串补知识

威廉李勇

( |* r) Q1 ^7 v# u8 }3 {3 Z0 z

1．
概述

- N2 P; v9 c8 w1 c目前超高压、强电流、大功率、超长距离输变电已被广泛采用，提高超高压长线路的稳定输送容量、减少损耗，在线路上采用串联补偿装置来提高系统的稳定输送容量，改善线路电器参数，既提高了传输功率又节省了投资。500kV建水变电站固定串联补偿装置的投入运行，实现了提高长线路的稳定输送容量，在南方电网“西电东送南通道”中发挥了重要作用。

2．
* l! p2 W8 x% Z+ D; t# C) \6 y3 Q) P串补装置的基本原理

串联补偿是利用电容器组串联于交流输电线路中，用于补偿交流输电线路的电气距离(线路电抗)。其原理如（图一）

                              

2 f2 k* C. d  l6 Q图一
0 H- j. O* a" u
. h" {+ s# ~. h1 c串补原理

3．
2 m, r# `6 `5 n( j固定串补装置的构成及各部分作用

固定串补装置主要由以下部分构成如（图二）：

Ø
串联电容器组

Ø
金属氧化物限压器（MOV）

Ø
强制触发型放电间隙（GAP）

Ø
. `: G. p( E1 F* h9 @3 z2 T旁路断路器

Ø
7 q# `# N2 ~- g$ ]) W阻尼装置

Ø
绝缘平台及其支撑系统

Ø
1 j- G- n( C8 A8 p0 U! U; e隔离开关

图二
( Y2 y+ w8 j/ S) o  u- ^固定串补装置的构成

3.1.
串联电容器组

提高线路稳定输送容量。接线方式为H型（桥差接线）接线，每相共336只电容器（28并12串）组成，336台单元串联电容器又分成4个接线臂（见图三）。每个接线臂上有84台单元串联电容器，接线为14并6串，先并后串。电容器为内熔丝，电容器组两端电压为65.5kV，由于电容器组串接于线路，可以承受1.7～2.5pu的段时过电压。内熔丝电容器优点是结构紧凑，安装尺寸较小，少量内部元件损坏由内熔丝动作切除，不会造成 整台单元串联电容器退出运行；缺点是存在保护死区，当出线套管闪络或内部引出线对壳击穿时会造成串联电容器短路故障，此时内熔丝又无法动作。此外，不平衡保护动作后查寻故障电容器的工作量很大，需要对336台单元串联电容器逐台进行检查，对于对称性单元电容器故障，不平衡保护无法正确动作，只有通过每年测试每台单元串联电容器的电容量才能发现问题以消除隐患。

  a) Y- O0 u2 O9 b( |* y% D5 x图三
9 \- C% N& u* C* \9 F电容器组接线图

3.2.
金属氧化物限压器（MOV）

MOV是为保护串联电容器组而设置的，其技术要求是将串联电容器组的过电压水平限制在1.8pu以下,限制出现在串联电容器组两端的过电压。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。外部故障情况下串联电容器组暂时退出运行；区内故障时，放电间隙击穿前MOV限制电容器组上的电压。放电间隙经1ms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。故障切除后串联电容器组根据故障性质不同重新投入运行以提高系统稳定性。

3.3.
) a7 Q! Y/ v) ?* z$ }7 a强制触发型放电间隙（GAP）

作为MOV的主保护，防止MOV在故障期间因吸收能量过大而损坏。在预定的条件下火花间隙触发燃弧将MOV短接，火花间隙可以控制触发；其触发时间短（小于1ms），具备线路联动功能，可提高线路重合闸的成功率。旁路间隙结构由上下两个箱体组成，上部 箱体中安装一个主间隙和两个电容器，下部箱体中安装一个主间隙、两个电容器、两个密闭间隙、触发变压器，原理接线如（图四）

  

