在輸電線路上采用串聯(lián)補(bǔ)償裝置(以下簡(jiǎn)稱“串補(bǔ)裝置”)來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送容量，改善線路電器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)2條線路輸送3條線路的功率，既提高了傳輸功率又節(jié)省了投資。徐州供電公司500kv三堡變電站裝設(shè)的串補(bǔ)裝置實(shí)現(xiàn)了提高長(zhǎng)線路的穩(wěn)定輸送容量，在華東電網(wǎng)“北電南送”輸電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了重要作用。

　　1串補(bǔ)裝置的基本知識(shí)

　　1.1基本原理

　　安裝串補(bǔ)裝置后穩(wěn)定輸送容量提高的原理：高壓輸電線路的靜態(tài)穩(wěn)定輸送功率可由下式表示

　　式中，U1、U2為線路兩端的電源電壓；δσ為線路兩端的電源電壓的相角差；XL為線路的阻抗；U1U2/XL為線路的極限輸送功率(靜態(tài)穩(wěn)定極限)。當(dāng)線路中安裝有串補(bǔ)電容器后，線路的穩(wěn)定輸送功率為

　　在同一個(gè)相角差(σ相同)的條件下，將裝有串補(bǔ)電容器前后的穩(wěn)定輸送功率進(jìn)行比較：Ke=Xe/XL為補(bǔ)償度。在500kv超高壓輸電線路工程中，若補(bǔ)償度設(shè)為40%，則每條輸電線路安裝串補(bǔ)電容器后的穩(wěn)定輸送功率與安裝前的穩(wěn)定輸送功率之比為1.67倍。即安裝了2套串補(bǔ)裝置后相當(dāng)于增加了一條輸電線路。

　　1.2基本接線形式

　　串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置由電容器組、金屬氧化物變阻器(MOV)、放電間隙、阻尼電抗、旁路開(kāi)關(guān)、絕緣平臺(tái)、保護(hù)和控制系統(tǒng)組成。串補(bǔ)裝置采用的是固定式裝置，其保護(hù)電容器的設(shè)備是MOV、分路間隙及旁路斷路器。該串補(bǔ)裝置的基本接線如圖1所示。

       2電容器組的應(yīng)用

　　電容器組是串補(bǔ)裝置的主要設(shè)備，其主要技術(shù)參數(shù)及有關(guān)性能見(jiàn)表1.

　　2.1外熔絲電容器及內(nèi)熔絲電容器

　　串補(bǔ)用的電容器通常有2種：外熔絲電容器及內(nèi)熔絲電容器。內(nèi)熔絲電容器是每相電容器組由320臺(tái)電容器單元組成。該電容器是油浸全膜電容器，實(shí)際設(shè)計(jì)的電場(chǎng)強(qiáng)度為170V/um。電容器組的保護(hù)水平為2.3pu，保護(hù)電壓為230。

　　外熔絲電容器是熔絲裝置安裝在電容器單元的外部。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外熔絲的熔斷電流應(yīng)是所保護(hù)的電容器額定電流的1.43倍以上，一般取1.5倍。作為串補(bǔ)用的電容器還需要考慮電容器組兩端短路放電時(shí)熔絲不被熔斷，否則在系統(tǒng)發(fā)生故障而串補(bǔ)電容器組退出運(yùn)行時(shí)，旁路間隙或分路開(kāi)關(guān)旁路電容器組時(shí)會(huì)使電容器組的外熔絲動(dòng)作。

　　采用外熔絲的電容器，當(dāng)發(fā)生故障熔絲熔斷后，熔絲管會(huì)跌落下來(lái)，巡視人員比較容易發(fā)現(xiàn)。但也有缺點(diǎn)，如電容器通常有許多的電容器元件按照一定的規(guī)律串并聯(lián)而成，當(dāng)其中某個(gè)元件被擊穿后，與之相關(guān)聯(lián)的并聯(lián)組會(huì)被短路，電容器單元的電容量就會(huì)增加，此時(shí)該電容器單元仍能工作；工作電流會(huì)流過(guò)故障電容器元件的故障點(diǎn)使故障擴(kuò)大，最后使整個(gè)電容器單元發(fā)生故障，熔絲動(dòng)作并使故障電容器單元退出運(yùn)行。若此過(guò)程比較長(zhǎng)，故障元件的故障點(diǎn)在電流的作用下會(huì)不斷地產(chǎn)生氣體，就有可能使電容器鼓肚子甚至外殼破裂，使整個(gè)電容器單元退出運(yùn)行后會(huì)造成電容器組損失較大的容量以及在其他健康的電容器單元上的過(guò)電壓較高等不良后果。

