电力行业培训课件：串联补偿装置简要介绍.ppt

串联补偿装置简要介绍串联补偿装置简要介绍 1000kV特高压南阳站特高压南阳站主要内容主要内容一、串联补偿技术发展及应用概况一、串联补偿技术发展及应用概况 二、串联补偿装置的基本原理二、串联补偿装置的基本原理三、串联补偿装置的作用三、串联补偿装置的作用四、串联补偿装置的基本结构四、串联补偿装置的基本结构 五、串联补偿对高压输电线路的影响五、串联补偿对高压输电线路的影响 对于长距离输电线路，其输电能力主要取决对于长距离输电线路，其输电能力主要取决于线路的稳定极限，采用串补、可控串补可使系于线路的稳定极限，采用串补、可控串补可使系统稳定极限大幅度提高，从而提高了线路的输电统稳定极限大幅度提高，从而提高了线路的输电能力交流输电系统的串联补偿技术作为较成熟能力交流输电系统的串联补偿技术作为较成熟的提高线路输电能力的措施在远距离、大容量输的提高线路输电能力的措施在远距离、大容量输电系统中有着很好的应用前景，目前已经在世界电系统中有着很好的应用前景，目前已经在世界各国电力系统中得到了广泛的应用前苏联第一各国电力系统中得到了广泛的应用前苏联第一条条400kV线路，北美西部线路，北美西部500kV电网等都采用了电网等都采用了串联补偿技术。

串联补偿技术一、串联补偿技发展及应用概况一、串联补偿技发展及应用概况 90年代以后，随着电力电子技术的发展，在常规年代以后，随着电力电子技术的发展，在常规串补技术偿技术的基础上又发展了可控串补技术串补技术偿技术的基础上又发展了可控串补技术如美国、瑞典、加拿大和巴西等国都采用串联补如美国、瑞典、加拿大和巴西等国都采用串联补偿技术偿技术来提高线路输电能力、降低工程投资目来提高线路输电能力、降低工程投资目前世界上安装的串补装置越来越多固定串补应前世界上安装的串补装置越来越多固定串补应用系统的最高交流电压是用系统的最高交流电压是765765千伏，可控串补应用千伏，可控串补应用系统的最高交流电压是系统的最高交流电压是500500千伏 根据我国一次能源分布格局和超高压输电系根据我国一次能源分布格局和超高压输电系统的发展趋势，串补技术将会在我国电力系统中统的发展趋势，串补技术将会在我国电力系统中得到更加广泛的应用我国于得到更加广泛的应用我国于19661966年曾经在新年曾经在新杭杭( (新安江至杭州、上海新安江至杭州、上海) )线建成了国内第一套线建成了国内第一套一、串联补偿技发展及应用概况一、串联补偿技发展及应用概况 220kV220kV串补装置，串补装置，19721972年在刘天关线年在刘天关线( (刘家峡至天刘家峡至天水、关中水、关中) )建成了两套建成了两套330kV330kV的串补装置。

由于当的串补装置由于当时的设备制造水平所限，串补装置故障频繁，可时的设备制造水平所限，串补装置故障频繁，可 靠性和可靠性和可用率均很低，基本上无法正常运行，在用率均很低，基本上无法正常运行，在加上系统条件变化，致使这些装置停运多年，大加上系统条件变化，致使这些装置停运多年，大部分已经被拆除近年来，随着我国电网的发展，部分已经被拆除近年来，随着我国电网的发展，串联补偿技术又受到各方重视目前一些大区电串联补偿技术又受到各方重视目前一些大区电网都规划和建设了一些串联补偿工程项目网都规划和建设了一些串联补偿工程项目一、串联补偿技发展及应用概况一、串联补偿技发展及应用概况串联电容补偿技术是在输电串联电容补偿技术是在输电线路中串入电容器组，利用线路中串入电容器组，利用电容器容抗抵消部分输电线电容器容抗抵消部分输电线路感抗，从而减小线路的等路感抗，从而减小线路的等值电抗，在高压远距离输电值电抗，在高压远距离输电线路上，其相当于缩短线路线路上，其相当于缩短线路的电气距离，从而提高了线的电气距离，从而提高了线路的稳定极限和输送能力路的稳定极限和输送能力图图1 1 串联补偿装置的接线示意图串联补偿装置的接线示意图二、串联补偿的基本原理二、串联补偿的基本原理 长距离超高压线路的功率传输能力，通常由发电机或电源并列运行的稳定性决定。

