输电线路串联电容补偿装置仿真1
基于MATLAB的高压输电线路串联电容补偿装置仿真分析
基于MATLAB的高压输电线路串联电容补偿装置仿真分析孙 浩 梁文翰 李 艳（吉林化工学院 信息与控制工程学院 电气工程系 吉林 吉林 132022）摘 要： 主要利用Matlab软件，在Simulink仿真平台上搭建含有串联电容补偿装置的高压输电网络仿真模型，并对线路发生单相接地短路故障进行仿真，对短路后暂态过程及频率进行分析。
仿真结果表明Matlab为研究含串联电容补偿装置的电网产生次同步谐振问题提供强有力的工具。
关键词： 串联电容补偿；高压输电线路；SIMULINK中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1210004－022.2 仿真模型建立0 引言仿真模型如图3所示。
串联电容补偿就是在线路上串联电容器以补偿线路的电抗。
采用串联补偿是提高交流输电线路输送能力和增强电力系统稳定性的一种十分经济的方法。
但超高压输电线路加串联补偿后会引发次同步谐振问题。
本文主要利用MATLAB/SIMULINK对含有串联电容器的高压输电网络建模，对线路发生单相接地短路故障进行仿真，研究其暂态过程并对频率进行分析。
图3 仿真模型图1 串联补偿装置结构图常规串联电容补偿装置由电容器组、电容器组过电压保护、阻尼回路、串补旁路开关、隔离开关以及监测、保护系统组成[1]。
根据补偿容量要求，电容器组由若干单个电容器串、并联组成。
由金属氧化物（通常为氧化锌）避雷器MOV及其放电间隙保护构成电容器组的过电压保护。
正常情况下，MOV呈现高阻特性，流过电流基本为零；在发生事故后，当电容器两端的电压达到MOV保护水平时，MOV的电阻迅速降低，从而流过MOV的电流迅速增大，限制加在串联电容器上的电压，并在故障电流终止时，瞬时将电容器再投入。
放电间隙的作用是保护MOV。
当电容器需要退出运行，串补旁路开关将闭合。
阻尼回路包括电抗器和并联电阻，当间隙和旁路开关动作时，抑制间隙放电可能引发的振荡，限制电容器的放电电流。
串联电容器模拟与仿真
1. 串联电容器试验电流测控系统见面建模与仿真串补电容器就是在电力系统中串联使用的一种电力电容器。
它在灵活交流输电技术中起着提高系统的功率因数、改善系统的电压调整率、增加系统的传输容量和提高系统的稳定性等重要作用。
根据国家标准GB/T6115.1-1988和等效国际标准IEC60143-1-1992可知，串联电容器试验是一个欠阻尼的振荡放电回路，其等效电路模型可以用图1-1表示，图中/SC R Ω为试验回路总电阻，当串补电容器/SC C F 充电到0/SC U V 电压值后，立即合上开关SC K ，设/SM I A 为放电电流的峰值，则该回路的放电电流()SC i t 为()0sin sc tSC SC sc SC SCU i t e t L δωω-=（1-1）式中()0.5220SC S SC ωωδ=-为试验回路放电电流角频率()1rads -，()0.50S SC SC L C ω=为放电回路固有频率()1rads -，/2SC SC SC R L δ=为阻尼系数，/SC L H 为试验回路总电感。
（一） 罗氏线圈仿真模型的分析与构建1.罗氏线圈简介罗氏线圈（Rogowski coil ），如图1-2所示，它因被测电流所产生的磁场变化而感应出相应的电动势,本身并不与被测电流回路存在直接电的联系。
它是一特殊结构的空心线圈，不含铁心，不存在磁饱和问题，也不存在动热稳定问题，而且对被测电流的大小几乎不受限制。
它只与被测载流导体之间存在互感，因此，它特别适合于在外界杂散磁场极为复杂的情况下测量电流，如在脉动功率源中测量脉冲电流之外，还包括电力系统中的暂态电流、稳定交流大电流以及继电保护用电流监测等方面，以及作为电解行业中检测电解槽直流大电流的常规设备。
图1-1 串补电容器型式试验原理示意图图1-2 加工完毕的罗氏线圈传感头罗氏线圈的外形结构示意图如图1-3（a ）和（b ）所示。
图中骨架心的横截面为圆形或者矩形，/a m ，/b m 和/b m 分别为线圈内、外直径和中心直径，则线圈中心周长为Rog l D π=，/d m 为圆形截面直径，/h m 和/c m 为矩形截面的径向厚度和轴向高度，2/S m 为骨架芯截面面积。
01FSC 原理介绍
1中国电力科研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P1固定串联补偿中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP2一、串联补偿的简介二、串联补偿工程的简介三、串联补偿装置一次设备的介绍主要内容3中国电力科研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P3一、串联补偿的简介中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP4串联补偿的基本原理(一)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)U A ϕA U B ϕBjX -jX C PP=U U sin(-)A B A B ϕϕX-X C中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP5串联补偿的基本原理(二)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP6固定串补装置的典型原理接线图电容器MOV触发间隙阻尼绕组 旁路开关串联电容补偿技术的系统应用¾改善系统的稳定性；¾增加系统的输送能力；¾改善运行电压和沿线路的电压分布；¾控制环网潮流发布，降低网损；¾均衡潮流分布；¾经济性。
