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【摘要】文章阐述串联补偿技术原理，结合国外及我国串补技术的应用，对超高压500kV输电线路装设串联补偿装置后的状况进行分析及我国在串联补偿技术方面的成就，串联补偿技术国产化是500kV输电线路提高输送能力的关键。
【关键词】串联补偿；技术；国产化；电力系统
【中图分类号】TM 761 【文献标识码】A
【文章编号】1671-5969（2007）12-0182-02
一、串联补偿技术及串联补偿设备
（一）串联补偿技术应用现状
串联补偿技术应用始于1928年（33kV），是一项十分成熟的技术，在电力系统应用已有70多年的历史。1950年220kV串联补偿装置在瑞典投入运行以来，高压串联补偿装置在全世界得到了广泛的应用，电压等级从220kV发展到765kV。目前，世界上已安装的串联补偿电容总容量已超过9000万千乏。随着电力电子技术的发展，在固定串补技术的基础上，又发展了可控串补技术。目前世界上运行的串联补偿装置分为固定串补（FSC）和可控串补（TCSC或CSC）两种，其中可控串补真正投入运行的只有两家（美国的230kV Kayenta变电站和500kVSlatt变电站），其技术复杂性和投资均较高，而固定串补投资较低且有丰富的运行经验。高压输电系统使用串联补偿装置能够有效地降低输电系统间的电抗值，提高输电能力和系统运行的稳定性，降低输电系统工程造价。
交流输电线路串联补偿是现代电力电子技术在高电压、大功率领域的应用典范，其中可控串补技术使整个输电线的参数变成可以动态调节。串补和可控串补技术能够有效提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。串补装置由于绝缘水平高，设备保护系统复杂，集成难度大，原来世界上仅有瑞典、德国和美国具有设计和生产串补和可控串补的能力。
（二）串补装置结构及其原理
串联补偿技术是将电容器C串接于输电线路中，来补偿输电线路自身的线路电抗XL，X=XL-XC ，通过阻抗补偿减少功率输送引起的电压降和功角差，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。串联补偿装置主要由串联电容器组、非线性电阻（MOV）、放电间隙、阻尼装置、旁路断路器、继电保护装置等六部分组成，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（ZNO）限压器(MOV)保护和带并联间隙的MOV保护四种。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，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。提供串补技术的公司有ABB、Siemens、GE和Alston公司提供。
二、串补技术应用实例分析
（一）国外串补技术应用
瑞典北部向中南部送电工程，送电距离大约在400～700公里之间，如果不采用串补需要12回400kV输电线，采用串补度在34%～70%的串补后只需8回线路。为防止高串补度可能产生次同步谐振对核电机组的危害，利用老串补站将其改造一部分改为可控串补。加拿大James Bay工程输送1500万千瓦到1150公里外的负荷中心，采用10回735kV线路，每回线路的输送容量只有150万千瓦。在每回交流线安装串补度为50％的串补后，只需要6回交流735KV线路，减少了4回735线路，每回线输送能力提高到250万千瓦。
美国西北部输送西南部工程。太平洋联络线的第一、二回为全长1520公里的500kV交流线，中间分九段，补前输送能为180万千瓦（单回线为90万千瓦）。在全线各线段采用串补（串补度70％）等措施，最终使联络线的输送能提高到280万千瓦（单回线为140万千瓦）。1999年巴西南北联网工程全长1020公里，架设一条交流500KV紧凑型线路，全线安装100％补偿的高压电抗器，在三个中间变电站安装5组固定串补，总补偿度为54％，在线路两端还各安装了一组补偿度为6%的可控串补以抑制南北部电网联网后所产生的频率约为0.18Hz左右的区域间低频振荡，输送容量为130万千瓦。
