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串联补偿装置的基本原理和解决方案

发布时间：

2019-06-26 09:55

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串联补偿装置是一种将无功补偿装置通过串联的方式接入线路进行无功补偿的技术。串联补偿分为固定式和可控式两类，今天我们就先来介绍一下固定式串联补偿的特点：

l 串联补偿装置的基本原理

线路的输送能力主要取决于线路的热容量极限和输电系统的稳定极限，线路的极限输送容量为两者取小。一般而言，对短线路往往取决于线路的热容量极限；对于远距离输电的长线路取决于输电系统的稳定极限，减小线路的电压损耗和两端的功角差通常有利于提高线路的输电能力。

输电线路的电抗是由于线路有交流电流通过时，在导线周围产生磁场，使得交流输电线呈现为感性元件，线路越长，则其输电能力越低。串联电容器补偿技术的基本原理是：利用串联电容器的容性阻抗补偿掉输电线的部分感性阻抗，使得发电机组间电气距离缩短，同步力矩增加，从而达到改善系统的稳定性，提高输电系统输送能力的目的。如：500kV超高压输电线路工程中，当两端电源相角差相同，且电源内电抗相比线路电抗可以忽略的时候，假如通过安装补偿度为40%的串联电容器，结果将会使安装后输电功率达到安装前输电功率的1.67倍，即如果安装两套这样的补偿装置，就相当于增加一条输电线路。

l 串联补偿装置的不足
1、对线路运行的影响

由于固定串联补偿的有效容抗值是不能变化的，即只能在补偿和不补偿这两种状态下选择。虽然可以选择分段补偿的方式，即每段可以根据各自的情况决定是否补偿，但也不能随时按照要求进行补偿。这样一来，在系统发生事故的瞬间，固定串联补偿不能够迅速提高补偿度，也就不能进一步提高系统的暂态稳定性。

与此同时，固定串联补偿还会引起发电机轴系扭振，即次同步谐振。串联电容电压和线路电感电流之间存在着电气振荡模式，该振荡频率为次同步频率。在一定条件下，当次同步电气谐振频率与发电机组轴系的某个机械扭转振荡频率互增，将导致轴系受疲劳，更严重的将导致其损坏。

2、对线路保护的影响

固定串联补偿电容的引入使得输电线路的阻抗具有不确定性，对于距离保护带来的问题主要表现在：电压反向、电流反向、LC谐振、电容的过电压保护性能及电压电流变换器安装位置的选择，对于采用MOV保护的固定串联补偿线路，电压反向和电压电流变换器的位置是影响继电器性能的关键因素。对于方向保护的影响为：当保护间隙在短路初瞬间被击穿时，保护装置的动作将不受串补电容影响；当串补电容不对称短接，无论是负序还是零序保护，都可能发生拒动或误动现象。对于纵联保护的影响：纵联保护主要有纵联距离保护、纵联方向保护、纵联相差保护及全电流差动保护，通常情况下纵联相差保护和全电流差动保护不受串补电容的影响，但纵联距离和纵联方向保护会受影响。

l 串联补偿装置的解决方案