中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP7采用串补的优越性¾具有短时过载能力－提高系统稳定性¾提高输电能力¾与其它方案相比具有优越的经济性¾建设周期短（一般供货期为10～12月）¾适应性强（可拆移）。
¾占地小¾对环境的影响小中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP89中国电力科研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P9二、串联补偿工程的简介中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P10国内外串补的现状(一)国外发展概况1928年纽约电力和照明公司在33kV 线路首先应用串补装置20世纪40年代，日本、瑞典、苏联等国在3～35kV 配电网中推广应用串补装置1950年，瑞典在斯塔德福森（Stadsforsen)到哈尔斯尔格（Hallsberg)的220kV 线路上建造了第一个220kV串补站，补偿度为20%1956年，苏联建成第一个400kV 串补80年代，巴西在750kV 线路上使用串补中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP11国内外串补的现状(二)我国串补发展概况1954年起，在东北、华北和华东几个地区的6~35kV 线路上尝试使用串补1966年，在新安江水电站到杭州的220kV 线路上投运了第一个220kV 串补1972年，在刘家峡－关中的输电线路上采用串补度为30%的串补装置，分设在秦安和汤峪两个变电所内中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P12国内外串补的现状(三)可控部分主要用途基本参数项目名称提高功率传输能力、潮流控制抑制次同步振荡50Hz 、固定部分51Ω和可控部分22ΩSt ǒde 的TCSC (1997年,瑞典,400kV 系统)抑制次同步振荡、阻尼功率振荡、潮流控制、多种故障的适应性6模块、每模块串联电容器1.3ΩSlatt 的TCSC (1992年,美国,500kV 系统)潮流控制、抑制次同步振荡、阻尼功率振荡、提高功率传输能力、降低短路电流两组165Mvar 、230kV 、60Hz 、55ΩKayenta 的ASC (1992年,美国,230kV 系统)提高功率传输能力、阻尼功率振荡、潮流控制788Mvar 、2500A 、42ΩKanawha River 的TSSC (1991年,美国,345kV 系统)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P13国内外串补的现状(四)可控部分提高输送能力、提高稳定水平、改善系统阻尼、抑制次同步振荡可控补偿度15%,固定补偿度30％，补偿容量为伊冯可控串补(2007年，中国，500kV 系统主要用途基本参数项目名称提高输电能力抑制低频振荡可控补偿度50%（持续），补偿容量为96Mvar 成碧可控串补(2004年,中国,220kV 系统) 提高输电能力抑制低频振荡可控补偿度为5%（持续），15%（短时），电容器55 Mvar 平果可控串补(2003年,中国,500kV 系统) 提高输电能力抑制低频振荡可控补偿度18％（短时）107Mvar Imperatriz(1998年,巴西,500kV 系统)提高输电能力抑制低频振荡电容器107 Mvar Serra da Mesa(1999年,巴西,500kV 系统)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE P14中国电力科学研究院承担的串补工程 甘肃碧口-成县220kV 可控串补工程一套(2004.12) 三堡500kV 东三Ⅲ线固定串补工程一套(2006.7) 越南老街220kV 固定串补工程二套(2007.5) 伊敏-冯屯500kV 串补工程(2007.10)二套固定＋二套可控浑源开闭所500kV 固定串补工程八套 上都-承德500kV 固定串补工程二套(进行中)忻都500kV 固定串补五套(进行中)碧成220kV可控串补工程(一)系统电压220kV电容器容量96Mvar/三相电容器额定容抗21.7Ω碧口-成县线路长度142km，额定电流 1.1kA频率50Hz中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP15碧成220kV可控串补工程(二)保护方式MOV+火花间隙+晶闸管阀MOV容量(MJ/相) 10MJ电容器组过电压保护水平2.3pu线路额定补偿度50%补偿度50%~125%中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP16甘肃碧成220kV可控串补工程(夜景)中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP17甘肃碧成220kV可控串补工程平台整体图中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP18徐州三堡500kV固定串补工程中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP19徐州三堡500kV固定串补工程(一)系统正常运行电压500kV~550kV电容器容量529Mvar电容器额定容抗31.64Ω额定电流 2.36kA频率50Hz中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP20徐州三堡500kV固定串补工程(二)保护方式MOV+火花间隙MOV容量(MJ/相)40MJ电容器组过电压保护水平2.3pu线路补偿度41.4%中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP21徐州三堡固定串补工程整体图片中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEP22越南老街220kV固定串补工程老街站到安沛站双回线路长度为135km，每套串补装置设计容量约100MVar。