图四
; \3 e. w; W) v) q4 H强制触发型放电间隙（GAP）原理图

旁路间隙动作过程如下：
　　 保护系统检测到MOV运行异常后通过T1、T2脉冲变压器发出点火脉冲，触发密闭间隙TRIG1击穿燃弧；电容分压器中的电容器C1通过阻尼电阻R1放电，放电电流通过T3、T4脉冲变压器的一次线圈造成密闭间隙TRIG2击穿燃弧；同样，电容分压器中的电容器C2通过阻尼电阻R2放电，C1和C2放电后，由于C3和C4所分担电压升高造成上部主间隙击穿燃弧；上部主间隙击穿燃弧后C3和C4通过主间隙放电，进一步造成C1和C2上分担电压升高造成下部主间隙击穿燃弧，至此整个旁路间隙导通。

3.4.
. `1 l; [- n. j3 n" X. [. _旁路断路器

旁路断路器用于投切串联电容器组和保护MOV及旁路间隙。该断路器具有快速合闸能力，有双合闸回路。

3.5.
阻尼装置

旁路间隙或旁路断路器动作后，串联电容器组将对其放电。放电电流为高      频高幅值振荡电流，必须配置阻尼装置抑制放电电流及抑制潜供电流，以保护火花间隙及断路器不受损伤。阻尼装置由电抗器、MOV串电阻构成，其接线图如下（图五）。

( f- X9 V& z* \# J/ [* ]% G0 W图五
# w( g2 J  u; J: E阻尼装置接线图

串联电容器组放电时MOV导通将阻尼电阻投入运行；放电结束后，MOV恢复将阻尼电阻退出运行，线路故障电流只通过阻尼电抗器。

3.6.
) W/ i( K4 E+ j) q绝缘平台及其支撑系统

用于支撑串联电容器组、金属氧化物限压器（MOV）、放电间隙、阻尼装置，使其对地绝缘。

3.7.
5 ^& d  _* ?- q; ^隔离开关

与旁路断路器配合来改变串补装置运行方式。

4．
, ]* c7 E5 u9 Y4 C! s+ e串补装置的操作

串补装置的接线方式如（图六）

$ b! k' }3 o6 X6 P& A图六
串补装置电气接线图

图中元件说明：

MBS— 主旁路隔离开关

DS1、DS2— 平台隔离开关

ES1、ES2— 平台接地开关

MOV— 金属氧化物限压器

R— 电阻

GAP— 火花间隙

BBR— 旁路断路器

5.1.
串补装置的操作

串补装置的投入与退出都是采用等电位操作的方式进行，为了保证操作的正确性，串补装置的隔离开关与接地开关以及断路器的操作都必须按照一定的技术原则进行。

1)
串补装置的投入顺序

串补装置投入前，处在检修状态，线路处在运行状态。如图6所示：MBS（主旁路隔离开关）、ES1（平台接地开关）、ES2（平台接地开关）在合闸状态；BBR（旁路断路器）、DS1（平台隔离开关）、DS2（平台隔离开关）在分闸状态。

n
6 O3 m7 M8 ?$ K) k: R3 p* K5 C$ B5 j. v合上BBR（旁路断路器）

n
2 C# v; l' W7 V+ }, e' e( V分别拉开ES1（平台接地开关）、ES2（平台接地开关）

n
+ a- d' K& h2 S( [+ j, ?0 _$ @* l分别合上DS1（平台隔离开关）、DS2（平台隔离开关）

n
# r8 g. r! k7 }- s$ Z拉开MBS（主旁路隔离开关）

n
4 e- g3 `7 q3 V5 q$ ?2 }断开BBR（旁路断路器）

此时串补装置投入运行。

2)
0 [" I( U& I: E" i2 |串补装置的退出顺序

串补装置退出前，处在运行状态。如图6所示：BBR（旁路断路器）、MBS（主旁路隔离开关）、ES1（平台接地开关）、ES2（平台接地开关）在分闸状态； DS1（平台隔离开关）、DS2（平台隔离开关）在合闸状态。