对简单的两机系统，假设电源内阻抗为零，对于没加装串补装置的常规的输电线路，在忽略其电阻的情况下，线路输送功率可用下式表达：二、串联补偿的基本原理式中：式中： 和和 线路首末端电压线路首末端电压 线路极限输送功率，即线路静态稳定极限；线路极限输送功率，即线路静态稳定极限； 线路电抗；线路电抗； 线路首末端电压相角差；线路首末端电压相角差； 与输电线路的长度成正比，输电线路越长，与输电线路的长度成正比，输电线路越长， 越越大，从而线路的输送功率越少装设容抗为大，从而线路的输送功率越少装设容抗为 的串补电容器组后，线路的输送功率为：的串补电容器组后，线路的输送功率为： 二、串联补偿的基本原理输送功率极限如图输送功率极限如图2 2所示：所示：二、串联补偿的基本原理图图 2 2 所以，在相同的功角 下，输电线路的输送能力增加了，串联电容器的作用相当于缩短了线路的电气距离增加的输送功率倍数为： 式中 ，通常称为串联补偿度二、串联补偿的基本原理 提高电力系统的稳定性，增加系统输送能提高电力系统的稳定性，增加系统输送能力串联电容器的容抗抵消掉线路部分感抗，相力串联电容器的容抗抵消掉线路部分感抗，相当于缩短了线路的电气距离，同时使线路两端电当于缩短了线路的电气距离，同时使线路两端电压的相角差变小，抗干扰裕度增大，从而提高了压的相角差变小，抗干扰裕度增大，从而提高了线路输电能力，提高了系统稳定水平。

线路输电能力，提高了系统稳定水平 改善系统的运行电压和无功平衡条件，在改善系统的运行电压和无功平衡条件，在配电网中主要用于补偿线路的感性压降，改善电配电网中主要用于补偿线路的感性压降，改善电压质量 串联电容器所产生的无功与通过电容电流的串联电容器所产生的无功与通过电容电流的平方成正比，即串联电容对改善系统运行电压和平方成正比，即串联电容对改善系统运行电压和三、串联补偿装置的作用串联补偿装置的作用无功平衡条件具有自适应性与并联补偿装置相比无功平衡条件具有自适应性与并联补偿装置相比若提高线路末端电压，以采取串联电容补偿装置较若提高线路末端电压，以采取串联电容补偿装置较经济；若提高系统电压水平或减少线路有功损耗，经济；若提高系统电压水平或减少线路有功损耗，以选用并联电容补偿装置较宜以选用并联电容补偿装置较宜 合理分配并联线路或环网中的潮流分布串合理分配并联线路或环网中的潮流分布串补电容相当于缩短了线路的电气距离，在由不同导补电容相当于缩短了线路的电气距离，在由不同导线截面和不同电压等级线路经变压器组成的电网中，线截面和不同电压等级线路经变压器组成的电网中，经优化后可使潮流分布合理，有利于减少线路有功经优化后可使潮流分布合理，有利于减少线路有功损耗。

损耗 三、串联补偿装置的作用串联补偿装置的作用 降低网损降低网损 由于线路损耗主要由线路电阻造成，在一定由于线路损耗主要由线路电阻造成，在一定情况下，串联电容减小无功电流，抬高运行电压，情况下，串联电容减小无功电流，抬高运行电压，从而减少网损从而减少网损 经济经济 串补技术在远距离、大容量输电中的应用，串补技术在远距离、大容量输电中的应用，可减少输电线路回路数，从而节省投资由于串可减少输电线路回路数，从而节省投资由于串补技术性能优越，投资省，见效快，所以串补技补技术性能优越，投资省，见效快，所以串补技术在电力系统，特别是大容量、远距离输电系统术在电力系统，特别是大容量、远距离输电系统中得到广泛的应用中得到广泛的应用三、串联补偿装置的作用串联补偿装置的作用四、串联补偿装置的基本结构串联补偿装置的基本结构 串联电容补偿装置由电容串联电容补偿装置由电容器组、金属氧化物变阻器器组、金属氧化物变阻器(MOV)(MOV)、放电间隙、阻尼电、放电间隙、阻尼电抗、旁路开关、绝缘平台、抗、旁路开关、绝缘平台、保护和控制系统组成保保护和控制系统组成保护电容器的设备是护电容器的设备是MOVMOV、旁、旁路间隙及旁路断路器。