【精品】高压输电线串联电容补偿问题探讨
高压输电线串联电容补偿问题探讨1引言对于远距离输电线，其输电能力主要取决于线路的稳定极限［1］，功角稳定性使输送功率、输电距离受到限制，必须采取补偿措施。
串联电容器补偿可使系统稳定极限大幅度提高，从而提高线路的输电能力。
但是，普通串补可能引起次同步谐振问题，在工程实际中，一般将普通串补与可控串补结合安装以消除次同步谐振［4］。
而且，串联补偿对短路电流产生严重影响，从而干扰继电保护的正常运行。
实质上，串补电容器的安装位置、补偿容量的确定是一个系统工程,涉及系统稳定性、次同步谐振、继电保护、弗兰蒂效应［2］(即轻载过电压）、成本等等方面，本文主要论述前三个方面. 2分布参数模型对于典型的长距离高压架空输电线路,由沿绝缘子串的漏电流以及电晕而产生的并联电导实际上为零，而且,其单位长度电阻远小于单位长度电抗，因此，长距离高压架空输电线路可以视为无损耗传输线，其正弦稳态传输方程［2]为：式中：θ—-电气长度; Z——特征阻抗；VS——线路送端电压相量; IS——线路送端电流相量；Vr——线路受端电压相量；Ir——线路受端电流相量. 电气长度θ＝βD，代表线路全长，D为相位常数。
电磁波沿架空输电线路的传播速度接近光速,在50Hz交流系统中，相位常数β≈1.06×10－3rad／km。
经分析，图1所示的π型电路,其二端口网络传输方程与方程(1)完全一致。
而且，实质上，无损耗传输线的分布参数等效电路原理图［3］就是图1.3功角稳定性3．1 无补偿线路的稳定极限根据图1，可以求得无补偿输电线路的功角方程为:式中：Rr—-线路受端输送的有功功率; RS——线路送端输送的有功功率; Qr——线路受端输送的无功功率；QS——线路送端输送的无功功率；δ——线路送端电压与线路受端电压的相角差。
取线路额定电压为U，定义根据公式（2)、（3)、（4)，如果VS＝Vr＝U，则当Pr＝P0时,有QS＝Qr＝0，线路与两端系统之间没有无功功率的交换，对于线路每个单位长度,电容产生的无功功率等于电感吸收的无功功率，而且,沿线电压都为额定电压，这就是电压和无功控制的最佳状态.P0叫作自然负荷。
串联补偿装置对输电线路继电保护的影响及其对策
文章编号:1672 - 2841(2006)03一 0055一 03
概述
当装有串联补偿装置的电力系统发生故障时， 短路电流 通过串联补偿电容器将导致电容器端电压升高， 为此装设金 属氧化物变阻器(M V) 及火花间隙(或晶体管阀)保护电容 O 器。当电容器组的电压达到保护电平时( 一般为 2. 3
S os2c i(t) = Im‘ Sin(w c g + Im (竺)2，ineTe+ C p, t+ pe一p) y
二 淤*cos(" t十) 。
式中:9} 电 势初始角 — 源电
T=g t
பைடு நூலகம்
X,. 一Xc
R
— 系统总阻抗角(X,」 包括系统阻抗)
。—
电源电势角速度
收稿日 期:2006 03-13 . 作者简介:张迎峰， 硕士研究生， 主要从事电力系统教学与科
串联补偿装置对输电线路继电保护的影响及其对策
张迎峰’ ， 周景烁2
( 1.广东水利电力职业技术学院， 广东 广州 51 0635;2.潮州供电局， 广东 潮州 51 0220) 摘 要:针对装设串 联补偿装置对输电线路的多种继电保护所产生的不同影响， 根据各种保护装五动作 行为， 各种保护能够正确动作的条件， 提出 并进一步提出了时装设了串 联补偿装丑的输电线路的保护设
式相间和接地距离后备保护。下面着重分析串补线路及串 补站侧相邻线路距离保护的动作行为。 由于受串补装置容性阻抗的影响， 可能使串补线路的距 离保护在发生反向故障时误动， 正向故障拒动。串补线路距 离保护的典型动作特性圆(稳态)如图2所示。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用_第7章汇总
第7章 高压电力系统的电力装置仿真 图7-2 串联补偿装置结构
第7章 高压电力系统的电力装置仿真 打开SimPowerSystems库demo子库中的模型文件power_ 3phseriescomp，可以直接得到图7-1的仿真系统如图7-3所示， 以文件名circuit_seriescomp另存，以便于修改。
第7章 高压电力系统的电力装置仿真 图7-15 等效三相电源参数设置
第7章 高压电力系统的电力装置仿真
从SimPowerSystems/Measurements子库中复制“阻抗测 量”模块到本模型文件中，将该模块连接到母线B2的a相和 b相线路上，得到a相和b相的阻抗之和。将阻抗测量模块参 数对话框中的“增益参数”(Multiplication factor)改为0.5， 即可得到一相阻抗。
Vprot 2.5 2In XC 2.5 2 2 42.24 298.7 kV
(7-4) 其中，In为线电流有效值，取值为2 kA。
第7章 高压电力系统的电力装置仿真
为了保护MOV，在MOV上并联了由断路器模块等效的 放电间隙Gap，当MOV上承受的能量超过阈值时，间隙放电。 与放电间隙串联的RL支路是用来限制电容电流上升率的阻 尼电路。“能量和放电间隙触发”(Energy & Gap firing)子系 统完成对放电间隙Gap的控制，仿真系统模型如图7-6。该系 统对MOV中的能量进行积分计算，当能量值大于30 MJ时发 送合闸信号到断路器模块Gap中，断路器合闸，实现间隙放 电。
