固定高抗补偿线路电容的工作原理与应用研究

加装并联高抗补偿线路电容可有效限制工频过电压。在苏联和中国已建成特高压输电线路上，均采用固定高抗对工频过电压进行限制。

高抗补偿的研究主要包括补偿度和补偿方式的确定。高抗补偿度越高，对工频过电压的限制效果越好。特高压输电线路充电功率大，尤其是长距离特高压线路，需加装较高补偿度的高抗进行补偿。但是，为避免给正常运行时的无功平衡和电压控制造成困难、防止发生非全相运行谐振过电压，高抗补偿度不宜过高。在特高压电网建设初期，一般考虑将高抗的补偿度控制在80%～90%[1]，在电网比较坚强的地区或者比较短的特高压线路，补偿度可以适当降低。

在补偿度一定的情况下，补偿方式对特高压工频过电压有较大影响。根据补偿点数量不同，可分为单端补偿、两端补偿以及分段多点补偿[14]。下面分别对三种补偿方式的工频过电压限制效果进行研究。

4.6.1.1　单端补偿

对于任意一条线路，通过功率流向可以将线路两端区分为送端和受端。故单端补偿一般就有两种情况，即高抗分别加装在线路送端或受端。

1）送端补偿

送端补偿线路如图4-29所示，图中功率从P端送至Q端。对长度为100km至300km、送端补偿方式的线路进行研究，考虑一般电源情况（两端电源阻抗特性相同），计算各补偿度下单相接地后送受端甩负荷的工频过电压，结果如图4-30所示。

图4-29　送端补偿线路示意图

从图4-30中可以看出：

图4-30　送端补偿线路单相接地甩负荷工频过电压

（1）送端补偿对单相接地时送端甩负荷过电压的限制效果较好，且补偿度增加时，线路越长，过电压水平下降越快。对于长度为300km的特高压线路，补偿度从0增至100%时，其过电压下降幅度将达到0.35p.u.。

（2）送端补偿对单相接地时受端甩负荷过电压的限制效果不明显，过电压随补偿度的增加降低较小。对于图中所示的几种长度的线路，补偿度从0增至100%，过电压下降幅度均不超过0.03p.u.。

2）受端补偿

受端补偿线路如图4-31所示。与送端补偿线路类似，计算长度为100km至300km、各补偿度下送端补偿线路单相接地甩负荷工频过电压，结果如图4-32所示。

图4-31　受端补偿线路示意图

图4-32　受端补偿线路接地甩负荷工频过电压

从计算结果可以看出：

（1）受端补偿对单相接地时送端甩负荷过电压的限制效果不明显，过电压随补偿度的增加降低较小。对于图中所示的几种长度的线路，补偿度从0增至100%，过电压下降幅度很小，均不超过0.03p.u.。(www.xing528.com)

（2）受端补偿对单相接地时受端甩负荷过电压的限制效果较好，且补偿度增加时，线路越长，过电压水平下降越快。对于长度为300km的特高压线路，补偿度从0增至100%时，其过电压下降幅度超过0.35p.u.。

综合送端、受端补偿线路计算结果，可看出：无论是送端补偿还是受端补偿，均对高抗所在端甩负荷过电压限制效果明显，对未装高抗端甩负荷过电压的限制作用很小。

鉴于单端补偿只能对线路一端甩负荷过电压的限制效果明显，在采用单端补偿方式时应合理选择加装高抗的位置。假设某线路两端分别为以A、B命名，由于线路两端电源特性存在差异，使线路在加装高抗前A端甩负荷的工频过电压明显高于B端甩负荷，此时采用单端补偿则应主要考虑限制A端甩负荷过电压，从而将高抗加装A端。

4.6.1.2　两端补偿

两端补偿系统如图4-33所示。与单端补偿的方式相比，两端补偿的优势在于，线路两端无论哪端甩负荷，均有部分高抗位于甩负荷端，从而能够很好地限制工频过电压最大值。对不同长度、两端补偿的特高压线路进行仿真，结果见图4-34。

图4-33　两端补偿线路示意图

图4-34　两端补偿线路工频过电压

从图中可以看出，两端补偿的高抗对工频过电压的限制效果非常明显。且线路越长，过电压水平随补偿度的增加降低得越快。在较高补偿度下，不同长度线路的工频过电压均能被限制在较低水平。

4.6.1.3　分段多点补偿

对于长距离特高压线路（长度＞600km），即使高抗容量达到上限，采用两端补偿方式时工频过电压仍可能超出规程要求范围。此时，若要继续降低工频过电压最大值，需在线路中间增加补偿点，将高抗容量更均匀地分布到线路上，即采用分段多点补偿方式。图4-35所示的为两段三点补偿方式，每一段线路两端高抗容量相同。

图4-35　两段三点补偿线路示意图

以长度为800km的点对点特高压线路为例进行计算，分别将线路分成1、2、3、4、8段补偿，总补偿度均为85%，计算结果见图4-36。

从图4-36可以看出：①补偿点越多，工频过电压越低。当分段数从1段增加到8段时，工频过电压下降幅度近0.15p.u.；②分段数增加到一定程度、相邻补偿点间距小到一定程度后，继续增加分段数、降低相邻补偿点间距已不能显著降低工频过电压水平，例如分段数从3增加到8时，过电压最大值下降幅度仅为0.01p.u.。

图4-36　不同补偿方式工频过电压

注：横坐标表示分段数，每段两端高抗容量相等

4.6.1.4　高抗补偿方式的选择

从限制工频过电压角度考虑，补偿点数量越多，限制效果越好。随着线路长度的增加，或电源网架较薄弱，单端补偿、两端补偿和分段多点补偿将被依次考虑用于限制工频过电压。但从经济角度考虑，补偿点数量越少，经济性越好。所以，在实际工程中，应兼顾工频过电压限制效果和经济性，合理选择补偿方式和分段数，在满足工频过电压限制要求的前提下，尽量减少补偿点数量以降低高抗补偿费用。