串联补偿电容器在超高压输电系统中的应用

　　除了因部分电容器单元损坏后退出运行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过额定电流时，也会导致电容器单元过电压。电容器组是否过负荷是根据测量到的线路电流是否超过额定电流来判断的；线路电流超过额定电流时电容器组过负荷保护的定时器启动计时，当计时器累计时间超过定值时便启动暂时旁通电容器组；若电容器组频繁过负荷则永久旁通电容器组。

       3金属氧化物可变电阻(MOV)

　　当带串联补偿装置的线路发生故障时，系统短路电流要流过串联电容器组。当流过的稳态短路的电流为

　　20KV时，电容器上的稳态电压的有效值高达600KV.故必须采取适当的措施来限制电容器组上的电压。

　　3.1MOV的作用

　　MOV的作用是限制出现在电容器组上的过电压，保护电容器组。当区外故障发生时，MOV会吸收全部能量，保护电容器组；区外故障消失后，电容器组可自动投入。区内发生故障时，放电间隙被击穿前MOV限制电容器组上的电压。放电间隙经1ms被击穿后，旁通MOV和电容器组，使MOV不再吸收能量，电容器组两端的电压接近零。当区内发生故障时，区内故障的电流较大，MOV吸收能量的速度很快，流过MOV的大电流会使电容器组两端的电压也较高。采用触发间隙限制出现在电容器组上的过电压，降低所需MOV的能量吸收能力，还能改善系统阻尼次同期振荡的能力。

　　3.2系统发生故障时MOV的工况

　　当系统中发生区外故障时，为提高系统的稳定输送容量，串补装置仍应处在运行状态。此时，MOV中会流过部分故障电流而吸收能量。故障电流越大MOV吸收的能量也越大；故障持续时间越长，MOV吸收的能量也越大。区内发生故障时，故障电流较大，流过MOV的电流也较大。如果故障持续时间(MOV流过电流的时间)与区外发生故障时相同，MOV吸收的能量会比区外发生故障时大得多。为了降低MOV的吸收能量，触发间隙应及时动作，分路电容器组和MOV，使故障电流不再流过电容器组和)MOV，因此要求间隙应在区内故障发生后1ms内旁通MOV及电容器组。

　　3.3MOV启动方式

　　为避免MOV过负荷导致设备损坏，MOV通常设有过负荷保护和短路故障保护，MOV过负荷保护是用于串补线路发生内部故障时快速旁通电容器组和MOV。它有3种启动方式：大电流流过MOV时；MOV吸收能量的速度超过某一定值时；MOV的温度或MOV吸收能量超过某一定值时。通常，当串补线路的区外发生短路故障时，流过MOV的电流较小，分路间隙和旁路断路器都不动作，MOV应能够承受所吸收的能量。启动MOV过负荷保护的电流应大于串补线路的区外发生短路故障时流过MOV的电流并留有一定的裕度。MOV过负荷保护的功能主要有：(由大电流启动)实现三相旁通；(由大de/dt启动)实现三相旁通；(由高温启动)实现三相旁通。

　　4触发间隙

　　串补装置用的触发间隙都是非自熄灭型的，间隙本身没有很强的灭弧能力，其电弧要在旁路开关合上或线路开关跳闸后才能熄灭。其主要功能是：在一定的条件下迅速被击穿以旁路电容器组和MOV，防止MOV过热而损坏，也可保护电容器组免受过电压的损害。分析图如图3所示。

　   4.1间隙动作过程

　　根据设置条件，平台上的触发间隙的控制单元就会接受控制信号，控制单元会发出一个高压脉冲送到三球隙装置的点火球隙，使点火球隙被击穿而导通；点火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电压的作用下引发点火触发间隙的导通；点火触发间隙的电压升高，导致精确触发间隙被击穿；点火和精确触发间隙导通后，串联电容器组的电压就施加在上部的主间隙上使其被击穿导通；主间隙上部间隙导通后，由于串联在触发间隙回路中的限流电阻的作用，串联电容器组的电压就转过来施加在主间隙下部，从而完成了整个间隙被击穿而导通。为了保证三球隙装置能可靠地被击穿导通，应采用双套触发信号回路。

　　4.2放电电压与间隙距离的关系

　　在装有串补装置的输电系统中发生任何类型故障时，只要没有触发信号，点火三球隙就不应该动作。为达到此要求，球隙的放电电压必须高于电容器组可能出现的最高电压下点火三球隙所分得的电压。根据SIEMNENS厂商提供其点火三球隙的放电电压与间隙距离的关系曲线(见图4)，按系统的实际情况进行整定，通常点火三球隙放电电压应比最高电压下点火三球隙所分得的电压高10~15%。触发间隙应能承受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，触发间隙能承受100kA动稳定电流+容器组放电电流而不发生变形或损坏。

　　5旁路断路器

　　旁路断路器是用来投入或退出串联电容器组的。它的另一个作用是：当系统发生区内故障时，为了保护MOV不至于因过负荷而损坏，旁路间隙会在很短的时间内被击穿。由于旁路间隙是没有灭弧能力的非自灭弧型间隙，只能用旁路断路器短路间隙使其灭弧。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路的负荷电流。

       6串补装置操作控制

　　6.1装置运行操作的注意事项

　　(1串补操作及监控微机(WINCC)不得擅自退出运行。

　　(2/WINCC微机正常应在“串补操作及监控系统”下运行，不得随意更换系统。在运行过程中，运行人员应经常巡视电源状况，发现问题及时处理。如果电源故障不能及时修复应立即汇报。

　　(3发现/WINCC微机有故障，值班员应及时汇报工区。

　　(4严禁在串补WINCC操作微机上使用软盘、光盘，不准拷取WINCC微机内系统软件。

　　(5禁止在串补操作/WINCC微机上进行一切与串补操作无关的操作。

　　(6)补的操作应严格按照顺控操作逻辑，不得擅自更改操作逻辑或解除闭锁。如发现逻辑闭锁回路有问题，应及时汇报。

　　(7在/WINCC上进行操作，应严格执行倒闸操作制度。

　　(8当串补装置改检修且有人工作时，必须拉开串补地刀和刀闸的操作电源。

　　(9串补网门关闭之前，应检查每相串补平台上及网门内无工作人员，平台小门应关闭，且三相爬梯确已放下并上锁。

　　7结论

　　通过500KV安装串联补偿装置的运行实践，实现了提高长线路的稳定输送容量，改善了并联线路之间的负荷分配，降低了线路损耗，有效地提高了电压质量。对这套串联补偿装置实现了有效的操作与控制，它的使用具有明显的经济效益和社会效益。但是由于超高压线路使用串联补偿装置为数不多，运行经验、检修经验不成熟，因此若装置中选择带部分可控串联补偿方式，对系统发生故障后消除振荡更为有益。