串联补偿电容器在超高压输电体系中的运用

　　设备( 以下简称“ 串补设备”)来进步体系的安稳运送容量，改进线条线 条线路的功率，既进步了传输功率又节省了出资。徐州供电公司500kv 三堡变电站装设的串补设备完成了进步长线路的安稳运送容量，在华东电网“北电南送”输电网络中发挥了重要效果。

　　式中,U1、U2为线路两头的电源电压;为线路两头的电源电压的相角差;XL为线/XL为线路的极限运送功率(静态安稳极限)。当线路中设备有串补电容器后，线路的安稳运送功率为

　　在同一个相角差(相同)的条件下，将装有串补电容器前后的安稳运送功率进行比较：Ke=Xe/XL为补偿度。在500kv超高压输电线路工程中，若补偿度设为40%，则每条输电线路设备串补电容器后的安稳运送功率与设备前的安稳运送功率之比为1.67倍。即设备了2 套串补设备后相当于添加了一条输电线 根本接线方法

　　串联电容补偿设备由电容器组、金属氧化物变阻器(MOV)、放电空隙、阻尼电抗、旁路开关、绝缘渠道、维护和操控体系组成。串补设备选用的是固定式设备，其维护电容器的设备是MOV、分路空隙及旁路断路器。该串补设备的根本接线所示。

　　串补用的电容器一般有2 种：外熔丝电容器及内熔丝电容器。内熔丝电容器是每相电容器组由320台电容器单元组成。该电容器是油浸全膜电容器，实践规划的电场强度为170V/um。电容器组的维护水平为2.3pu，维护电压为230。

　　外熔丝电容器是熔丝设备设备在电容器单元的外部。IEC规范规则外熔丝的熔断电流应是所维护的电容器额定电流的1.43倍以上，一般取1.5倍。作为串补用的电容器还需要考虑电容器组两头短路放电时熔丝不被熔断，否则在体系产生毛病而串补电容器组退出运转时，旁路空隙或分路开关旁路电容器组时会使电容器组的外熔丝动作。

　　选用外熔丝的电容器，当产生毛病熔丝熔断后，熔丝管会下跌下来，巡视人员比较简单发现。但也有缺点，如电容器一般有许多的电容器元件依照必定的规则串并联而成，当其间某个元件被击穿后，与之相关联的并联组会被短路，电容器单元的电容量就会添加，此刻该电容器单元仍能作业;作业电流会流过毛病电容器元件的毛病点使毛病扩展，最终使整个电容器单元产生毛病，熔丝动作并使毛病电容器单元退出运转。若此进程比较长，毛病元件的毛病点在电流的效果下会不断地产生气体，就有或许使电容器鼓肚子乃至外壳决裂，使整个电容器单元退出运转后会形成电容器组丢失较大的容量以及在其他健康的电容器单元上的过电压较高级不良后果。

　　因为电容器单元的熔丝被熔断后的康复电压较高，熔丝的制作相对比较困难。选用内熔丝的电容器的熔丝设备在电容器的内部，每个电容器元件都有相应的熔丝。当某个电容器元件产生毛病时，仅仅该电容器元件的熔丝熔断，切除该电容器元件。毛病电容器元件被切除后，该电容器单元依然可以正常运转。丢失的电容器容量较小，按电容器组规划比如，电容器单元只丢失1/52 的容量。运转经历标明，内熔丝电容器单元中单个元件的损坏，不会进一步扩展元件的毛病。这是因为元件的额定电流较小，熔丝被熔断时的康复电压较低，熔丝动作速度相对较快，熔断的副产物不多，不会对单元中其他元件的运转形成损害.选用内熔丝电容器组的首要缺点：A.内熔丝不维护电容器单元的端子与其外壳之间的毛病，若产生这类毛病，就需要靠电容器组不平衡维护来旁通电容器组。实践的经历标明这类毛病产生的概率是十分低的。B.电容器元件或电容器单元产生毛病时，不能直观到，有必要用专用的仪器定时进行丈量才干发现。因为元件的毛病是随机散布在各个电容器单元中，因而该电容器元件的毛病概率十分低。

　　当部分电容器元件产生毛病退出运转后，无缺的电容器元件上的电压会有必定的升高。当过电压达5%时就应该宣布告警信号;达10%时就应通过必定的延时永久旁通电容器组( 见图1)。实践运转中，丈量电容器组的每个单元上的过电压是很困难的，一般选用丈量不平衡电流的方法来完成电容器单元的过电压维护。表3中损坏的元件数量指的是呈现在一个电容器单元中的同一个并联组中的元件数，其他的电容器单元及有缺点的电容器单元中其他的并联组均无元件损坏。很显然，同一个并联组呈现多元件损坏的概率十分低。当毛病的电容器元件散布在不同的电容器单元或在同一单元仅在不同的并联组中时，单元或元件上的过电压要低得多。当不平衡电流到达1.35A 时宣布报警信号;不平衡电流到达1.50A时宣布旁通指令;13个元件损坏意味着一个单元退出运转。电容器的毛病概率( 经历数据)：,30年电容器元件的总毛病率为2%，依照2组串补的电容器单元数量核算，,30年损坏的元件为1996.8 个;均匀到电容器单元上，每单元只需1.04 个。可见毛病率是很低的。再考虑到毛病元件的随机散布，在实践运转中电容器阻的不平衡维护是不会动作的。只需当电容器单元的套管闪络时，电容器组不平衡维护才有或许动作。