相角1 为 18.22°，母线 B1 的 a 相电流幅值 2Ia 为 1.56 kA，
输电线路串联电容器补偿研究
输电线路串联电容器补偿研究摘要：串联电容补偿技术是一种提高交流输电线路稳定极限的经济而有效的手段。
然而，串联补偿装置的存在破坏了传输线路的均匀性，容性阻抗的存在使电压和电流的相位发生变化，进而影响保护的动作特性。
文章首先介绍了串联电容器补偿的作用和应用特点，然后分析了串联电容器补偿对线路保护的影响，最后结合福建省电力有限公司电业局实践简要介绍了国内外主流厂家针对串联补偿对线路保护的影响提出的解决办法。
关键词：串联电容器；补偿；线路保护；影响串联电容补偿技术是一种提高交流输电线路稳定极限的经济而有效的手段。
在线路上加装串联补偿能大幅度提高线路的输送能力和输电系统的稳定性，从而确保电网安全、稳定、经济运行，因而在电网建设及改造中日益得到重视，串联补偿技术已经成为建设“智能电网”的有效途径。
目前我国已经在南方电网500 kV天广双回线路、华北电网大房500 kV双回线路、阳城电厂500 kV送出线路等工程中装设了串联电容补偿装置并投入运行。
随着电网规模的不断发展，为提高输送容量，提高稳定极限，对串补技术的应用也将逐渐增加，还有大量输电线路计划加装串联电容补偿装置。
特别是在远距离、大容量坑口电厂的送出线路中，串补及可控串补技术将得到更大范围的应用。
然而，线路上装上串联电容器补偿后会破坏线路阻抗随短路故障点距离增长而增加的简单关系，可能引起线路保护超越动作或失去方向性。
分析研究串联补偿对继电保护的影响，有利于保障工作实践中串联补偿线路工程的实施，文中，笔者将对串联电容器补偿对线路保护的影响重点展开分析。
1 串联电容器补偿的作用串联电容补偿装置是串联在输电线路中以补偿线路感抗，由电容器及保护设备、控制设备等组成的装置。
在输电线路上加入串联电容器对电力系统稳定有较大作用，具体表现如下几个方面：①能够减小线路感抗，缩小两端电势间的相角差，从而获得较大稳定裕度和较高传输容量。
提高电力系统的稳定性，增加系统输送能力。
电容器装置在输电线路中的应用分析
电容器装置在输电线路中的应用分析电容器是一种常见的电气元件，它具有储能、释放能量和调节电压的特点。
在输电线路中，电容器装置能够起到多种作用，包括提高电压稳定性、提高功率因素、改善线路的功率传输能力等。
本文将对电容器装置在输电线路中的应用进行分析。
一、电容器装置的作用1. 提高电压稳定性在输电线路中，电压的稳定性对于电网系统的安全运行至关重要。
由于电网负载的变化和线路距离的影响，导致输电线路中电压波动较大。
通过在输电线路中装置电容器，可以增加线路的电容量，降低线路的电压下降，提高电压稳定性，从而保障电网的正常运行。
2. 改善功率因素电容器在输电线路中还可以用来改善功率因素。
在交流电路中，电容器通过存储和释放能量的方式来实现对电路的补偿，提高电路的功率因素。
通过在输电线路中加装电容器，可以提高电网系统的功率因数，减少无效功率的损耗，提高电网的效率。
3. 提高功率传输能力在输电线路中，常见的电容器装置包括串联电容器、并联电容器和混合电容器。
1. 串联电容器并联电容器是将电容器连接在输电线路的中间点，通常用于提高功率因素和提高功率传输能力。
它可以通过增加线路的电容性来提高线路的传输能力，从而提高电网系统的效率。
混合电容器是将串联电容器和并联电容器相结合的一种电容器装置。
它可以综合利用串联电容器和并联电容器的优点，既可以提高电压稳定性，又可以提高功率因素和传输能力。
1. 低压输电线路中的电容器装置3. 电容器装置的技术和经济分析在进行电容器装置时，需要考虑技术和经济因素。
从技术上来说，需要对输电线路的电压稳定性、功率因数和传输能力进行综合分析，选择合适的电容器装置方式和容量。
从经济上来说，需要考虑电容器的投资成本、运行维护成本和收益效益，进行综合评价和决策。
随着电网系统的发展和升级，电容器装置在输电线路中的应用将进一步扩展。
未来，电容器装置将更加智能化和自动化，能够实现对输电线路的实时监测和控制，以适应电网系统的需求。
含串补电容的线路继电保护运行与整定
摘要 ：输 电线路 装设 串联补偿 电容后 ，带 来的最 大
问题是对 继 电保 护的影 响 。通 过对 串补 电容装置 主 接 线 、工作 原理 的介 绍 ，详 细分析 了 串补 电容 的 出
ｗｉ ｓ ｒａ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ｉ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｔ ｒ ｌｙ ｎｇ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ａ ｉｏ ｓ ｈ ｆｅ ｔ ｏ ｅ ａ ｉ ｉ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ．Ｔｈｅ ｍａｎ ｃ ｎ ｇｕ ａ ｉ ｎ ａ ｒｎ ｉ ｅ ｆ ｒ ｔ ｃｉ ｎ ｉ ｏ ｆ ｒ ｔｏ ｎｄ ｐ ｃｐｌｓ ｏ ｉ ｉ ｓ ｒａ ａ ｃｔ ｒａ ｅ ｆｒｔｉｔｏ ｕｃ ｄ ｉ ｈｉ ｐｅ ． ｅ ｌｃ ｐａ ｉｏ ｒ ｓ ｎ ｒ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓｐａ ｒ Ｔｈｅ ｉ ｉ ｎ ｔ ｅｅ ｆ ｃ ｆｓ ｒａ ａ ｃ ｔ ｒｔ ａ ｉ ｕｓｒ ｌｙ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ｈ ｆｅ ｔｏ ｅ ｉ ｌ ｐａ ｉｏ ｏ ｖ ｒｏ ｅａ ｒ ｔｃ ｉ ｎ ｃ ｉ ｅａ ｌａ ａｙ ｅ ．