500kV线路加装串联电抗器对线路保护的影响
余磊 杨春连 鲜万良
摘 要：电力事业基础设施建设工作不断发展的今天，电力系统串补装置也得到了广泛应用，让系统的稳定性和线路传输能力得到了全面提高。因此，本文基于500kV线路加装串联电抗器进行分析，在详细分析了加装串补装置的原因作用后，从实际出发进一步探讨串补装置在线路保护上的作用，并提出一定的改进建议。
关键词：500kV线路;串联电抗器;线路保护;短路电流
电力技术水平不断提高的同时，电网结构日益复杂，建设中面临的风险逐渐增加，在这样的情况下，必须要全面加强线路保护工作，以此保证电力运行稳定，满足国民日益增长的电力需求。加装串补装置是目前较为常见的线路保护方式，但在实际应用过程中还存在一定的问题，需要结合实际情况进行具体分析。
一、500kV线路加装串联电抗器的原因和作用
500kV变电站是国家电网运行过程中的主体，在维持国家电力供应稳定性上发挥着至关重要的作用。但是，在电网结构日益复杂化的过程中，电力运行过程中存在的风险也逐渐增加。想要提高电路系统对风险的抵御能力，就要结合实际情况，适当加装串补装置。电抗器是加装串补装置中最常见的一种，也是应用范围最广泛的一种，其具有经济、便捷、高效的优点，在实际应用过程中可以有效限制电网短路电流水平，从根本上规避线路运行风险。通过对过往短路电流故障的分析来看，造成这一故障的主要原因在于，电网的正序阻抗小于等值零序阻抗。结合实际案例分析可知，距离过长、线路状态、正序阻抗等是导致500kV母线的单相短路电流小于三相短路电流的主要因素。
一般情况下，电力工程技术人员会采用高阻抗变压器、加装串补装置、建设高一级电网等方式，来限制短路电流。相比较而言，加装串联电抗器的优势特点最为突出，不仅可以增强风险抵御能力，而且操作简单、效果明显，值得大范围推广。应用在500kV母线上的串联限流电抗器，大都是采用绝缘材质制备而成，具有高耐热性这一特点。在实际应用过程中，可以有效地减小断路器的开断负担以及发电机失步概率和线路电压损耗，同时限制短路电流的流动。不仅如此，在500kV线路上加装串联电抗器，也能够降低电磁污染，有效延长线路寿命，避免出现超高压输电网故障[1]。
二、500kV线路加装串联电抗器对线路保护的影响
（一）加装串联电抗器后线路保护工作影响
在500kV线路上加装了串联电抗器之后，线路两端的电器距离进一步提高，串联电抗器会在距离、阻抗等方面基于保护，但线路的保护特性不会改变。这是因为500kV线路加装串联电抗器后，形成的是差动保护，指挥对差动量产生影响。500kV线路中原有的元件也不会受到加装串联电抗器的影响。但是在加装串联电抗器后，反应距离增加，线路的有功损耗和无功损耗也会随之增加，系统稳定性可能出现一定的波动，参数发生变化后，距离也会受到负面影响。在对于500kV线路加装串联电抗器之后，可以保证500kV母线的单相短路电流与三相短路电流相互协调，其核心是改善电网的正序阻抗与等值零序阻抗向平衡，进而缩小500kV主要电源点与负荷中心变电站的间距，优化正序与零序的抗阻情形。此外，由于500kV线路的实际情况会对于电网系统中的短路电流的大小起着决定性的影响，其主要原因是电网系统原有线路的平均长度较小，加之多条线路进行并联，这种情形会导致主变压器的零序电阻的阻值高于线路中的零序阻抗。一般情况下线路在电网系统中的零序阻抗通常会大于正序阻抗，进而在500kV电网系统中的正序等值阻抗一般会小于其零序等值阻抗，因此，在500kV线路加装串联电抗器可有效优化这一现象。
此外，为保证对于线路中短路电流的有效限制，加装串联电抗器这一措施的效果相较于高阻抗变器以及升级电网建设等方式具有明显的优势，进而对于电网短路电流的水平进行有效的限制，并且串联电抗器以其方便以及效率高的优势，在进行电网系统的推广过程中，可以得到较好的应用，从而使得电路系统对于风险的抵抗能力得到很好的强化，是一种具有较大现实意义的电网改进措施。
（二）加装串联电抗器后线路保护工作案例
以某500kV变电站为例，为了保证该变电站中所有线路的稳定性，在线路上加装串联了电抗器。通过这一措施，不仅提高了线路在复杂环境中的生存能力，也能够满足电流稳定运行的实际需求。为了保证电抗器的稳定运行，该变电站制定了一系列措施。第一，加装串联电抗器后，设备的投入与退出均由电力调度中心统一控制;第二，加装串联电抗器后，运行人员定期检查个设备的数据情况，并且密切监视线路负荷变化，以此有效避免超负荷问题的出现;第三，全面落实远程监控系统和红外监测装置，重点监控加装串联电抗器后，设备是否存在异常现象，如温度超标、冒烟起火等;第四，如果加装串联电抗器后，出现了线路跳闸问题，必须要第一时间检查并确认设备状态，不能够盲目强送;第五，加装串联电抗器后，要定期对设备装置进行检修，需要注意的是，在检修过程中对应线路要陪停[2]。
