6.5 串补对电磁暂态特性的影响

特高压串联补偿装置是串联在特高压交流输电线路当中的容性无功补偿装置，可以用来降低长输电线路感性阻抗，同时提高输电线路利用率、增加电力系统稳定极限和输送能力。但是，在特高压线路上安装串补装置以后，有可能会对单相重合闸过程中的潜供电流、线路工频过电压以及操作过电压等电磁暂态特性产生一些影响。本节主要对采用串补后系统电磁暂态特性的变化进行讨论。

6.5.1 串补装置的构成

特高压串补装置主要由串联电容器、保护用的金属氧化物限压器（MOV）、阻尼回路装置、可触发火花间隙以及旁路开关组成，如图6-69所示[20]。MOV是限制电容器电压的主保护；火花间隙是MOV和电容器的后备保护；旁路开关是系统检修、调度的必要装置，同时也为火花间隙及去游离提供必要条件；阻尼回路装置用于限制电容器放电电流，防止电容器、间隙、旁路开关在放电过程中损坏。

图6-69 串补装置示意图

6.5.2 串补对合闸操作过电压的影响

合闸操作过电压的大小与串补在线路中的位置、布置方式以及串补度密切相关。对于一般的特高压线路，在线路中加装串联补偿电容器可以降低操作过电压，尤其对空载线路合闸过电压的限制有较好的效果。同时，串联补偿电容器的位置越靠近线路首段，补偿度越大，限压效果越好[21]。但是，合闸操作可能会对串补电容器造成冲击，影响串补寿命。

6.5.3 串补对工频过电压的影响

特高压线路装设了串补装置会对工频过电压产生两方面的影响。一方面，在相同的输送潮流下，送电端电压与无串补时相比有所降低，有利于降低工频过电压；另一方面，由于串补装置在补偿线路的正序电抗之后，造成了接地系数X0/X1增加，又会使单相接地甩负荷引起的工频过电压升高[17]。

以长度为400km、补偿度为85%、输送功率为3000MW的特高压双端电源输电线路（如图6-53）为例，当线路未加装串补时，线路工频过电压为1.277p.u.，当线路加装了40%的串补后，线路工频过电压为1.356p.u.，加装串补后工频过电压较未加装串补的线路高0.079p.u.。结果表明，对于该条线路，串补造成工频过电压升高的程度要大于串补造成工频过电压降低的程度，从而使得最终工频过电压值升高。

6.5.4 串补对潜供电流的影响

线路发生单相接地故障时，线路两端故障相的断路器相继跳开。由于健全相的静电耦合和电磁耦合，弧道中仍将流过一定的感应电流，该电流即为潜供电流。对于装设了串联补偿装置的特高压输电线路，当线路中间某处发生了单相接地故障时，若流过串补的短路电流较小，MOV电流和能耗均比较小，此时串补火花间隙和旁路开关均不动作，串补未被旁路，串补电容器上的残余电荷通过由串补、高压电抗器、短路点弧道电阻组成的振荡回路放电，如图6-70所示[20]。该回路的振荡频率通常为几赫兹，远低于工作频率，故障点潜供电流幅值可达几十到几百安培，衰减慢、过零点次数减少，延长了潜供电弧的熄灭时间，对单相重合闸极为不利。

图6-70 串补系统单相接地时的低频振荡回路示意图

仍以长度为400km、补偿度为85%、输送功率为3000MW的特高压双端电源输电线路（如图6-53）为例。当线路加装串补时，潜供电流的波形如下图6-71所示。仿真结果表明，当该线路一侧发生单相接地故障时，潜供电流波形是一个低频、衰减的放电电流，频率约为7.3 Hz，该低频分量的存在使得潜供电流的过零次数减小，对潜供电流的自熄极为不利。断路器分闸0.5s后，电流幅值仍非常高，将使得潜供电流难以熄灭。如单相接地后旁路开关动作使得串联电容短接，潜供电流将无此低频放电分量，潜供电流更容易自熄。

图6-71 单相重合闸过程中的潜供电流暂态过程波形

6.5.5 串补与断路器的联动

实际上，在实际的运行与操作中，为减小合空线操作对串补电容器的冲击，在合闸操作前，一般要求串补旁路开关闭合，将串补旁路；线路发生单相接地故障的重合闸过程中，为了加速潜供电流暂态分量的衰减，一般采取线路断路器和串补快速旁路联动的措施，将故障相串补旁路[20]。因此，在采取串补与断路器的联动操作后，特高压线路装设的串补装置对线路合闸、重合闸操作过电压影响不大；对潜供电流的影响也不大。