Ｐ ｉ ｃｐｌｓａ ｄ ｍｅｈ ｄｓｏ ｌ ｙ ｎ ｓｄ ｔｉ ｎ ｌｚ ｄ ｒｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆＲｅａ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｔｏ ｓ ｔｉ ｇ ｏ ｌｎ ｗｉ ｓ ｒａ ｃ ｐ ｃｔ ａ ｅ ｒ ｔｃ ｉ ｎ ｅ ｎ ｆ ｒ ｉ ｅ ｔ ｅ ｌ ａ ａ ｉｏｒ ｒ ｈ ｉ ｐｒ ｐｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｃ ｒｅ ｔ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｃ ｅ ｏ ｓｄ ｃ ｏ ｄｎ ｏ ｕ ｒ ｎ ｅ ｈ ｉ ａ ｏｄ ． Ｅｘ ｍｐ ｅ ｆｅ ｐｅ ｅ ｃ ｄ ｓ ｔ ｍ ｒ ｖｅ ｎａｌ ． ａ ｌ ｓｏ ｘ ｒ ｎ ｅ ｙｓｅ ａ ｅｇｉ ｎ ｆ ｌｙ ｉ ｉ
无功补偿装置的并联与串联应用分析
无功补偿装置的并联与串联应用分析无功补偿是电力系统中至关重要的一项技术。
在电力系统中，无功功率是指电流与电压之间的相位差所产生的功率。
由于电力系统中普遍存在大量的电感负载和电容负载，导致无功功率在电力传输、输配电中的重要性不言而喻。
无功补偿装置是一种用于调整系统无功功率的设备，能够有效地提高电力系统的运行质量和功率因数。
无功补偿装置主要分为并联和串联两种应用方式。
并联无功补偿装置是指将该装置与电力系统并联连接，共同供电给负载。
而串联无功补偿装置是将该装置串联连接于负载之前，通过对负载的电流进行补偿，达到无功功率的控制与调整。
下面将对这两种应用方式进行详细的分析。
1. 并联无功补偿装置的应用分析并联无功补偿装置是将该装置与电力系统的馈线并联连接，通过自动控制电容器的投切，来实现电力系统的无功功率的补偿。
并联无功补偿装置具有以下几个特点：首先，它能够对电力系统的无功功率进行快速响应。
由于采用了电容器进行补偿，电容器具有较高的响应速度，能够快速地吸收或者释放无功功率，提高电力系统的响应速度。
其次，它能够减少电力系统的传输损耗。
在电力系统中，无功功率的存在会导致输电线路上的电压跌落，从而增加了系统的传输损耗。
而并联无功补偿装置的应用可以通过补充无功功率，使电压稳定，减少线路的传输损耗。
再次，它可以提高电力系统的功率因数。
功率因数是评价电力系统运行质量的重要指标。
并联无功补偿装置的应用可以调整电力系统中的无功功率，从而提高功率因数，降低系统的无功损耗。
总之，通过并联无功补偿装置的应用，可以有效地提高电力系统的运行效率和稳定性，降低系统的无功损耗，改善电力质量。
2. 串联无功补偿装置的应用分析串联无功补偿装置是将该装置置于负载之前，通过调整负载的电流波形，达到控制无功功率的目的。
串联无功补偿装置具有以下几个特点：首先，它能够对负载的无功功率进行精确的调整。
通过改变串联无功补偿装置的补偿电流大小和相位，可以精确地调整负载的无功功率，从而使系统的功率因数达到要求。
串补概述
6串补/可控串补的功能D 提高系统的输送能力；D增强电力系统的稳定性；D 改善电力系统的运行电压及无功平衡条件；D 灵活调节并联线路或环网中的潮流分布；D 抑制次同步谐振；D 抑制阻尼功率摇摆和低频振荡；D 降低三相不平衡度等。
P串补调节输送功率)sin(B A CBA X X U U P ϕϕ−−=线路的电ULTCSC装置主回路15以成碧220kV可控串补工程为例:¾增加售电收入其基本串补度为50%，工程投运后成碧线输送能力提高100MW以上，使成碧220kV线路暂态稳定极限提高33％,每年可增加售电收入 1.2 亿元.¾节约基建投资若不装设串补，则需架设长150 公里的第二条220kv碧成线才可以解决陇南电网水电的送出问题，预计总造价约需 1.6 亿元，而装设串补装置约可节约基建投资 1.0 亿元。
22¾降低网损成-碧-天系统高压线损为 3.1% ，加装串补后可降低到 2.3% ，每年可节约电量960 万千瓦时，增加售电收入273 万元。
¾改善碧口地区电压质量由主网向碧口地区送电，碧口地区电压较低，220kv最低电压有时在200kv左右,采用串补以后，可使碧口地区的电压得到改善，提高3-4kV。
¾减少对生态环境的破坏采用可控串补装置，不需要建设输电走廊，减少了对森林的破坏，保护了环境，具有极大的生态效益2329电科院串补工程实施能力38中国电力科学研究院参与的串补工程项目完成：z 成碧220kV可控串补工程（2004.12 ）（总承包）z 三堡500kV东Ⅲ线串补工程（2006.7）（总承包）z 南方电网500kV平果可控串补调试（2003.6）z 南方电网500kV河池固定串补调试（2003）z 南方电网500kV百色固定串补调试（2005.11）已承接：z 伊敏---冯屯500kV可控串补工程z 浑源开闭所500kV固定串补工程z 越南老街变电站加装220kV串补工程品合同）39500kV三堡串补站整体图40。
串补
与超高压输电线路加装串补装置有关的系统问题及其解决方案1 引言采用串联电容补偿技术可提高超高压远距离输电线路的输电能力和系统稳定性，且对输电通道上的潮流分布具有一定的调节作用。
采用可控串补还可抑制系统低频功率振荡及优化系统潮流分布；但在系统中增加的串联电容补偿设备改变了系统之间原有的电气距离，尤其是串补度较高时，可能引起一系列系统问题，因此在串补工程前期研究阶段应对这种可能性进行认真研究，并提出解决问题的相应方案及措施。
