韩淑燕

【摘 要】我国1000kV特高压输电线路采用单相重合闸的操作方式，以提高系统供电可靠性和运行稳定性。输电线路因发生单相故障而切断后，非故障相通过静电和电磁耦合向故障点供电，产生的电流称为潜供电流，形成的接地弧光则称为潜供电弧。本文主要阐述其抑制的几种方法。

【关键词】特高压；输电线路；潜供电弧；抑制方法

潜供电弧的熄灭时间主要取决于潜供电流的大小，有必要采取措施尽可能降低潜供电流的数值，以改善其自熄特性，这是提高单相自动重合闸成功率的关键。

超特高压电网线路一侧或者两侧普遍设置了并联电抗器，其目的是抑制内部过电压。由于长线的电容效应，会在线路末端产生工频电压升高，而操作过电压就是在工频电压升高的基础上产生。空线线路末端的工频电压最高，在此处装设并联电抗器，其电感能补偿线路的对地电容，减小流经线路的电容电流，削弱输电线路的电容效应，降压效果最为显著。并联电抗器的作用不仅是限制工频电压升高，吸收线路上的容性无功功率，涉及到系统稳定，无功平衡，调相调压，自励磁及非全相状态下的谐振等方面，也能补偿潜供电流。由于并联电抗器的存在增加了对地的分流通道，电抗器的容量越大，则分流越大，潜供电流就越小。本文就特高压输电线路潜供电弧的抑制提供以下四种方法：

1.并联电抗器加中性点小电抗补偿

并联电抗器在我国、前苏联等国家超高压输电线路以及前苏联的特高压线路上获得了大量应用，它能够补偿线路的对地充电功率，削弱输电线路的电容效应，有效抑制工频与操作过电压。

在并联电抗器中性点装设小电抗图，能同时补偿线路相间电容和对地电容图，限制潜供电流和恢复电压的静电祸合分量，加速潜供电弧的熄灭。小电抗中性点绝缘要求较高，常安装MOA进行保护。对于以上两种接线方式都能起到补偿线路相间电容和对地电容的作用，相比较而言，小电抗图中性点接小电抗的方式更简单明了，经济性更佳.所以本文采用小电抗图的接线方式.理想情况下，当相间接近全补偿时，相间阻抗接近无穷大，相间联系被隔断，当故障相两侧断开后，潜供电流的横分量近似为O，纵分量也被有效限制，而且跨过故障点的恢复电压也会很低，潜供电弧会很快熄灭。

在并联电抗器中性点装设小电抗的补偿方法，其主要缺点是：成本较高，中性点绝缘要求高；固定并联电抗器加小电抗的灵活性较差，且对不换位输电线路的补偿效果不明显。特高压线路中，潮流变动范围大，当使用固定电抗器长期接入线路时，会造成较大的附加功率损耗，并降低线路电压。因此，从长远看，在特高压线路上宜安装可控电抗器。正常情况下，电抗器运行在小容量以至空载状态；突发故障时，线路侧的电抗器瞬间高速响应，运行到高补偿度状态。为避免造成小电抗和主电抗过高的绝缘要求，中性点小电抗宜不可控。

鉴于目前技术水平所限，即使在我国现行的超高压线路上也没有成功使用可控并联电抗器的经验，因此，我国的特高压输电线路近期内仍将采用固定式高抗。不少学者提出的可控电抗器的三种可能结构方案：高漏抗变压器型、磁阀型、多并联电抗支路型，这为将来研制特高压等级的可控电抗器提供了重要参考依据。

2.选择开关式并联电抗器组

1978年美国学者B.R.sherling等人提出采用选择开关式并联电抗器组来抑制潜供电流的理论，并在此基础上给出了确定电抗器电感值的优化方法。带开关式并联电抗器组的系统结构。

此后，B.R.sherfing等人对此方法进行了一系列改进，分析了线路两端都安装、都不安装以及单端安装并联电抗器加中性点小电抗时，在线路上再加装选择开关式并联电抗器组的情况，并给出了相应的电抗器优化取值及开关状态。该方法主要针对不换位或不完全换位线路，其各相对地电容及相间电容不相等。该方法应用美国一条不换位的750kV线路为模型，仿真分析取得了很好的效果。