该路间隙及旁路断路器该串补装置的基本接线如图串补装置的基本接线如图1 1所示 图图 1 14.14.1串联电容器的主要技术参数：串联电容器的主要技术参数：补偿度（补偿度（% %）：）： 补偿电容量（补偿电容量（ ）：）： 容抗值（容抗值（）：）： 额定电流有效值额定电流有效值(kA)(kA)：额定电压有效值额定电压有效值(kV(kV，RMS)RMS)：单相额定容量单相额定容量(Mvar/(Mvar/相相) )：每回额定容量每回额定容量(Mvar/3(Mvar/3相相) )：四、串联补偿装置的基本结构串联补偿装置的基本结构 4.2 4.2金属氧化物变阻器金属氧化物变阻器(MOV)(MOV)： 串补装置串联路中运行，其电压会随着串补装置串联路中运行，其电压会随着线路电流的变化而产生很大的变化，运行工况十线路电流的变化而产生很大的变化，运行工况十分复杂主要表现在：分复杂主要表现在： 在系统故障在系统故障N-1N-1运行时，串补装置会承受过载运行时，串补装置会承受过载电流并承受过载电压在系统振荡、摇摆及事故电流并承受过载电压在系统振荡、摇摆及事故情况下串补装置会出现严重过电压在系统发生情况下串补装置会出现严重过电压。

在系统发生接地故障情况下，串补装置会突然承受线路对地接地故障情况下，串补装置会突然承受线路对地的工频过电压串补装置的工频过电压水平可以的工频过电压串补装置的工频过电压水平可以按照下式计算：按照下式计算： 四、串联补偿装置的基本结构串联补偿装置的基本结构 其中：其中： 是电容器组端电压，也即是串补装置所承受是电容器组端电压，也即是串补装置所承受的电压，的电压， 是流过电容器组的电流，是流过电容器组的电流， 是电容器组的等值电抗，是电容器组的等值电抗，四、串联补偿装置的基本结构串联补偿装置的基本结构 故障的分类与定义故障的分类与定义 ： 根据故障发生的位置不同，可以将故障划分根据故障发生的位置不同，可以将故障划分为区内故障和区外故障，其定义如下：为区内故障和区外故障，其定义如下： 区内故障：串补所路两侧断路器之间发区内故障：串补所路两侧断路器之间发生的故障称为区内故障生的故障称为区内故障 区外故障：串补所路以外的任何地方出区外故障：串补所路以外的任何地方出现的故障称为区外故障现的故障称为区外故障 当串补所路上出现比较大的故障电流时，当串补所路上出现比较大的故障电流时，串联补偿电容器上将出现较高的过电压，过电压串联补偿电容器上将出现较高的过电压，过电压保护设备动作，将故障电流分流从而保护电容器保护设备动作，将故障电流分流从而保护电容器组的安全。

组的安全四、串联补偿装置的基本结构串联补偿装置的基本结构 MOV MOV（金属氧化物变阻器）具有非常优异的非（金属氧化物变阻器）具有非常优异的非线性伏安特性，路故障电容器组过电压情况线性伏安特性，路故障电容器组过电压情况下，下，MOVMOV会导通，将电容器电压限制在设计水平以会导通，将电容器电压限制在设计水平以内，保护电容器组的安全运行内，保护电容器组的安全运行MOVMOV电流增加的同电流增加的同时，将吸收一定的能量，温度会上升为了保证时，将吸收一定的能量，温度会上升为了保证MOVMOV能够安全运行，能够安全运行，MOVMOV的允许能耗应大于故障时的允许能耗应大于故障时MOVMOV可能吸收的最大能耗区内故障时，故障电流可能吸收的最大能耗区内故障时，故障电流往往很大，在很短时间内，往往很大，在很短时间内，MOVMOV会吸收很多的能量，会吸收很多的能量，在进行串补装置设计时，在进行串补装置设计时， MOVMOV的设计热容量有限的设计热容量有限为了避免为了避免MOVMOV吸收的能量过高，超过额定热吸收的能量过高，超过额定热四、串联补偿装置的基本结构串联补偿装置的基本结构 容量而。