　　2.2熔絲熔斷對(duì)電容器元件的影響

　　由于電容器單元的熔絲被熔斷后的恢復(fù)電壓較高，熔絲的制造相對(duì)比較困難。采用內(nèi)熔絲的電容器的熔絲安裝在電容器的內(nèi)部，每個(gè)電容器元件都有相應(yīng)的熔絲。當(dāng)某個(gè)電容器元件發(fā)生故障時(shí)，只是該電容器元件的熔絲熔斷，切除該電容器元件。故障電容器元件被切除后，該電容器單元仍然可以正常運(yùn)行。損失的電容器容量較小，按電容器組設(shè)計(jì)例子，電容器單元只損失1/52的容量。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，內(nèi)熔絲電容器單元中單個(gè)元件的損壞，不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大元件的故障。這是因?yàn)樵念~定電流較小，熔絲被熔斷時(shí)的恢復(fù)電壓較低，熔絲動(dòng)作速度相對(duì)較快，熔斷的副產(chǎn)物不多，不會(huì)對(duì)單元中其他元件的運(yùn)行造成危害.采用內(nèi)熔絲電容器組的主要缺點(diǎn)：A.內(nèi)熔絲不保護(hù)電容器單元的端子與其外殼之間的故障，若發(fā)生這類故障，就需要靠電容器組不平衡保護(hù)來(lái)旁通電容器組。實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)表明這類故障發(fā)生的概率是非常低的。B.電容器元件或電容器單元發(fā)生故障時(shí)，不能直觀到，必須用專用的儀器定期進(jìn)行測(cè)量才能發(fā)現(xiàn)。由于元件的故障是隨機(jī)分布在各個(gè)電容器單元中，因此該電容器元件的故障概率非常低。

　　2.32種類型電容器的優(yōu)缺點(diǎn)

　　根據(jù)IEC143標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電容器組的直流試驗(yàn)電壓為1.9*1.414U。對(duì)于該電容器組，直流試驗(yàn)電壓為437KV，不再考慮電容器單元的電容量的電壓分配的不均勻性。這就要求在進(jìn)行電容器組的配組時(shí)要精確測(cè)量電容器單元的電容量，以保證并聯(lián)后每支路電容量的誤差小于1%。

       為在部分電容器發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)發(fā)出故障信號(hào)或旁通電容器組，因而將每相電容器單元組成-H型，4個(gè)臂分別由80個(gè)電容器單元以4串20并的方式連接。每個(gè)電容器由52個(gè)元件組成(4串13并)，

　　如圖2所示。每個(gè)電容器單元和元件的額定參數(shù)見(jiàn)表1。

　　2.4故障電容器元件對(duì)分布電壓的影響

　　不平衡電流和電容器元件上的過(guò)電壓的關(guān)系可按表2進(jìn)行換算。

　　當(dāng)部分電容器元件發(fā)生故障退出運(yùn)行后，完好的電容器元件上的電壓會(huì)有一定的升高。當(dāng)過(guò)電壓達(dá)5%時(shí)就應(yīng)該發(fā)出告警信號(hào)；達(dá)10%時(shí)就應(yīng)經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)永久旁通電容器組(見(jiàn)圖1)。實(shí)際運(yùn)行中，測(cè)量電容器組的每個(gè)單元上的過(guò)電壓是很困難的，一般采用測(cè)量不平衡電流的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電容器單元的過(guò)電壓保護(hù)。表3中損壞的元件數(shù)量指的是出現(xiàn)在一個(gè)電容器單元中的同一個(gè)并聯(lián)組中的元件數(shù)，其他的電容器單元及有缺陷的電容器單元中其他的并聯(lián)組均無(wú)元件損壞。很顯然，同一個(gè)并聯(lián)組出現(xiàn)多元件損壞的概率非常低。當(dāng)故障的電容器元件散布在不同的電容器單元或在同一單元僅在不同的并聯(lián)組中時(shí)，單元或元件上的過(guò)電壓要低得多。當(dāng)不平衡電流達(dá)到1.35A時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；不平衡電流達(dá)到1.50A時(shí)發(fā)出旁通命令；13個(gè)元件損壞意味著一個(gè)單元退出運(yùn)行。電容器的故障概率(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))：，30年電容器元件的總故障率為2%，按照2組串補(bǔ)的電容器單元數(shù)量計(jì)算，，30年損壞的元件為1996.8個(gè)；平均到電容器單元上，每單元只有1.04個(gè)。可見(jiàn)故障率是很低的。再考慮到故障元件的隨機(jī)分布，在實(shí)際運(yùn)行中電容器阻的不平衡保護(hù)是不會(huì)動(dòng)作的。只有當(dāng)電容器單元的套管閃絡(luò)時(shí)，電容器組不平衡保護(hù)才有可能動(dòng)作。