摘要：文章結合我國南方電網(wǎng)河池固定串補及平果可控串補工程，對超高壓輸電線(xiàn)路裝設串聯(lián)電容補償裝置后的系統狀況進(jìn)行了比較深入的研究，指出一些系統問(wèn)題，如過(guò)電壓水平升高、潛供電流增大和可能發(fā)生的次同步諧振均源于串聯(lián)電容補償裝置的固有特性，通過(guò)研究認為當串補所在輸電線(xiàn)路發(fā)生內部故障時(shí)，采取強制觸發(fā)旁路間隙等保護措施，是避免出現系統恢復電壓水平超標和潛供電流增大等問(wèn)題的有效途徑。此外，還建議在串補站內裝設抑制或監視次同步諧振的二次裝置以抑制和避免系統發(fā)生次同步諧振。

　　關(guān)鍵詞：串聯(lián)電容補償；過(guò)電壓；潛供電流；次同步諧振（SSR）；暫態(tài)恢復電壓（TRV）；電力系統

　　1、引言

　　采用串聯(lián)電容補償技術(shù)可提高超高壓遠距離輸電線(xiàn)路的輸電能力和系統穩定性，且對輸電通道上的潮流分布具有一定的調節作用。采用可控串補還可抑制系統低頻功率振蕩及優(yōu)化系統潮流分布；

　　但在系統中增加的串聯(lián)電容補償設備改變了系統之間原有的電氣距離，尤其是串補度較高時(shí)，可能引起一系列系統問(wèn)題，因此在串補工程前期研究階段應對這種可能性進(jìn)行認真研究，并提出解決問(wèn)題的相應方案及措施。 我國南方電網(wǎng)是以貴州、云南和天生橋電網(wǎng)為送端、通過(guò)天生橋至廣東的三回500kV交流輸電線(xiàn)路及一回500kV直流輸電線(xiàn)路與受端廣東電網(wǎng)相聯(lián)的跨�。▍^）電網(wǎng)，2003年6月貴州—廣東的雙回500kV交流輸電線(xiàn)路建成投運，南方電網(wǎng)形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三個(gè)西電東送大通道。隨著(zhù)南方電網(wǎng)西電東送規模的進(jìn)一步擴大，為提高這些輸電通道的輸送能力和全網(wǎng)的安全穩定水平及抑制系統低頻振蕩，經(jīng)研究決定分別在平果與河池變電所裝設可控串補（TCSC）及固定串補裝置（FSC）。通過(guò)對南方電網(wǎng)平果可控串補工程及河池固定串補工程進(jìn)行的系統研究工作，作者對超高壓遠距離輸電系統中，采用串聯(lián)電容補償技術(shù)可能引起的系統問(wèn)題獲得了比較全面的了解，并總結了解決這些問(wèn)題的措施及方案。

　　研究結果表明，超高壓輸電線(xiàn)路加裝串補后所引發(fā)的系統問(wèn)題主要有過(guò)電壓、潛供電流、斷路器暫態(tài)恢復電壓（TRV）及次同步諧振（SSR）等問(wèn)題。

　　2、串補裝置結構及其原理

　　目前在電力系統中應用的串聯(lián)電容補償裝置按其過(guò)電壓保護方式可分為單間隙保護、雙間隙保護、金屬氧化物限壓器（MOV）保護和帶并聯(lián)間隙的MOV保護四種串補裝置。帶并聯(lián)間隙的MOV保護方式的串補裝置具有串補再次接入時(shí)間快、減少MOV容量及提供后備保護等優(yōu)勢，相對而言更有利于提高系統暫態(tài)穩定水平，因此目前在電力系統的串補工程中得到了比較廣泛的應用。

　�。�1）MOV是串聯(lián)補償電容器的主保護。串補所在線(xiàn)路上出現較大故障電流時(shí)，串聯(lián)補償電容器上將出現較高的過(guò)電壓，MOV可利用其自身電壓–電流的強非線(xiàn)性特性將電容器電壓限制在設計值以下，從而確保電容器的安全運行。

　�。�2）火花間隙是MOV和串聯(lián)補償電容器的后備保護，當MOV分擔的電流超過(guò)其啟動(dòng)電流整定值或MOV吸收的能量超過(guò)其啟動(dòng)能耗時(shí)，控制系統會(huì )觸發(fā)間隙，旁路掉MOV及串聯(lián)補償電容器。

