基本介紹
簡介,原理,功能,特點,作用,套用實例,
簡介
用電負載大多數為感性，當感性負載較大時會削弱或消除這種線路的末端電壓升高現象。但負載是在隨時變化的，當負載較小或末端開路時就會出現這種工頻過電壓。工程中解決這一問題的常用方法是線上路中並聯電抗器，即並聯電感。由於電感與電容具有相位反相的特點，因此，電抗器的投入將補償線路的容性效應，限制系統中工頻電壓的升高。電抗器可以分散布置線上路中．也可以集中放置在首端和末端。並聯電抗器是接在高壓輸電線路的大容量電感線圈。其容量要根據線路電容和負載情況進行計算設計。在系統中裝設並聯電抗器的台數及容
量的大小是根據系統中線路參數、運行條件及運行方式決定的。為了避免與線路電容形成並聯諧振，合理選擇電抗器的容量顯得十分重要。
量的大小是根據系統中線路參數、運行條件及運行方式決定的。為了避免與線路電容形成並聯諧振，合理選擇電抗器的容量顯得十分重要。
從圖1所示的電路中可以看出，若在Z2上並聯一個電感便可以削弱上面提到的電容效應，如果電抗值等於Z2的電納或使其發生並聯諧振，則電容效應被完全消除，該並聯電路的電感與電容交換能量，不與外電路交換無功，若忽略線路的漏電導，則該並聯迴路不從外電路獲取電流，不影響其它電路，當然也就不會使負載電壓升高，因此時線路和負載均為感性。
並聯諧振
並聯諧振然而，這種諧振狀態在實際中也是應該避免的，因為電抗器不可能沒有電阻，所以其對外電路肯定會有影響，最直接的影響是增加線路、特別是電抗器的損耗，嚴重時會損壞電抗器。在設計並聯電抗器的容量時，除考慮限制工頻過電壓之外，還涉及到系統的穩定、無功功率平衡、自激電壓和諧振等問題。因此電抗器的容量選擇與安裝方式要根據系統的結構、參數、運行情況等因素確定方案。
原理
式中，x為線路上任一點距線路末端的距離；k為電壓升高係數，對於超（特）高壓線路，k一般大於1，並線上路末端電壓達到最大值。
雙端電源供電情況下的沿線電壓表達式為：
並聯電抗器單端電源供電的空載長線上發生不對稱接地故障時，短路電流的互感效應將使得健全相的相電壓更加升高。
當線路重負荷運行時，因某種原因(如發生短路)斷路器跳閘甩負荷，由於線路上輸送著相當大的有功及無功功率，因此甩負荷前電源電勢必高於母線電壓。根據磁鏈不變原理，甩負荷後電源暫態電勢維持原值，由於空載線路的電容效應，使線路工頻過電壓升高更為嚴重。
斷路器
斷路器並聯電抗器用於補償超高壓線路的容性充電功率，有利於限制系統中工頻電壓的升高和操作過電壓，降低超高壓系統的絕緣水平：可以改善沿線電壓分布，增加系統的穩定性和送電能力：並且改善輕負荷線路中的無功潮流，有利於降低有功損耗，防止電壓升高，便於系統併網：有利於消除由於同步電機帶空載長線出現的自勵磁效應：加速潛供電流的熄滅。便於裝設單相快速重合閘。
功能
220kV、110kV、35kV、10kV、500kV 電網中的電抗器是用來吸收電纜線路的充電容性無功的。可以通過調整並聯電抗器的數量來調整運行電壓。超高壓薩頓斯並聯電抗器有改善電力系統無功功率有關運行狀況的多種功能，主要包括：
（2）改善長輸電線路上的電壓分布。
（3）使輕負荷時線路中的無功功率儘可能就地平衡，防止無功功率不合理流動 同時也減輕了線路上的功率損失。
（4）在大機組與系統並列時 降低高壓母線上工頻穩態電壓，便於發電機同期並列。
特點
(1)這種電壓升高是由於空載或輕載時，線路的電容(對地電容和相間電容)電流線上路的電感上的壓降所引起的。它將使線路電壓高於電源電壓。當愈嚴重，通常線路愈長，則電容效應愈大，工頻電壓升高也愈大。
電容效應
電容效應(2)對超高壓遠距離輸電線路而言，空載或輕載時線路電容的充電功率是很大的，通常充電功率隨電壓的平方面急劇增加，巨大的充電功率除引起上述工頻電壓升高現象之外，還將增大線路的功率和電能損耗以及引起自勵磁，同期困難等問題。裝設並聯電抗器可以補償這部分充電功率。
2.改善沿線電壓分布和輕載線路中的無功分布並降低線損。
