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摘要：1000kV承德串补站是国内首个独立的特高压串补工程，结合工程建设实际，对串补设备的功能应用进行了介绍分析，工程建成后将大幅度提升锡盟-山东特高压输电能力，为类似串补工程提供参考。
关键词：特高压；串联补偿；电容器；MOV
1000kV承德串补站新建工程是1000kV锡盟-山东特高压交流工程的重要组成部分，本期建设2套固定式串联补偿装置，串补度41.3%，额定容量3000兆乏，额定电流5080安培。串补站工程建成投运后能够对线路进行有效的补偿，提高锡盟至山东的输电能力，提高系统的安全稳定水平，均匀潮流分布。
串补装置由串补平台、串补平台支撑系统、电容器组、金属氧化物限压器（MOV）、火花间隙（GAP）、阻尼装置、旁路开关、隔离开关等设备组成，上述设备除了旁路开关和隔离开关外，其他设备都安装在串补平台上。1000kV串补装置主接线图如图1-1所示。
图1-1 1000kV串补装置主接线原理图
串补平台为平台上的设备提供基准电位和支撑作用。串补平台采用热镀锌板钢结构制成，结构采用减震弹簧结构。由于电场强度的要求，在串补平台设置地面围栏，围栏采用三相同围方式。串补装置在运行期间禁止任何人员进入串补围栏。平台爬梯、围栏网门的操作纳入防误闭锁装置管理。
电容器组是串补装置的基本工作原件，也是串补装置的核心原件，由多台电容器串、并联组成。电容器组相当于在线路中串联一个容性阻抗，从而达到提高输电系统的输送能力、降低网损、改善潮流分布等目的。电容器的保护方式有外熔丝、内熔丝和无熔丝。外熔丝是安装在电容器单元外的熔丝，当电容器中某个单元击穿时，将使与之并联的元件被短接，使电容器容量增大，造成并联电容器之间的电流分配不均，流过该电容器的电流增大。当电流增大到超过外熔丝的熔断电流时，该电容器将退出运行。内熔丝是每个电容器元件都串有熔丝对其进行保护，当某一电容元件击穿时，与之并联的元件将对其放电，使得通过其熔丝的电流剧增，使熔丝熔断，故障电容元件被隔离，其他电容元件照常运行。特高压串补每个平台上有896个电容器，但是平台设计时需要电容器要尽量少和轻。本站采用双H桥保护方案，降低整租电容器数量，结合专利技术花式接线，解决了不平衡保护灵敏性和故障能量耐受可靠性之间的配合难题，解决了困扰串联电容器组可能群爆的技术难题。
金属氧化物限压器（MOV）是串补电容器组过电压保护的核心原件，主要由氧化锌非线性电阻构成。串补中的MOV限压器由若干个单元构成，结构上MOV限压器单元与避雷器单元相同，即每个单元都由外部的套管和内部的非线性金属氧化物芯片串并联组成。不同之处是流过MOV限压器的电流时间更长，吸收的能量更大，单元之间的平衡度要求高，在MOV限压器压力释放时，应考虑短路电流和电容器放电的合并影响。在设计过程中，要考虑在0.2s内压力释放电流达63kA，大量非线性电阻片串并联要求分流系数为1.03，即对限压器的结构强度、均流性能要求都有很严格的要求。研制出的瓷套式和复合外套式限压器，芯体由多柱电阻片并联。设计的压力释放装置，使设备在不降低散热性能的同时又使安全性能得到提升。通过对氧化锌电阻片非线性伏安特性的深入研究以及大量试验，改进了专利配片方法，优化了电阻片的选取原则，大幅提高了限压器的均流性能及可靠性。
火花间隙（GAP）作为MOV限压器的后备保护，主要作用是保护MOV限压器。当MOV限压器所吸收的能量达到某一定值或MOV限压器的温度超过定值，或者通过MOV限压器的电流超过规定的上限时，间隙保护动作触发火花间隙以保护MOV限压器。在电弧能量、恢复电压显著提高的情况下，主间隙须具有快速绝缘恢复能力，才能满足带串补重投的需求。同时，强电磁场应力下间隙触发控制箱内弱电设备须具有强抗电磁干扰能力，才能实现间隙的可靠触发。根据仿真计算和试验研究，研制出了双间隙串联结构和三间隙串联结构的火花间隙，额定电压和通流能力等指标实现了突破。采取了等电位连接、屏蔽、隔离、阻尼等综合措施，研制的间隙触发控制箱具有极强的抗电磁干扰能力，解决了火花间隙可靠触发的难题。
旁路断路器用于投入和退出串联电容器组，以及在系统或串补故障情况下紧急旁路电容器组，同时为火花间隙灭弧及去游离提供必要条件。由于旁路断路器作为电容器、MOV、GAP的最后以及保护设备，要在紧急情况下把串补装置退出运行，避免故障过大引起设备损坏，合闸时间要小于35ms，可以关合电容器组高频放电电流160kA，开断10kA容性电流，容性电流开合能力远高于常规断路器。
隔离开关的主要作用是实现串补装置各种工作方式的灵活切换，在有压、无负荷电流的情况下分、合线路。串补站的隔离开关可以转换7kV的电压和6300A的电流，远超过常规开关。这是因为通过在旁路隔离开关主触头上加装串联真空断路器的并联支路，利用隔离开关主导电杆操作真空断路器开合转换电流，大幅度提高了隔离开关的转换电流开合能力。
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论文作者:杨悦
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/5
标签：电容器论文; 电流论文; 间隙论文; 装置论文; 旁路论文; 特高压论文; 能力论文; 《基层建设》2016年11期论文;