(1)串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的作用
在輸電線路上采用串聯(lián)補(bǔ)償電容器裝置來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送容量,改善線路電氣參數(shù),用容性無(wú)功功率抵消線路的部分感性無(wú)功功率,從而增大線路實(shí)際可傳輸容量??梢詫?shí)現(xiàn)2條線路輸送3條線路的功率,減少線路架設(shè),節(jié)省一次投資,提高電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)減少線路損耗。
在長(zhǎng)距離輸電線路中,可以使用串聯(lián)電容器來(lái)抵消線路電感的影響。由于串聯(lián)電容器與線路電感串聯(lián)在一起電流相同,電容器的電壓滯后電流90°,電感的電壓超前電流90°,因此電容電壓就與電感電壓正好反向可以互相抵消。其主要作用是從補(bǔ)償(減少)感抗的角度來(lái)改善系統(tǒng)電壓,以減少電能損耗,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。串聯(lián)電容器只能應(yīng)用在高壓系統(tǒng)中,在低壓系統(tǒng)中由于電流太大無(wú)法應(yīng)用。串聯(lián)電容器是用于補(bǔ)償線路電感的無(wú)功電壓,而不是補(bǔ)償無(wú)功電流。也就是說(shuō),不管線路中有沒(méi)有無(wú)功電流,串聯(lián)電容器都可以起到補(bǔ)償作用。串聯(lián)電容器所提供的補(bǔ)償量與線路電流的二次方成正比,與線路的電壓無(wú)關(guān)。
(2)串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的典型設(shè)計(jì)
串聯(lián)電容器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是以成套裝置的形式實(shí)現(xiàn)的,除串聯(lián)電容器作為基本設(shè)備外,還有一系列的配套設(shè)備,共同組成用于電力系統(tǒng)的串聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置。到目前為止,串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)采用典型的設(shè)計(jì)方案按保護(hù)方式可歸納為六種:
單火花間隙保護(hù)方案:這是串聯(lián)電容器最基本的保護(hù)方案。與電容器組并聯(lián)著一個(gè)火花間隙,它能夠旁路電容器組,電力系統(tǒng)一旦發(fā)生故障時(shí),短路電流通過(guò)放電間隙而不通過(guò)電容器組,因此限制了電容器組上的過(guò)電壓幅值,并且為電容器組放電提供一個(gè)通道,阻尼電路為放電回路提供必要的阻尼,旁路斷路器可控制電容器的投入與退出。單火花間隙方案的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用非自滅弧放電間隙保護(hù)可靠,故障恢復(fù)時(shí)間在200~400ms,能滿足大多數(shù)運(yùn)行情況。
雙火花間隙保護(hù)方案:此方案是在但火花間隙保護(hù)方案的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)旁路支路,該支路由恢復(fù)斷路器和低設(shè)置火花間隙串聯(lián)構(gòu)成。
非線性電阻器保護(hù)方案:非線性電阻器跨接在電容器的端子間,一旦其線路保護(hù)失靈,則外部故障將長(zhǎng)時(shí)間存在,這時(shí)非線性電阻器將處于過(guò)熱狀態(tài)。另外,在被補(bǔ)償線路上的短路會(huì)產(chǎn)生很大的電流。這種情況下,為了保護(hù)非線性電阻器,可以用一個(gè)開(kāi)關(guān)或一個(gè)強(qiáng)制觸發(fā)的火花間隙進(jìn)行旁路。
帶旁路間隙的非線性電阻器保護(hù)方案:此方案是在單火花間隙保護(hù)方案的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)MOV旁路支路,在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),MOV限制了電容器兩端上的電壓幅值,起到保護(hù)電容器的作用。
晶閘管保護(hù)型方案:此方案靠晶閘管支路旁路故障電流,達(dá)到限制電容器兩端的過(guò)電壓幅值,起到保護(hù)電容器的作用。
晶閘管控制型方案:此方案原理是晶閘管支路串聯(lián)電抗器,在正常工作時(shí),通過(guò)改變晶閘管的觸發(fā)相位來(lái)調(diào)節(jié)電抗器支路的電流,由此來(lái)調(diào)節(jié)串聯(lián)電容器裝置的補(bǔ)償度美因茨這種串聯(lián)電容器補(bǔ)償形式也成為可控硅串補(bǔ),其控制方式可以是全部可控或部分可控,它是靈活交流輸電技術(shù)的重要組成部分。
以上串聯(lián)電容器補(bǔ)償形式都已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的電力系統(tǒng)中有成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn),目前最常用的是帶旁路間隙的非線性電阻器保護(hù)和晶閘管可控串補(bǔ)兩種形式。
串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)是以串聯(lián)電容器技術(shù)為基本的成套技術(shù),包括斷路器,隔離開(kāi)關(guān),火花間隙,非線性電阻器,限流阻尼設(shè)備,電流互感器等輔助設(shè)備(在可控串補(bǔ)中還包括晶閘管和電抗器)的綜合應(yīng)用技術(shù)。