(2)產生潛供電流的原因：故障相雖以被切斷電源，但由於非故障相仍帶電運行，通過相間電容的影響，兩相對故障點進行電容性供電；由於相間互感的影響，故障相上將被感應出一個電勢，在此電勢的作用下通過故障點及相對地電容將形成一個環流，通常把上述兩部分電流的總和稱之為潛供電流。潛供電流的存在，使得系統發生單相瞬時接地短路處的潛供電弧不可能很快熄滅，將會影響單相自動綜合閘的成功率。
(3)並聯電抗器的中性點經小抗接地的方法來補償潛供電流，從而加快潛供電弧的熄滅。
4.有利於消除發電機的自勵磁。
當同步發電機帶容性負載(遠距離輸電線路空載或輕載運行)時，發電機的電壓將會自發地建立而不與發電機的勵磁電流相對應，即發電機自勵磁，此時系統電壓將會升高，通過在長距離高壓線路上接入並聯電抗器，則可以改變線路上發電機端點的出口阻抗，有效防止發電機自勵磁。
5.提高電網功率因數
作用
1、降低工頻電壓升高數值。
超高壓輸電線路一般距離較長，可達數百公里。由於線路採用分裂導線，線路的相間和對地電容均很大，線上路帶電的狀態下，線路相間和對地電容中產生相當數量的容性無功功率（即充電功率），且與線路的長度成正比，其數值可達200～300kvar，大容量容性功率通過系統感性元件（發電機、變壓器、輸電線路）時，末端電壓將要升高，即所謂“容升”現象。在系統為小運行方式時，這種現象尤其嚴重。在超高壓輸電線路上接入並聯電抗器後，可明顯降低線路末端工頻電壓的升高。
超高壓輸電線路
超高壓輸電線路2、降低操作過電壓。
操作過電壓產生於斷路器的分、合閘操作，當系統中用斷路器接通或切除部分電氣元件時，在斷路器的斷口上會出現操作過電壓，它往往是在工頻電壓升高的基礎上出現的，如甩負荷、單相接地等均要產生工頻電壓升高，當斷路器切除接地故障或接地故障切除後重合閘時，又引起系統操作過電壓，工頻電壓升高與操作過電壓疊加，使操作過電壓更高。所以，工頻電壓升高的程度直接影響操作過電壓的幅值。加裝並聯電抗器後，限制了工頻電壓升高，從而降低了操作過電壓的幅值。
當開斷帶有並聯電抗器的空載線路時，被開斷線路上的剩餘電荷沿著電抗器泄入大地，使斷路器斷口上的恢復電壓由零緩慢上升，大大降低了斷路器斷口發生重燃的可能性，因此也降低了操作過電壓。
當發電機經變壓器帶空載在長線路啟動，空載發電機全電壓向空載線路合閘，發電機帶線路運行線路末端甩負荷等，都將形成較長時間發電機帶空載線路運行，形成了一個L-C電路，當空載長線路電容C的容抗值Xc合適時，能導致發電機自勵磁（即L-C迴路滿足諧振條件產生串聯諧振）。
自勵磁會引起工頻電壓升高，其值可達1.5～2.0倍的額定電壓，甚至更高，它不僅使併網的合閘操作（包括零起升壓）成為不可能，且其持續發展也將嚴重威脅網路中電氣設備的安全運行。並聯電抗器能大量吸收空載長線路上的容性無功功率，破壞發電機自勵磁條件。
單相重合閘
單相重合閘4、有利於單相重合閘。
為了提高運行可靠性，超高壓電網中常採用單相自動重合閘，即當線路發生單相接地故障時，立即斷開該線路，待故障處電弧熄滅後再重合該相。由於超高壓輸電線路間電容和電感（互感）很大，故障相斷開短路電流後，非故障相電源（電源中性點接地）將經這些電容和電感向故障點繼續提供電弧電流（即潛供電流），使故障處電弧難以熄滅。如果線路上並聯三相Y形接線的電抗器，且Y形接線的中性點經小電抗器接地，就可以限制和消除單相接地處的潛供電流，使電弧熄滅，有利於重合閘成功。這時的小電抗器相當於消弧線圈。
套用實例
雙遼發電廠隨著500kV和750kV輸變電工程的建設與投運，並聯電抗器已愈來愈呈現出不可替代的作用。並聯電抗器投入容量的不足將直接成為電能輸送的關鍵問題。2002年9月27日500kV沙梨乙線停電期間，由於並聯電抗器的切除，使梨樹變電站500kV母線電壓由538kV上升為555kV，嚴重超出了母線允許電壓的上限值(允許上限550kV)。調度部門在採取多方調整運行方式後仍未收到滿意效果。在梨合線新建並聯電抗器工程不能按期投產的情況下，使雙遼發電廠兩台30萬kw機組不能達到滿負荷運行條件。