n
合上BBR（旁路断路器）

n
- s- ^' k# U6 @合上MBS（主旁路隔离开关）

n
& K# |) k7 m; T0 }$ z分别拉开DS1（平台隔离开关）、DS2（平台隔离开关）

n
8 q! t! r% P5 O( `0 Z  l  g分别合上ES1（平台接地开关）、ES2（平台接地开关）

n
( ~7 \7 p8 x$ |1 D0 B断开BBR（旁路断路器）

此时串补装置转为接地状态。

5.1.
7 t4 f- d4 S0 t$ Q: V$ V串补装置的五防逻辑

为防止发生误操作，串补装置各设备之间装设了电气闭锁，其逻辑如下图：

0 {" L8 G5 a% }1 j& q6 P" W# f7 e- K图七
串补装置退出时逻辑

! T& C$ }4 h9 x; D1 W: p3 |图八
) u% ]* C6 @5 B: O+ Q! s3 f, g串补装置投入逻辑

5.1.
串补装置的操作注意事项：

1)
9 |( S' o! ?5 x2 t: R8 y5 F: X由于电容器是储能设备，工作人员要登上平台进行工作前，必须将串补装置退出运行、合上两把平台接地开关，并且等待30min后方可登上平台；

2)
由于隔离开关只能进行无阻抗回路的等电位操作，在操作“主旁路隔离开关”、“平台隔离开关”之前必须检查旁路断路器在合闸位置，并且断开断路器操作电源，防止断路器因为其他不正常因素断开后造成误操作；

3)
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。

5．
串补装置的运行注意事项：

5.1
4 H' G* l. u4 _8 \( @* `当串补装置出现以下情况时，串补装置应退出运行：

1)
( U5 a* }+ F% x" ^* c, }) e! Z1 S9 L电容器不平衡电流不断升高、不平衡保护告警或超过3A
% G, K9 Z' O# T% i  Y7 D时；

2)
5 ]. Y4 v, @; o* z5 q  g* l电容器渗漏严重时；

3)
  M% w& r. T6 v+ Q7 EMOV压力释放动作时；

4)
  i; v$ U- c- m0 X+ M2 y保护装置异常可能影响到到串补装置运行时；

5)
" O. r7 i1 w, W' v平台上设备发生异常而保护装置未动作时。

5.2
电容器组检修时应将其可靠放电，在平台接地刀闸合上30min 后方可登上平台，用接地线将平台接地，把电容器逐个对平台可靠放电后方可进行工作；

5.3
在检查或清扫电容器时，应戴绝缘手套及护目眼镜，防止油溅入眼内，如不小心碰到电容器内液体应用肥皂擦洗，弄进眼睛里则应用大量水冲洗，并寻求医生帮助；

5.4
运行中应监视电容器温度，外壳温升不应高于60℃；

5.5
若发现电容器不平衡电流异常升高时，应加强对电容器的监视，并在串补装置停运时对电容器进行检查。

电容器过负荷允许运行时间表

    

电流（A）

   

过电流倍数

   

允许运行时间

  
  

3000

   

1.0

   

连续

  
& F" s$ I# S$ `; z  

3300

   

1.1

   

8小时

  
1 u3 a' H! J9 `! D' F8 }  

3900

   

1.3

   

30分钟

  

6．
结束语

经过对500kV建水串补变电站固定串联补偿装置的投入运行，实现了提高长线路的稳定输送容量，降低了线路损耗，有效提高了电压质量，它的使用具有明显的经济效益和社会效益。同时，经过一段时间的运行，积累了一定的运行经验，为以后的工作做好了铺垫。

勇者至高无上

楼主辛苦啦！

wlm_28

可惜图看不到，有些出现乱码

littlef

没明白楼主的中心思想，仅仅是为了分享一下知识？

yuexingfu

好东西。看看学习。

hhgtt

能补充介绍可控串补更好

liutk

谢谢楼主。

43246061

学习了！！！！！！！！！！！！！！

dianlixinshou

楼主的介绍还是有意义的