超高压电网内过电压的特点分析

在超高压电网中，输电线路往往很长，线路的“电感-电容”效应明显增大，导致空负荷线路末端的工频电压严重升高，在此基础上，会造成空线路的高幅值过电压。要解决这个问题，此时就需要在线路上安装并联电抗器，补偿线路的电容电流，限制工频电压的上升。并联电抗器的无功功率PL与空线路电容器的无功功率Pc之比(PL/Pc)称为补偿度。通常，补偿程度为66~100%。
并联电抗器L的存在是超高压电网最突出的特点，使得一系列内部过电压问题不同于一般电网。
首先，L的存在对cut 空线的过电压有很大的好处。当没有L时，断路器开断电弧后空线路将保持DC电压(严重时其值等于相电压)，而电源电压根据工频变化。因此，半个周期后，断路器断口上的电压可达2Uxp，断口可能重燃，从而产生过电压。当有L时，如果补偿度为100%，说明断路器开断电弧后空线路电容和并联电抗器L的固有频率正好是工频，所以断口两侧的电压变化都是工频，所以断口上的恢复电压会为0，这样断路器就不会重燃。可以看出，即使断路器灭弧能力差，此时也不会发生重燃，所以不会发生cut 空线路过电压。对于带80%或66%补偿的电抗器，空线路的固有频率为工频的90%或80%，断路器的恢复电压上升比不带电抗器慢得多。分析表明，断裂电压在0.1秒或0.5秒后达到其值。这段时间偏转作用加强，断口内的介质耐压得以恢复，断路器切除空线路时避免重燃并不困难。国内某330KV输电线路切割空线路试验无重燃现象(使用的空气体断路器有并联电阻)。可以看出，并联电抗器后cut 空线过电压不再是问题，上述线路cut 空线过电压倍数仅为1.19。
其次，对于组合空线路的过电压，由于并联电抗器的存在，大大提高了空线路末端的工频电压，所以组合空线路的过电压“落水时低”。另外，超高压变压器的绕组线必须长，绕组电阻大，对合闸过电压有一定的阻尼作用。另外，超高压线路采用分裂导线，其波阻Z=L/C较小。因此该电路所需的临界阻尼电阻相对较小，所以接地电阻对合闸振荡的影响相对大于一般电网。因此，组合空线路的过压可降至2Uxg。在上述线路组合空的测试中，过电压仅为2.03Uxg.
再次，并联电抗器也能起到自动重合闸过电压的作用。因此，需要在电抗器的中性点和地之间串联一个小电阻R。为了降低自动重合闸的过电压，需要尽快“泄放”导体上的电荷，在电抗器的中性点串联电阻R，增加了电抗器作为“泄放”通道的阻抗，从而延缓了“泄放”。当R=0时，线路电容上的电荷被L放电时来回振荡，这种振荡可以持续很长时间。如果不是100%补偿，重合闸时断口两侧电压极性可能相反，从而造成严重的重合闸过电压。当接入一个合适的R时，当线路电容上的电荷通过L和R放电时，电流很快就会衰减到很小的水平，然后在重合闸时接近空线路的闭合，所以重合闸过电压不会很重，R的值一般为电感值的3%~5%左右。顺便指出，R还能抑制多种过电压(如铁谐振、参量谐振等。).为了在平时不使R消耗能量，平时可以用低压断路器将R短路，继电保护只有在需要R工作时才会断开。
并联电抗器还有一个额外的好处，就是为单相自动重合闸的顺利运行创造了条件。当任何内外过电压引起线路单相接地电弧时，该相断路器就会跳闸。如果跳闸后接地电弧能自动熄灭，重合闸就能成功，从而保证供电，消除事故。但实际上，在没有电抗器的情况下，超高压线路的接地电弧在单相断路器跳闸后是无法自行熄灭的。当C线电源端附近发生接地电弧时，C相两端断路器跳闸后，由于电源中性点接地，此时A相和B相电源通过两相导线对C相导线的互电容向C相接地电弧供电，称为二次电流的横向分量。同时，A相和B相导线的电流通过两相导线和C相导线之间的互感在C相导线上感应出电势。这个电位通过C相导线的电容向接地点的接地电弧供电，称为二次电流的纵向分量。那么接地电弧不会自熄。为了消除二次电流的横向分量，在线路间加一组适当的δ接法电抗器来补偿线路间的互电容就足够了，也可以用一组中性点不接地的Y接法等效电抗器来代替。为了消除次级电流的纵向分量，在每个导体的头部和端部与地面之间添加一组适当的Y0连接的电抗器就足够了，以补偿线路对地的自偏电容。这些Y接法和Y0接法电抗器可以简化Y接法电抗器中性点对地加小电抗器的方法，从而解决单向快速自动合闸的问题。
综上所述，并联电抗器应采用中性点加小电抗和小电阻。并联电抗器应在线路中间和首端及末端组装成两个。
在超高压电网中，开关空负荷变压器的过电压根本不是问题。因为现代超高压变压器都是采用冷轧硅钢片，缠绕式绕组。这种情况下，开关空的过压非常小。我国330 kV变压器带空负荷的试验结果表明，负荷变压器合闸时过电压仅为1.49Uxg.
空，由于电源和变压器的电感、变压器电容和套管电容形成振荡回路，会有过电压。国内330 kV 空负荷变压器实测过电压为1.78Uxg，GO国外超高压电网实测过电压在1.65Uxg~1.85Uxg范围内，
并联电抗器合闸时也有一定过电压。我国330 kV电抗器实测合闸过电压仅为1.15Uxg.
并联电抗器合闸时，电流很难因为电流大而突然降到零，所以此时过电压不高。我国330 kV电抗器实测操作过电压为1.52Uxg，在国外，这种过电压一般较小，有些较大的可以用避雷器限制。
在超高压电网中，如果电网参数选择不当，也可能发生铁谐振过电压，因此在设计中应尽量避免这种参数组合。如果无法避免，应尽量避免并联电抗器和变压器的开合。【/br/】综上可见，在超高压电网中只要按照上述方式选择并联电抗器，就可以将内部过电压限制在很低的值。如果采用磁性避雷器、断路器和并联电阻器，超高压电网的安全运行将更加令人满意。【/br/】顺便指出，超高压电网对磁性避雷器的要求是:磁性避雷器应能限制某种过电压，当避雷器在某种高能过电压下动作后不能灭弧时，应允许其击穿损坏，以保护其他电气设备。超高压电网对断路器分流电阻的要求是其数值应与导体的波阻在同一数量级，质量应可靠。但是，只要并联电抗器使用得当，是可以避免并联电阻的。