我国南方电网是以贵州、云南和天生桥电网为送端、通过天生桥至广东的三回500kV交流输电线路及一回500kV直流输电线路与受端广东电网相联的跨省(区)电网，2003年6月贵州—广东的双回500kV交流输电线路建成投运，南方电网形成了送端“五交一直”、受端“四交一直”的北、中、南三个西电东送大通道。
随着南方电网西电东送规模的进一步扩大，为提高这些输电通道的输送能力和全网的安全稳定水平及抑制系统低频振荡，经研究决定分别在平果与河池变电所装设可控串补(TCSC)及固定串补装置(FSC)。
通过对南方电网平果可控串补工程及河池固定串补工程进行的系统研究工作，作者对超高压远距离输电系统中，采用串联电容补偿技术可能引起的系统问题获得了比较全面的了解，并总结了解决这些问题的措施及方案。
研究结果表明，超高压输电线路加装串补后所引发的系统问题主要有过电压、潜供电流、断路器暂态恢复电压(TRV)及次同步谐振(SSR)等问题。
2 串补装置结构及其原理目前在电力系统中应用的串联电容补偿装置按其过电压保护方式可分为单间隙保护、双间隙保护、金属氧化物限压器(MOV)保护和带并联间隙的MOV保护四种串补装置。
带并联间隙的MOV保护方式的串补装置具有串补再次接入时间快、减少MOV容量及提供后备保护等优势，相对而言更有利于提高系统暂态稳定水平，因此目前在电力系统的串补工程中得到了比较广泛的应用。
其结构简图如图1所示[1]。
可调串联电容补偿及其在电气化铁路中的应用
ＤＥＮ Ｇ Ｙｕｎ． ｈｕ ｃ ａｎ
（ ｈｎ ａ ｗ ｙＥ ｙ ａ ｎｉｅｒ ｇＧ ｏ ｐＣ ． Ｌｄ ｈｎ ｄ ６ ０ ３ ， ｈｎ ） Ｃ ｉａＲ ｉ ａ ｒｕ ｎＥ ｇ ｅｉ ｒｕ ｏ ，ｔ ，Ｃ ｅｇ ｕ １０ １ Ｃ ｉａ ｌ ｎ ｎ
ｐ ｎａ ｏ ， ｎｒｄ ｃｓｉ ｄ ｔｉ Ｔ Ｓ ｔｙｉｏ－ｏ ｔ ｌ ｄ ｓｒ ｓ ａ ａｉ ｒ ’ ｃ ａａｔ ｎ ｍ ｒｖｎ ｒ ｃ ｌ ｔ ｔｅ ｅ ｓｔ ｎ ｉｔ ｕ ｅ ｎ ｅ ｌ Ｃ Ｃ（ｈ ｒ ｔ ｃ ｎｒ ｌ ｅ ｅ－ ｐｃｔ ）Ｓ ｈｒｃｅ ａ ｄ ｉ ｐｏｉｇｐｉ ｉ ｅ ｏ ｈ ｉ ｏ ａ ｓｒ ｏｅ ｉ ｃ ｏ ｒ ｎ ｐ
ｐ ｗ ｒｓ ｓ ｍ． Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｃｉ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｌｃ ｒ ｅ ａｌ ａ ，ａ ｃ ｍｐ ｅｅ ｓ ｈ ｍｅ ｆｒＴ Ｓ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌ ｃｒ ｅ ｏ ｅ ｙ ｔ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｅ ｔ ｆ ｄ ｒ ｉ ｙ ｏ ｌｔ ｃ ｅ Ｃ Ｃ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅｅ ｔ ｆ ｄ ａ ｏ ｏ ｅ ｉ ｉ ｗ ｏ ｉ ｉ
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｓ ａ ｃ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｓ ｒｅ — ａ ｃｔ ｒｃ ｍｐｅ ａ ｉｎ ａ ｄ ｐａ ａｌｌｃ ｐ ｃｔ ｒＣ Ｂ－ ｓ ｒ ｃ ： ｈｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎｔ ｏ ａ ａｉ ｎ ｌ ｓｓｂ ｔ ｅ ｅ ｓｃ ｐａ ｉ ｏ ｖ ｉ ｏ ｎｓ ｔｏ ｎ ｒ ｌｅ — ａ ａ ｉ Ｏ ｏ
可 调 串联 电容 补 偿 及 其 在 电气 化 铁 路 中的应 用
邓 云 川
（ 中铁二院工程集 团有 限责任 公司 ， 成都 ６ ０３ ） １０ １ 摘 要： 文章对 串联 电容补偿 与并联 电容补偿进行 了比较分 析 ， 细介绍 了晶闸管控 制 串联 电容 补偿装置 的 详
电容补偿
（kvar/kW)，其值可由表8-31查取。 单台电动机进行个别补偿时，补偿量为：
Qc
3U e I o
式中，Qc－－补偿容量（kvar)；
U e－－电动机额定电压（kV）； I o －－电动机空载电流（A）；
5
6
7
单台电动机应根据设备运行情况确定补偿容量，可按表8-32选择补偿量。
8
RXJW低压无功补偿器
RXJW型低压无功补偿配电装置适用于交流50Hz，额定电压0.4kV以下的输
配电系统。该系列产品是融自动补偿和配电为一体，集漏电保护、电能计量、过 流、过压、缺相保护等多功能为一体的新型户内外低压配电柜。本柜具体积小、 易安装、防窃电、成本低、适应强、耐老化、投运准确，无补偿误区等优点，并 且防护等级高，保护性能完善，自动化程度高，是理想的电网改造适选产品。 型号及其含义
25
电气专业教育训练之电容补偿
电力电容器型号和结构 补偿原理 补偿方式 无功功率容量计算 RXJW低压无功补偿器 电力电容器的运行维护和故障处理 实例 附录
1
电力电容器型号和结构
2
补偿原理
电力电容补偿分为串联和并联两种。串联补偿是将电容串联在高压输电线 路中，以抵消线路的部分感抗，降低输电线路损耗，提高负载端的电压。并联
宏全食品新增动力配电，配电距离230米,其主要设备有：空压机、吹瓶、射出、 冰水机等，计算有功功率950KW，平均功因0.75,配线为15*YJV185+2*YJV185;业主要 求压损不超过5%,试计算其无功补偿容量？ 解：1、功因0.75时，其视在功率 S1=[9502+(950*tgarccos￠)2]0.5=1267KW 计算电流I1=S1/(1.732*0.38)=1925A每根电缆载流1925/5=385A 压损△U1=1.732*IL*(R*cos￠+X*sin ￠) =1.732*385*0.23*(0.118*0.75+0.078*0.66)