　�。�3）旁路斷路器是系統檢修和調度的必要裝置，串補站控制系統在觸發(fā)火花間隙的同時(shí)命令旁路斷路器合閘，為間隙滅弧及去游離提供必要條件。

　�。�4）阻尼裝置可限制電容器放電電流，防止串聯(lián)補償電容器、間隙、旁路斷路器在放電過(guò)程中被損壞。3串補裝置引起的過(guò)電壓?jiǎn)?wèn)題 串補裝置雖可提高線(xiàn)路的輸送能力，但也影響了系統及裝設串補裝置的輸電線(xiàn)路沿線(xiàn)的電壓特性。如線(xiàn)路電流的無(wú)功分量為感性，該電流將在線(xiàn)路電感上產(chǎn)生一定的電壓降，而在電容器上產(chǎn)生一定的電壓升；如線(xiàn)路電流的無(wú)功分量為容性，該電流將在線(xiàn)路電感上產(chǎn)生一定的電壓升，而在電容器上產(chǎn)生一定的電壓降。電容器在一般情況下可以改善系統的電壓分布特性；但串補度較高、線(xiàn)路負荷較重時(shí)，可能使沿線(xiàn)電壓超過(guò)額定的允許值。河池及平果串補工程的線(xiàn)路高抗與串補的相對位置不同時(shí)，輸電線(xiàn)路某些地點(diǎn)的運行電壓可能超過(guò)運行要求。

　　例如，惠河線(xiàn)或天平線(xiàn)一回線(xiàn)故障時(shí)，如將高抗安裝在串補的線(xiàn)路側，則串補線(xiàn)路側電壓可達到561kV或560kV以上[2]，均超過(guò)高抗允許的長(cháng)期運行電壓，因此在兩工程中均建議將線(xiàn)路高抗安裝在串補的母線(xiàn)側以避免系統運行電壓超標的問(wèn)題。 在輸電線(xiàn)路裝設了串聯(lián)電容補償裝置后，線(xiàn)路斷路器出現非全相操作時(shí)，帶電相電壓將通過(guò)相間電容耦合到斷開(kāi)相。河池FSC及平果TCSC工程中的惠（水）—河（池）及天（生橋）—平（果）線(xiàn)路上均已裝設并聯(lián)電抗器，如新增加的電容器容抗與已安裝的高壓并聯(lián)電抗器的感抗之間參數配合不當，則可能引發(fā)電氣諧振，從而在斷開(kāi)相上出現較高的工頻諧振過(guò)電壓[3].因此在這兩個(gè)工程的系統研究工作中對串聯(lián)電容器參數進(jìn)行了多方案比選以避免工頻諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生。 對這兩個(gè)串補工程進(jìn)行的過(guò)電壓研究表明，由于惠河線(xiàn)及天平線(xiàn)兩側均接有大系統，無(wú)論惠河線(xiàn)或天平線(xiàn)有無(wú)串補，在線(xiàn)路發(fā)生甩負荷故障時(shí)，河池及平果母線(xiàn)側工頻過(guò)電壓基本相同；僅在發(fā)生單相接地甩負荷故障時(shí)，串聯(lián)電容補償的加入使得單相接地系數增大，從而使線(xiàn)路側工頻過(guò)電壓略有提高，但均未超過(guò)規程的允許值，不會(huì )影響電網(wǎng)的安全穩定運行。

　　4、串補裝置對潛供電流的影響

　　線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí)，線(xiàn)路兩端故障相的斷路器相繼跳開(kāi)后，由于健全相的靜電耦合和電磁耦合，弧道中仍將流過(guò)一定的感應電流（即潛供電流）[4]，該電流如過(guò)大，將難以自熄，從而影響斷路器的自動(dòng)重合閘。在超高壓輸電線(xiàn)路上裝設串聯(lián)電容補償裝置后，單相接地故障過(guò)程中，如串補裝置中的旁路斷路器和火花間隙均未動(dòng)作，電容器上的殘余電荷可能通過(guò)短路點(diǎn)及高抗組成的回路放電，從而在穩態(tài)的潛供電流上疊加一個(gè)相當大的暫態(tài)分量。該暫態(tài)分量衰減較慢，可能影響潛供電流自滅，對單相重合閘不利；單相瞬時(shí)故障消失后，恢復電壓上也將疊加電容器的殘壓，恢復電壓有所升高，影響單相重合閘的成功。根據對河池串補工程進(jìn)行的研究：惠河線(xiàn)的惠水側單相接地時(shí)，潛供電流波形是一個(gè)低頻（f≈7Hz）、衰減的放電電流，電流幅值高達250-390A[5]（見(jiàn)圖2）。斷路器分閘0.5s后，該電流幅值仍可達200-300A，它將導致潛供電弧難以熄滅；如單相接地后旁路開(kāi)關(guān)動(dòng)作短接串聯(lián)電容，潛供電流中將無(wú)此低頻放電暫態(tài)分量[5]

　　5、串補裝置引起的次同步諧振問(wèn)題

　　在超高壓遠距離輸電系統中采用串聯(lián)電容補償技術(shù)后，尤其是大型汽輪發(fā)電機組經(jīng)串補（特別是補償度較高時(shí)）線(xiàn)路接入系統時(shí)，在某種運行方式或補償度的情況下，很可能在機械與電氣系統之間發(fā)生諧振，其振蕩頻率低于電網(wǎng)的額定頻率，稱(chēng)為次同步諧振，可通過(guò)含有串聯(lián)電容補償裝置的單機對無(wú)限大線(xiàn)的輸電系統[6]