此外，这种500kV母线串联限流电抗器在实际的应用中，由于其通常利用具有较高耐热性的绝缘材质进行制造，可以对于短路电力进行高效的限制，在应用中可以有效降低断路器的开断负担，进而保证断路器的使用寿命，减轻在运作过程中断路器的损耗，并且其可以在很好的电路中短路情况下对电流的流量进行限制，从而形成对于电气设备有效保护的作用。此外串聯电抗器的应用，可以有效的降低发电机的失步概率以及线路中的电压损耗。在500kV线路串联电压器的实际应用，可以在保证对于短路电流进行限制的基础上，减少在超高压输电网出现故障时电磁污染的产生，进而保证电网运行的科学性以及合理性。
（三）加装串联电抗器后线路保护工作问题
伴随着现今时代背景下，电网建设的复杂性以及多样性，其故障的产生也存在着多种不同的发展趋势，尤其针对于短路容量的提升，在较短的线路长度中，短路电流的骤增会导致内部短路电流水平超过既有标准，进而为电网的运行带来更大的风险。随着技术的发展，在500kV线路中加装串联电抗器的方式，可以凭借其经济性、方便性以及高效性等特点，具有提升电网系统中对于风险的有效抵抗的能力，因此，串联电抗器在实际的电网建设中，被有效的应用于电网建设的多个方面，但在实践过程中，电抗器的自身以及应用中，会存在着诸多问题，针对于其突出问题，需要相关的科研人员加大研究力度对其进行有效的解决，进而推动国家电力事业的长效发展。
根据该500kV变电站加装串联电抗器后线路继电保护配置的实际运行情况来看，整体运行效率相对较优，可以有效控制短路电流，电网运行的灵活性也到了大幅度提高。但在实际运行过程中，也出现一些问题。尤其是在刚完成加装串联电抗器后的一个阶段内，经常需要重启设备，甚至会出现死机情况。经过红外监测装置的检查发现，造成这一问题的主要原因在于强电磁干扰，重新安装了屏蔽层后，问题得到改善。但在后续运行过程中依然存在重启问题，需要对其进行多次维修，不仅如此，加装串联电抗器后运行可靠性出现了一定程度的降低，逻辑修改存在困难，需要结合实际情况进行有针对性的调整，从而保证线路的稳定运行。
（四）加裝线路电抗器后线路内部参数的变化
通常情况下，在线路中加装串联电抗器之后，会导致原始的线路参数会由于串联电抗器的加装而出现一定的变化，在电抗器进行串联之后相当于加大了原有的线路两端的电器距离，进而导致线路中的总电阻值为传统线路中的电阻与电抗器本身电阻的总和，一般情况下原始线路中的电阻会在实际的安装后小于电抗器的电阻。在对于线路中参数情况的变化情况进行研究后，可以发现线路的阻抗不会对于线路的保护特性进行更改，而与距离以及阻抗等相关的部件会成为电网系统中受干扰较大的保护，究其原因主要是由于线路中的差动保护仅存在于对于电流差动量进行反应，其安装位置主要存在于线路的两端。
此外，由于在线路中进行串联电抗器的加装，通常存在着三相参数相互对称的特性，因而在电路系统中的固有的反应非对称分量的负序以及零序的保护元件一般不会由于线路中加装串联电抗器而受到相应的影响，这种情况与传统的元件反应关系相互不统一，同时，对于加装串联电抗器之后，反应距离的阻抗元件是否受到影响，要根据线路的实际情况进行考量。
（五）串联电抗器的加装对于线路保护的原理
一方面，设置的电流值小于流过线路中电抗器以及固有电阻的前后电流差的绝对值是差动保护动作的结果的判断依据，这一结果显示其并没有在加装串联电抗器之后受到影响;另一方面，设置的电阻值大于流过电路前的电压与流过电路之后的电流的比值是距离保护动作结果的判定依据，这一结果显示，其受到了在加装串联电抗器后线路内部总阻抗增加的影响。
在电流流过加装串联电抗器的总阻值产生变化的线路之后，其线路段内的整定值从原电阻的80%提升为了原有电阻加电抗器电阻总和的80%，这种情况下，相应的保护会使线路内部出现相间故障或者接地时，对于变化情况作出一定的反应，这时线路段就会对于串联电抗器以及本线路全长的有效保护，因此，对于定值的适当调整，可以为流经电抗器之后的线路段进行有效的距离保护，并且对于动作特性的相应要求，在线路的实际运行后可以保证其与相关的标准相符合。
三、总结
综上所述，电网建设的日益复杂，电力线路中的短路容量增大，对电网运行造成了严重的负面影响。在500kV线路中加装串联电抗器，可以最大程度保证线路安全，但在实际运行过程中，也存在着较多的问题，需要结合实际情况，有针对性地进行运用，同时采取一定的措施提高运行可靠性，以促进电力事业发展。
参考文献：
[1]邹明浩.500kV线路高压并联电抗器冷却系统风冷改造分析[J].通讯世界，2019，26（02）：165-166.
[2]张媛，金铭，李山，等.220kV限流电抗器对线路过电压的影响[J].电力电容器与无功补偿，2018，39（03）：145-148.