　　除了因部分电容器单元损坏撤退出运转会使健全的电容器单元过电压外，当电容器组流过的电流超越额定电流时，也会导致电容器单元过电压。电容器组是否过负荷是依据丈量到的线路电流是否超越额定电流来判别的;线路电流超越额定电流时电容器组过负荷维护的定时器发动计时，当计时器累计时刻超越定值时便发动暂时旁通电容器组;若电容器组频频过负荷则永久旁通电容器组。

　　MOV的效果是约束呈现在电容器组上的过电压，维护电容器组。当区外毛病产生时，MOV会吸收悉数能量，维护电容器组;区外毛病消失后，电容器组可主动投入。区内产生毛病时，放电空隙被击穿前MOV约束电容器组上的电压。放电空隙经1ms被击穿后，旁通MOV和电容器组，使MOV不再吸收能量，电容器组两头的电压挨近零。当区内产生毛病时，区内毛病的电流较大，MOV 吸收能量的速度很快，流过MOV的大电流会使电容器组两头的电压也较高。选用触发空隙约束呈现在电容器组上的过电压，下降所需MOV的能量吸收才能，还能改进体系阻尼次同期振动的才能。

　　当体系中产生区外毛病时，为进步体系的安稳运送容量，串补设备仍应处在运转情况。此刻，MOV中会流过部分毛病电流而吸收能量。毛病电流越大MOV吸收的能量也越大;毛病持续时刻越长，MOV 吸收的能量也越大。区内产生毛病时，毛病电流较大，流过MOV的电流也较大。假如毛病持续时刻(MOV流过电流的时刻)与区外产生毛病时相同，MOV吸收的能量会比区外产生毛病时大得多。为了下降MOV的吸收能量，触发空隙应及时动作，分路电容器组和MOV，使毛病电流不再流过电容器组和)MOV，因而要求空隙应在区内毛病产生后1ms内旁通MOV及电容器组。

　　为防止MOV 过负荷导致设备损坏，MOV一般设有过负荷维护和短路毛病维护，MOV过负荷维护是用于串补线路产生内部毛病时快速旁通电容器组和MOV。它有3 种发动方法：大电流流过MOV 时;MOV吸收能量的速度超越某必定值时;MOV 的温度或MOV吸收能量超越某必定值时。一般，当串补线路的区外产生短路毛病时，流过MOV的电流较小，分路空隙和旁路断路器都不动作，MOV应可以接受所吸收的能量。发动MOV 过负荷维护的电流应大于串补线路的区外产生短路毛病时流过MOV 的电流并留有必定的裕度。MOV过负荷维护的功用首要有：(由大电流发动)完成三相旁通;(由大de/dt发动)完成三相旁通;(由高温发动)完成三相旁通。

　　依据设置条件，渠道上的触发空隙的操控单元就会接受操控信号，操控单元会宣布一个高压脉冲送到三球隙设备的焚烧球隙，使焚烧球隙被击穿而导通;焚烧球隙击穿导通产生的小电弧，在分压器分得的电容器上电压的1/4电压的效果下引发焚烧触发空隙的导通;焚烧触发空隙的电压升高，导致准确触发空隙被击穿;焚烧和准确触发空隙导通后，串联电容器组的电压就施加在上部的主空隙上使其被击穿导通;主空隙上部空隙导通后，因为串联在触发空隙回路中的限流电阻的效果，串联电容器组的电压就转过来施加在主空隙下部，然后完成了整个空隙被击穿而导通。为了确保三球隙设备能可靠地被击穿导通，应选用双套触发信号回路。

　　中产生任何类型毛病时，只需没有触发信号，焚烧三球隙就不应该动作。为到达此要求，球隙的放电电压有必要高于电容器组或许呈现的最高电压下焚烧三球隙所分得的电压。依据SIEMNENS厂商供给其焚烧三球隙的放电电压与空隙间隔的联系曲线)，按体系的实践情况进行整定，一般焚烧三球隙放电电压应比最高电压下焚烧三球隙所分得的电压高10~15%。触发空隙应能接受40KA 的短路电流100ms,10次，40kA的短路电流500ms,1次;或放电25次无须检修，触发空隙能接受100kA 动安稳电流+容器组放电电流而不产生变形或损坏。

　　旁路断路器是用来投入或退出串联电容器组的。它的另一个效果是：当体系产生区内毛病时，为了维护MOV不至于因过负荷而损坏，旁路空隙会在很短的时刻内被击穿。因为旁路空隙是没有灭弧才能的非自灭弧型空隙，只能用旁路断路器短路空隙使其灭弧。旁路断路器只用于投入或退出串联电容器组，并不需要开断短路电流，所以不要求断路器具有很大的开断容量。其最大开断电流是输电线串补设备操作操控

　　(2/WINCC微机正常应在“串补操作及监控体系”下运转，不得随意替换体系。在运转进程中，运转人员应常常巡视电源情况，发现问题及时处理。假如电源毛病不能及时修正应立即报告。(3发现/WINCC微机有毛病，值班员应及时报告工区。

　　(6)补的操作应严厉依照顺控操作逻辑，不得私行更改操作逻辑或免除闭锁。如发现逻辑闭锁回路有问题，应及时报告。

　　(9串补网门封闭之前，应查看每相串补渠道上及网门内无作业人员，渠道小门应封闭，且三相爬梯确已放下并上锁。

　　设备的运转实践，完成了进步长线路的安稳运送容量，改进了并联线路之间的负荷分配，下降了线路损耗，有用地进步了电压质量。对这套串联补偿设备完成了有用的操作与操控，它的运用具有显着的经济效益和社会效益。可是因为

　　线路运用串联补偿设备为数不多，运转经历、检修经历不成熟，因而若设备中挑选带部分可控串联补偿方法，对体系产生毛病后消除振动更为有利。