电线路长，线路的电感电容效应显著增大，导致空载线路末端工频电压升高，线路出现非全相操作时，带电相的电压将通过相间耦合电容传递至断开相上而产生感应电压，并引起幅值很高的过电压。为限制过电压产生，采取在线路装设并联电抗器，以补偿线路电容电流、限制工频电压升高，此时，断开相对地阻抗可能为感性，相间阻抗为容性，当参数配合适当时，传递回路将构成谐振回路，断开相上出现较高的工频谐振过电压。因此，并联电抗器的存在是超高压电网突出的特点，使一系列过电压问题与一般电压等级电网不同，电网参数选择不当即将产生谐振过电压[3-6]。
随着500kV变电站站点的逐渐密集，原有线路上配置的高压电抗器是否还能够满足要求，原有的线路高压并联电抗器取舍问题，需要着重解决。
2 工频谐振过电压的类型
电力系统中的电容和电阻元件，一般可以认为是线性参数。但是电感元件则不然，由于振荡回路中包含不同特性的电感元件，谐振将有三种类型：
a）线性谐振
谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带电铁芯的电感元件（如消弧线圈，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成。在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或相近时，可能产生线性谐振。
b）铁磁谐振（非线性谐振）
谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振，并具有许多特有的性质。
基波的铁磁谐振有以下特点：
1）产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必需相交，即
因而，铁磁谐振可以在较大范围内产生。
2）对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路可能有不止一种稳定工作状态。在外界激发下，回路可能从飞谐振工作状态跃变到谐振工作状态，电路从感性变为容性，发生相位反倾，同时产生过电压与过电流。
3）铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因，但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值，此外，回路中损耗也能使过电压降低，当回路电阻值大到一定数值时，就不会出现强烈的谐振现象。
c）参数谐振
由电感参数作周期性变化的电感元件（如凸极发电机的同步电抗在Xd～Xq的周期变化）和系统电容元件（如空载线路）组成回路，当参数配合时，通过电感的周期变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振过电压。
3 剖接线路对工频谐振过电压的影响
研究经验和工程实际应用表明，并联电抗器中性点小电抗的取值范围较大，不一定选择全补偿小电抗，而以满足抑制工频谐振过电压和限制潜供电流的要求为原则。根据规程规定，线路装设高压电抗器后，应验算工频谐振过电压。
3.1 工程背景
以新建C变电站剖接A变电站～B变电站双回500kV线路为工程依据进行相关领域研究，分析剖接对线路工频谐振过电压的影响，研究原本加装在线路上的高压并联电抗器的保留问题以及中性点小电抗的更换问题。
新建C变电站500kV出线为“π”接A变电站～B变电站双回500kV线路，从而形成4回500kV出线，分别为至A变电站2回（LGJ-4×630/58.7km）、至B变电站2回（LGJ-4×630/56.5km）。新建段线路导线截面JL3/G1A-4×630/45高导电率钢芯铝絞线，同塔双回建设。
原500kVA变电站～B变电站线路全线采用同塔双回线架设，全长99km，采用一次全换位。A变电站～B变电站同塔双回线路在A变电站侧各装设有一组容量90MVar高压并联电抗器，高压并联电抗器中性点小电抗1200Ω。
3.2 中性点小电抗的校验
原线路在接有2组容量90Mvar的高压电抗器，中性点小电抗为1200Ω，剖接后线路变短，该高抗及中性点小电抗是否仍能够有效限制工频过电压，需要重新校验。工频谐振过电压校验如表3.2所示。
根据表3.2所示，500kV线路的90Mvar并联电抗器中性点小电抗取值范围为200Ω～400Ω，II回线路正常运行时，当发生非全相运行，不会产生工频谐振过电压;II回线路检修时，当发生非全相运行，也不会产生工频谐振过电压。II回线路侧90Mvar并联电抗器中性点小电抗取值范围为200Ω～400Ω，I回线路正常运行时，当发生非全相运行，不会产生工频谐振过电压;I回线路检修时，当发生非全相运行，也不会产生工频谐振过电压。
当中性点电抗取原有的1200Ω时，线路发生单相或两相开断时，各种方式下断开相上最大工频感应电压为5160.45kV，发生谐振。
因此若要保留原有的容量90Mvar线路高抗，则必须更换中性点小电抗。
4 结束语
超高压长线路剖接后，原有的线路分成两段较短的线路，若原有的超高压线路中1侧存在线路高压并联电抗器，则新形成的两段线路中1段有高压并联电抗器，1段无高压并联电抗器。同时由于线路长度改变，原有设备需要重新校核。
是否需要保留原有线路上的高压电抗器，或者仅更换高压电抗器中性点小电抗，需要综合考虑，并进行详细的仿真计算。
参 考 文 献
[1] 朱天游.500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式在电力系统中的应用[J].电网技术，1999，23（4）.
[2] 王天君，巩学海，范迪才.500kV自耦变压器中性点小电抗接地的过电压研究[J].华北电力技术，2000，9：1-3.
[3] 谢鹏，陈梁金，施围，阮全荣，桑志强.公伯峡变压器中性点经小电抗接地对线路操作过电压的影响[J].西北水电，2003，4：43-45.
[4] 李斌，李永丽，贺家李，郑玉平，盛鹍，郭征.750kV输电线路保护与单相重合闸动作的研究[J].电力系统自动化，2004，28（13）：73-76，84.
[5] 商立群，白维祖，程刚，曹小鹏，柳秦，李军.带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理[J].电力系统自动化，2008，32（6）：81-84.
[6] 林军，郑荣进.利用中性点电抗器实现高压输电线单相自适应重合闸[J].电力自动化设备，2009，29（3）：89-92.