该方法的主要缺点是使用开关较多，且对开断能力要求较高，控制较复杂；当开关发生故障而未能开断时，还可能引起剧烈的系统震荡，因此，每个开关都需要额外的继电保护措施，成本较高，限制了该方法的实际应用。同时，该方案在设计时仅限于单回输电线路，对于双回输电线路并不适用。

该方案从提出至今，尚没有在国内外的输电线路上获得工程实用，但对我国特高压输电线路潜供电弧熄灭方案的设计思路，具有重要借鉴价值。

3.串联电容器补偿输电线路的潜供电流

串联电容补偿已被广泛应用于各国超高压远距离大容量输电线路上，可显著提高线路传输能力，减少输电线路的回数，在经济上以及减少输电线路对环境电磁污染等方面体现出较大的优势。

占潜供电流绝大部分的静电感应分量与线路长度成正比，串联电容的存在使其值大大减小，从而可加速潜供电弧的熄灭。但是，在单相接地短路故障中，电容器上的残余电荷可能通过故障点及高抗组成的回路放电，从而在稳态的潜供电流上叠加一个相当大的低频暂态分量。该暂态分量衰减较慢，使得电流过零次数减少，影响潜供电流的自灭，对单相自动重合闸不利；单相瞬时性故障消失后，恢复电压上也将叠加电容器的残压，影响单相重合闸的成功。

对于线路中间安装开关站的远距离输电线路，当串联补偿布置于并联电抗器线路侧时，非故障线段中故障相的串联补偿电容器，将通过开关站的电气联系经接地点向潜供电弧放电，即使在故障段电容被旁路的情况下，仍然有低频分量在潜供电流中存在，这时需要综合优化串、并联补偿方案。

串联补偿电容器的使用还会带来一系列的其它问题，如过电压、次同步谐振以及对断路器暂态恢复电压的影响等问题。国外1000kV及以上电压等级并无安装串联补偿电容器的经验，我国的特高压输电线路是否需要安装串联补偿，还需结合上述论据，由设计和使用单位科学研究后才能确定。

4.快速接地开关

快速接地开关是熄灭潜供电弧的一种经济有效的方法。在日本、韩国的超高压线路以及日本的特高压电网中，由于线路较短，未安装高压并联电抗器，无法采用中性点小电抗；而且线路不换位，即使采用小电抗，效果并不好；因此，HSGS得到了广泛应用。线路发生单相接地故障后，两端断路器断开，线路通过HSGS快速接地，故障相两端的对地电容被短路，与故障点构成分流支路，使得故障点的潜供电流和电压大大降低。HSGS的实质是将故障点的开放性电弧转化为开关内的压缩性电弧，其熄灭不受风速以及天气的影响。仅从熄灭潜供电弧的效果来看，快速接地开关要比并联电抗器加中性点小电抗更有效。当前日本的快速接地开关大多采用强化型的压气式分断系统以及油压操动机构，以满足开断大电流和快速动作的需要。

但快速接地开关的使用也会带来很多问题。对于带串联电容补偿装置的线路，当某些位置发生故障时，闭合两端的快速接地开关，则补偿电容和线路电感之间可能会引起串联谐振，使潜供电流幅值很大，难以熄灭。在双回输电线路中，两相同时故障的比例增加，线路两端HSGS的不同期闭合，使通过HSGS的直流分量增加，电流过零次数减少，影响故障清除时间。对于采用HSGS的系统，HSGS的接地电阻与短路点接地电阻的比值决定了HSGS的分流作用，接地电阻对潜供电流的影响很大，需要对潜供电弧的模型进行准确分析。当土壤电阻率增大时，潜供电流有所上升，此时HSGS的作用受到影响。

此外，快速接地开关的保护和控制系统比较复杂，也在一定程度上限制了其推广应用。当线路已经安装了并联电抗器之后，安装HSGS的费用比单纯加中性点小电抗的费用要高很多。

【参考文献】

[1]杨芳.高压输电线路的潜供电流特性与对策研究[D].广西大学，2006.