输电线路串联电容和并联电容
输电线路串联电容和并联电容一、输电线路串联电容和并联电容引言概述1.1 近年来，随着输电线路串联电容和并联电容技术的不断发展，输电线路串联电容和并联电容的制备、运输设备的不断更新，传统的输电线路串联电容和并联电容逐渐被输电线路串联电容和并联电容板所取代。
使用输电线路串联电容和并联电容输电线路串联电容和并联电容，使输电线路串联电容和并联电容的整体性、抗不均匀沉降的能力和结构的安全性均有了很大提高。
1.2 在输电线路串联电容和并联电容目前经济适用住房和商品住宅迅猛发展的今天，输电线路串联电容和并联电容的楼面大多采用了输电线路串联电容和并联电容钢筋混凝土结构。
但在输电线路串联电容和并联电容过程中，也伴随产生了不同因素引起的输电线路串联电容和并联电容输电线路串联电容和并联电容问题。
而且随着输电线路串联电容和并联电容结构的大面积推广，楼输电线路串联电容和并联电容出现输电线路串联电容和并联电容的机率也逐渐增大。
输电线路串联电容和并联电容钢筋混凝土楼（屋）面板输电线路串联电容和并联电容，也成了目前施工中较难克服的质量通病之一。
当住宅输电线路串联电容和并联电容输电线路串联电容和并联电容出现输电线路串联电容和并联电容后，更成了住户的投诉、索赔，甚至引起纠纷的热点问题之一。
因此，我们必须针对输电线路串联电容和并联电容钢筋混凝土楼（屋）面板输电线路串联电容和并联电容的成因，在设计、施工阶段就应采取科学、有效的控制措施予以防治，避免在房屋交付后引起不必要的投诉。
二、输电线路串联电容和并联电容案例正文2.1 输电线路串联电容和并联电容简介：该输电线路串联电容和并联电容为六层框架结构（异型框架柱，局部设置短肢剪力墙）、筏板基础、地上式车库一层，总建筑面积为6321.41㎡，是一较为典型的住宅建筑输电线路串联电容和并联电容。
该输电线路串联电容和并联电容自2005年3月开工，2006年5月竣工并交付使用。
2006年6月～2006年10月间，分别接到202室、407室、603室三家住户的投诉。
基于阻抗依频特性的串补次同步谐振仿真分析
基于阻抗依频特性的串补次同步谐振仿真分析
基于阻抗依频特性的串补次同步谐振仿真分析
王成勇;⽯杨鹏
【期刊名称】《⼭东电⼒⾼等专科学校学报》
【年(卷),期】2014(017)001
【摘要】基于系统阻抗的依频特性,⽤matl ab仿真中的PSB⼯具,通过对安装有串联电容补偿装置的电⼒系统进⾏次同步谐振问题的仿真研究,分析了系统的次同步谐振频率与串联电容补偿度、输电线路长度及串补安装位置的关系.通过简单的实例说明了,如何通过合理设计串联电容补偿度和安装位置来规避次同步谐振的发⽣.
【总页数】4页(16-19)
【关键词】次同步谐振;阻抗的依频特性;串联电容补偿;Matlab仿真
【作者】王成勇;⽯杨鹏
【作者单位】国⽹⾃贡供电公司四川⾃贡 643000;国⽹⾃贡供电公司四川⾃贡 643000
【正⽂语种】中⽂
【中图分类】TM761
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2.TCSC次频阻抗特性及其⾃然抑制次同步谐振的参数设计 [C], 康海燕; 王西⽥
3.基于αβ坐标系下双馈异步风⼒发电机串补输电系统次同步谐振的⽐例谐振控制 [J], 任佳佳; 胡应宏; 纪延超
4.抑制次同步谐振的串补⽅案仿真研究 [J], ⽩菲菲; 和鹏; 张鹏; 王晓茹。
输电线路串联电容补偿装置仿真1
SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OFNANCHANG UNIVERSITY《专业综合实验与设计》任务书TASK PLAN FOR INTEGRA TED EXPERIMENT AND DESIGN题目输电线路串联电容补偿装置仿真学科部、系：信息学科部专业班级：08电气学号：7022808001学生姓名：谌峰指导教师：黄灿英吴敏许仙明起讫日期：2011.11.7----2010.11.18一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）1. 原始数据：6台350MVA的发电机通过一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连。
输电线路电压等级为735kv，由两段300km的线路串联组成，工频为50Hz。
为了提高线路输送能力，对两段300km的线路L1和L2进行串联补偿，补偿度为40%，两段线路上均装设330Mvar的并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。
仿真模型见simpowersystem库demo子库中的模型文件power_3phseriescomp。
2.技术及工作要求：（1）对系统进行稳态分析（2）频率分析更改系统图，用三相电源模块代替简化同步电机模块，同时添加阻抗测量模块得到一相阻抗的依频特性。
根据依频特性得到系统的振荡频率。
（3）对系统进行暂态分析1）仿真得出线路1发生各种短路故障时的相关波形，并对波形进行比较分析。
2）仿真得出母线B2发生故障时的相关波形，并对波形进行分析。
二、对原始数据的分析与仿真6台350MVA的发电机通过一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连。
输电线路电压等级为735kv，由两段300km的线路串联组成，工频为50Hz。
为提高线路输送能力，对两段300km的线路L1和L2进行串联补偿，补偿度为40%，两段线路上均装设330Mvar的并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。
