第二节 串联补偿的效益

一、系统运行效益

与并联补偿相比，串联补偿有许多显著的优点，串联阻抗过大会造成一系列系统问题，如可能导致电压跌落、同步电机不稳定及电压扰动和不稳定。串联电抗问题总可以通过增加新线路来解决，但投资太大。很多情况下，以上问题都可以通过并联补偿解决。然而，并联补偿并非总能从根本上解决问题，而且这种解决方法可能只是暂时的或不适当的。很多情况下，加串联补偿是更好的解决方法，它能从根本上解决无串联补偿电路效率低下的问题。

因为需要的补偿容量随系统负荷改变，所以并联补偿通常是投切式的。这增加了并联补偿装置的成本和复杂性，也增加了保证系统正确持续运行的维护要求。串联补偿则随系统负荷的变化自动调节无功输出，减少或者消除了高成本的补偿系统的投切设备。限压器保护的串联电容器也几乎无需维护，某些大容量、新式电容器组的运行人员指出，装置实际上是免维护的。多数情况下，周期性检查就足以保证设备持续可靠运行，因为无控制串联电容器只偶尔需要投切，所以开关无需经常维护。此外，串联补偿的响应速度比可控并联补偿快。后者几乎总是需要某种形式的主动控制装置，以提供多种多样的系统条件下所需的响应。而串联补偿则不受开关操作时间和控制系统滞后等延时的影响，而这些滞后对控制装置来说则是固有的。

串联电容器组的操作要求也非常少，因为大部分串联电容器组在正常运行状态下无需运行人员的干预。虽然如此，在控制潮流、避免次同步谐振以及降低线路插入暂态时，还是需要操作串联电容器。

二、优化输送功率

回路最优串联阻抗是回路所连接系统的函数，很难设计出具有这些最优特性的输电线路。然而加装串联补偿的线路可以具有近似的最优电抗，从而可以改善系统性能并优化网损，如果所有线路都遵循这一原则，系统将会一直运行在接近最优的状态。

改变负荷状态会影响电网特性，并联补偿在优化此电网特性时是有用的。对于很多系统状态，这种补偿方式可以有效保持要求的系统电压水平。然而，并联补偿对电网的转移电抗没有影响，甚至允许调整系统适应非最优网络。只有通过改变网络的纵向结构才能真正实现最优化。串联补偿在电网调节中能够发挥重要的作用，从而使其接近最优系统。

三、改善稳定性

一些电力系统受稳定性限制，这种系统的负荷中心与发电厂之间通常距离很远。串联补偿是改善这些系统稳定性的一种方法，串联补偿有效地减小了长距离线路的电抗，由于

提高了同步功率及阻尼功率，从而允许输送更大的功率。即使是互联非常紧密的系统也发生过电压稳定问题，表现为电压振荡或电压完全崩溃。串联补偿也可以有效地解决这些问题。

由于减小了输电线路的串联阻抗，所以串联电容器对加强电力系统稳定性非常有效。在给定的电压相角差下输送功率更大，提高了稳定性。串联电容器也为系统提供了重要的无功支持，这一无功源能对以输送潮流度量的系统需求作出响应。

四、实现长距离输电

同一电压等级下，使用串联补偿的输电线路比未补偿线路输送距离更远。输电的实际限制是1/4波长线路。1/4波长线路的长度与单位长度相移成反比。加装串联补偿减小了总体单位长度相移，从而可以使用更长的线路。

五、控制地磁感应电流

太阳活动高峰期，地磁感应电流（GIC）对北半球电力系统有非常明显的影响。太阳活动高峰的循环周期大约是11年。迄今为止最明显的事件发生在1989年3月13日，导致整个电力系统全部停电，损失负荷21000MW。对电力系统特性的影响主要是由于变压器饱和，导致电压降低或发生畸变。

地磁感应电流流经土壤和接地的变压器等设备，这些电流频率很低，范围在0.0008～0.006Hz之间。因此，这些电流可以认为是极低频零序电流，其效应是使中性点接地变压器饱和，其通路流过的实质上是直流电流。因为许多超高压输电系统中变压器是中性点接地星形连接，从而为地磁感应电流通过变压器提供了通路。变压器饱和引起很大的半周期励磁电流，由于杂散磁通导致内部局部过热以及过量吸收感性无功，并产生大量奇次谐波和偶次谐波。很明显，如果输电线加装了串联电容器，就会阻断线路电流中的地磁感应电流。对于经常受较大地磁感应电流影响的地区，这是很重要的。这可能还不是输电线路使用串联补偿的充分理由，但它是决策的重要因素。