第二節 串聯補償的效益

一、系統運行效益

與并聯補償相比，串聯補償有許多顯著的優點，串聯阻抗過大會造成一系列系統問題，如可能導致電壓跌落、同步電機不穩定及電壓擾動和不穩定。串聯電抗問題總可以通過增加新線路來解決，但投資太大。很多情況下，以上問題都可以通過并聯補償解決。然而，并聯補償并非總能從根本上解決問題，而且這種解決方法可能只是暫時的或不適當的。很多情況下，加串聯補償是更好的解決方法，它能從根本上解決無串聯補償電路效率低下的問題。

因為需要的補償容量隨系統負荷改變，所以并聯補償通常是投切式的。這增加了并聯補償裝置的成本和復雜性，也增加了保證系統正確持續運行的維護要求。串聯補償則隨系統負荷的變化自動調節無功輸出，減少或者消除了高成本的補償系統的投切設備。限壓器保護的串聯電容器也幾乎無需維護，某些大容量、新式電容器組的運行人員指出，裝置實際上是免維護的。多數情況下，周期性檢查就足以保證設備持續可靠運行，因為無控制串聯電容器只偶爾需要投切，所以開關無需經常維護。此外，串聯補償的響應速度比可控并聯補償快。后者幾乎總是需要某種形式的主動控制裝置，以提供多種多樣的系統條件下所需的響應。而串聯補償則不受開關操作時間和控制系統滯后等延時的影響，而這些滯后對控制裝置來說則是固有的。

串聯電容器組的操作要求也非常少，因為大部分串聯電容器組在正常運行狀態下無需運行人員的干預。雖然如此，在控制潮流、避免次同步諧振以及降低線路插入暫態時，還是需要操作串聯電容器。

二、優化輸送功率

回路最優串聯阻抗是回路所連接系統的函數，很難設計出具有這些最優特性的輸電線路。然而加裝串聯補償的線路可以具有近似的最優電抗，從而可以改善系統性能并優化網損，如果所有線路都遵循這一原則，系統將會一直運行在接近最優的狀態。

改變負荷狀態會影響電網特性，并聯補償在優化此電網特性時是有用的。對于很多系統狀態，這種補償方式可以有效保持要求的系統電壓水平。然而，并聯補償對電網的轉移電抗沒有影響，甚至允許調整系統適應非最優網絡。只有通過改變網絡的縱向結構才能真正實現最優化。串聯補償在電網調節中能夠發揮重要的作用，從而使其接近最優系統。

三、改善穩定性

一些電力系統受穩定性限制，這種系統的負荷中心與發電廠之間通常距離很遠。串聯補償是改善這些系統穩定性的一種方法，串聯補償有效地減小了長距離線路的電抗，由于

提高了同步功率及阻尼功率，從而允許輸送更大的功率。即使是互聯非常緊密的系統也發生過電壓穩定問題，表現為電壓振蕩或電壓完全崩潰。串聯補償也可以有效地解決這些問題。

由于減小了輸電線路的串聯阻抗，所以串聯電容器對加強電力系統穩定性非常有效。在給定的電壓相角差下輸送功率更大，提高了穩定性。串聯電容器也為系統提供了重要的無功支持，這一無功源能對以輸送潮流度量的系統需求作出響應。

四、實現長距離輸電

同一電壓等級下，使用串聯補償的輸電線路比未補償線路輸送距離更遠。輸電的實際限制是1/4波長線路。1/4波長線路的長度與單位長度相移成反比。加裝串聯補償減小了總體單位長度相移，從而可以使用更長的線路。

五、控制地磁感應電流

太陽活動高峰期，地磁感應電流（GIC）對北半球電力系統有非常明顯的影響。太陽活動高峰的循環周期大約是11年。迄今為止最明顯的事件發生在1989年3月13日，導致整個電力系統全部停電，損失負荷21000MW。對電力系統特性的影響主要是由于變壓器飽和，導致電壓降低或發生畸變。

地磁感應電流流經土壤和接地的變壓器等設備，這些電流頻率很低，范圍在0.0008～0.006Hz之間。因此，這些電流可以認為是極低頻零序電流，其效應是使中性點接地變壓器飽和，其通路流過的實質上是直流電流。因為許多超高壓輸電系統中變壓器是中性點接地星形連接，從而為地磁感應電流通過變壓器提供了通路。變壓器飽和引起很大的半周期勵磁電流，由于雜散磁通導致內部局部過熱以及過量吸收感性無功，并產生大量奇次諧波和偶次諧波。很明顯，如果輸電線加裝了串聯電容器，就會阻斷線路電流中的地磁感應電流。對于經常受較大地磁感應電流影響的地區，這是很重要的。這可能還不是輸電線路使用串聯補償的充分理由，但它是決策的重要因素。