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SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OF
NANCHANG UNIVERSITY
《专业综合实验与设计》任务书
TASK PLAN FOR INTEGRA TED EXPERIMENT AND DESIGN
题目输电线路串联电容补偿装置仿真
学科部、系：信息学科部
专业班级：08电气
学号：7022808001
学生姓名：谌峰
指导教师：黄灿英吴敏许仙明
起讫日期：2011.11.7----2010.11.18
一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）
1. 原始数据：
6台350MVA的发电机通过一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连。
输电线路电压等级为735kv，由两段300km的线路串联组成，工频为50Hz。
为了提高线路输送能力，对两段300km的线路L1和L2进行串联补偿，补偿度为40%，两段线路上均装设330Mvar的并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。
仿真模型见simpowersystem库demo子库中的模型文件power_3phseriescomp。
2.技术及工作要求：
（1）对系统进行稳态分析
（2）频率分析
更改系统图，用三相电源模块代替简化同步电机模块，同时添加阻抗测量模块得到一相阻抗的依频特性。
根据依频特性得到系统的振荡频率。
（3）对系统进行暂态分析
1）仿真得出线路1发生各种短路故障时的相关波形，并对波形进行比较分析。
2）仿真得出母线B2发生故障时的相关波形，并对波形进行分析。
二、对原始数据的分析与仿真
6台350MVA的发电机通过一条单回路600km的输电线路与短路容量为30000MVA的系统相连。
输电线路电压等级为735kv，由两段300km的线路串联组成，工频为50Hz。
为提高线路输送能力，对两段300km的线路L1和L2进行串联补偿，补偿度为40%，两段线路上均装设330Mvar的并联电抗器，用于限制高压线路的工频过电压和操作过电压。
串联电容补偿装置有串联电容器组、金属氧化物变阻器（MOV）、放电间隙和阻尼阻抗组成。
如图：
仿真图如下：
发电机先用的是简化的同步电机模块，两个变压器是通用双绕组和三绕组变压器模块，和母线B2相连的三相三绕组变压器为饱和变压器。
母线B1、B2和B3为三相电压电流测量模块，三相电压电流测量模块输出的三相相电压和线电流用的都是标幺值。
下图是串联电容补偿的子系统及串联电容补偿的a相子系统:
其中电容器Cs的容抗值为输电线路感抗的40%，计算如下：
需补偿的容抗值Xc为0.4XL，即：
补偿电容的容抗值Cs为：
图中的MOV用于防止电容器过电压，当电容电压超过额定电压2.5倍时，MOV 将电压钳位到最大允许电压Vprot：
三、对系统进行的稳态分析
点击Powergui模块的“潮流计算和电机初始化”按键，打开窗口最终得到以下
图示：
可以发现图中的电机输入端口Pm、E被更新为
Pm=1652.2MW、E=0.5781p.u。
例如、图中母线B1的a 相电压幅值2V a 为608.78kv ，相角1ϕ为18.22°，母线B1的a 相电流幅值2Ia 为1.56kA ，相角2ϕ为30.5°。
因此，流入线路1的a 相有功功率Pa 为：
464)5.3022.18cos(2
56
.12
78.608)21cos(=-=
-=ϕϕVaIa Pa MW
=P 1392*3=Pa MW
三、对系统进行的频率分析
进行频率分析之前，应先将“简化同步机模块”用“三相电源模块”代替，同时将“三相电源模块”中的阻抗参数设置成与简化同步电机模块的阻抗参数相同。
图如下：
打开Powergui 模块的“阻抗依频特性测量”，设置频率范围为0:500Hz ，图形如下：
可见系统有三种振荡模式，分别在频率8Hz 、149Hz 和348Hz ，其中8Hz 为串联电容和并联电感的并联谐振频率，149Hz 和348Hz 是由600km 分布参数线路导致的谐振频率。
利用图示参数可计算母线B2的短路容量的计算：
58
7352
P 9314MV A
四、对系统进行的暂态分析
1、线路1发生a相接地故障的分析
在Powergui模块中选择连续系统仿真，仿真参数中仿真结束时间为0.2s，算法为变步长ode23tb。
开始仿真，得到母线B2上的三相电压和电流波形和a相接地故障时三相短路电流波形及a相串联补偿装置上放电间隙Gap上的电压、MOV 上电流和MOV的能量波形。
如图：
可见，仿真开始时，系统已经处于稳定状态，t=0.0178s时，a相发生接地故障，最大故障电流为10kA，MOV每半个周期导通一次，使得MOV中存储的能量阶梯上升。
当t=0.0852s时，线路上的继保装置动作，断路器CB1和CB2断开，MOV中存储的能量不再发生变化，维持为27MJ。
2、线路1发生三相接地故障
仿真图形如下：
3、母线B2故障时的暂态分析
通常变电站中断路器均具有在不切除电路故障或变压器的情况下清除母线故障的能力。
将三相故障模块接到母线故障B2上，打开参数对话框，设置在t=2/60时发生三相接地故障。
图形如下:
图形从上到下依次为母线B2上的a相的相电压、母线B2上的三相短路电流、母线B2处串联补偿电容的a相电压、饱和变压器的磁化电流和饱和变压器的磁通。
故障发生时，变压器a相电压降为0，故障清除后，电压恢复，当变压器磁通大
于磁通——电流特性曲线的拐点时，变压器的磁化电流曲线将出现涌流现象。