线路串联电容补偿改善电压质量方案

对于长距离输电线路，由于线路感抗较大，产生较大的电压损耗和无功功率损耗，同时也限制了线路的输送容量。为了减少线路感抗，缩短线路的电气距离，可采用串联电容器，补偿线路感抗、降低电压损耗和无功损耗、提高线路末端电压达到调压的目的。

图5-20　串联电容补偿

（a）未装串联电容器；（b）串入电容补偿器后

现以图5-20所示的线路为例，来分析串联电容补偿容量的计算。为简化计算，略去线路的功率损耗。

未装设串联电容器以前，线路中电压损耗为

线路中串入容抗为XC的电容器时，电压损耗为

设根据调压要求线路串入电容器后，电压需提高的数值为ΔU″，则可得

所以，串联电容器的总容抗为

式中 U1——线路首端的电压；

ΔU″——串联电容补偿后线路末端电压的提高值；

Q——线路首端的无功功率。

则串联电容补偿站（简称串补站）三相电容器的计算容量为

设串补站为单个容抗为XCO的电容器组成，每相电容器的串数为n，每串电容器个数为m，这样就可构成单个电容器组成的串并联电路如图5-21所示。

则n、m可由以下公式计算

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图5-21　串联电容混联补偿电路

式中 K——电容器电流储备系数，K＝12；

ICO、XCO——单个电容器的额定电流和容抗。

串补站电容器组的实际三相电容功率为

除了容量和台数要决定以外，串联电容器组的设置地点也需确定。因为补偿效果与设置地点有关，设置地点选择的原则是：串联电容补偿以后，沿线电压应尽可能比较均匀，所有负荷点电压得以提高，而且电压又在允许范围内。按照这些原则，对于不同结构的线路，串联电容的设置地点就可能有不同的方案。对单电源线路，当负荷集中在线路末端时，仅需要末端（负荷端）电压得到提升，这时，可将串联电容器集中安装在线路末端。当沿线有若干个负荷时，为了能适当提高沿线各负荷点的电压，可将串联电容器安装在补偿前1/2线路电压损耗处。

串联电容补偿的性能可用补偿度来表示。所谓补偿度，是指串联电容器的容抗XC与线路感抗XL的比值，用KC表示，则

当XC＜XL时，称为欠补偿。补偿了部分线路感抗，线路末端电压得到提高，但不会超过线路首端电压的值。当XC＝XL时，称为全补偿。线路容抗补偿了全部线路感抗，线路相当于纯电阻线路，在不考虑电阻压降时，线路末端电压等于线路首端电压的值。当XC＞XL时，称为过补偿。在补偿时，线路末端电压可能高于线路首端电压的值。

与并联电容补偿相比，串联电容所补偿的电压，与线路电流成正比。当线路电流增加时，线路感抗压降增加，同时，串联电容器上电压升也相应增加。因此，串联电容补偿有自动按需要调整线路末端电压的优点。另外，串联电容补偿应考虑装设过电压保护和防止短路电流对电容器的冲击的保护电器，如避雷器、放电间隙、释能设备等。

对电网进行无功补偿的重大意义如下所述。

（1）提高电网输送能力，减少系统元件容量。

（2）降低网络功率损耗和电能损耗。

（3）改善电压质量。

但对于中、低压配电网进行无功功率补偿时应该有序进行，制定相应的管理办法，总的原则是无功功率补偿应“就地补偿、分级分区平衡”，具体如下。

（1）总体平衡和局部平衡相结合。尽量避免不同分区之间无功的远距离输送和交换。

（2）电业部门补偿和用户补偿相结合。

（3）分散补偿和集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿是指在变电所集中装设容量较大的补偿设备。分散补偿是指在配电网的分散区，如配电线路、变压器和用电设备，分散进行无功补偿。

（4）降损与调压相结合，以降损为主。