（二）我国串联补偿技术应用
2000年，我首次在阳城——淮安500kV输电系统徐州三堡开关站使用两套500kV固定串联补偿(FSC)装置，串补度为40%、容量为2×50万kvar的固定串补，使东明到三堡500kV长262公里的输电线路由3回减少到2回，全部串补设备费用为800多万美元。根据国外的经验，如果系统条件允许或者说电网足够强的话，采用串补技术大约可以使3回输电线减为2回线，整个输电工程可节约投资20%左右。以一个1000公里送200万千瓦的输电工程为例，通常需要3回500kV线路分3段才能送出。如果全线采用串补度为50％（其中的10％为可控串补）的串补，仅需2回线，串补容量约需370万kvar，还能解决长距离联网或者输电产生的低频振荡问题。三堡开关站两套串补装置由西门子（Siemens）公司提供。
国内第一个投运的500kV可控串补(TCSC)工程是天广（一回、二回）线平果可控串补工程，2003年7月投入运行，提高西电东送能力40-50万kW。平果可控串补的总串补度定为40%，其中固定串补度为35%，可控串补度为5%，串补装置总容量为2×400兆乏(双回)，其中固定部分容量为2×350Mvar，可控部分容量为2×50 Mvar。可控串补装置有效抑制区了域间低频振荡，提高系统稳定性，平果可控串补站建在平果变电所附近，是我国第一个基于晶闸管控制的串补工程。投运3年来，设备运行状况良好；主网架规模越大，串补工程发挥的作用越大。2004年和2005年，平果可控串补装置两年可用率达98.4%和99.72%，多送电量分别达到34.5亿kWh和32.1亿kWh。可控串补由西门子公司成套供货，其中旁路断路器及隔离开关、控制保护装置由西门子公司自己制造，旁路间隙和阻尼装置由诺基亚公司制造，串联电容器由Cooper公司制造。
三、提高500kV输电线路输送能力的措施
（一）串补技术国产化
对于长距离输电线，其输电能力主要取决于线路的稳定极限，采用串补、可控串补可使系统稳定极限大幅度提高从而提高线路的输电能力，如瑞典、加拿大和巴西采用串联补偿技术提高输电能力、降低输电工程投资。目前，我国已掌握了串补设备的设计和生产，并投入运行成功。由中国电力科学研究院研制的串补装置（固定串补/可控串补装置）已于2004年12月在甘肃成碧220kV输电线路成功投运，是世界上首套采用混合复用方式的固定和可控混合串补装置，也是世界上基本串补度和串联容抗最大的可控串补装置。甘肃碧口—成县(简称碧成)220kV可控串补工程的成功投运，标志我国同时实现了可控串补和固定串补的国产化，成为第四个掌握串补技术装置的国家，对我国电力系统技术的发展具有重要的意义。安装可控串补后，碧成线输送能力提高100兆瓦以上，暂态稳定极限提高33%。
2005年5月17日，拥有自主知识产权的固定串补（FSC）/可控串补装置（TCSC），通过了由中国电机工程学会主持的技术成果鉴定，装置整体技术水平达到国际先进水平，部分技术达到国际领先水平，保护控制系统和测量系统的可靠性设计和抗干扰能力设计，可控串补用大功率晶闸管阀串联技术、晶闸管阀TE板的取能和自纠错设计技术、MOV配片和均流技术和放电间隙技术等达到国际领先水平。
（二）国产化推动500kV线路串补装置应用，提高电网输送能力
串补装置的国产化，降低投资费用，有利于500kV线路串补装置应用。如2005年7月，阳城输电系统加强工程三堡变电站扩建串联电容补偿装置工程项目国际公开招标，国外厂商第一次主动降低了产品报价，从每kvar8000多美元降到了每kvar600多美元。长期以来，仅有几个著名跨国公司具有设计和生产串补装置的能力，因此价格较高。交流输电线路串联补偿是现代电力电子技术在高电压、大功率领域的应用典范，其中可控串补技术使整个输电线的参数变成可以动态调节。串补和可控串补技术能够有效提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。由于绝缘水平高，设备保护系统复杂，集成难度大，原来世界上仅有瑞典、德国和美国具有设计和生产串补和可控串补的能力。
目前我国电网在网络规模、网络结构、应用新技术方面与发达国家相比存在一定差距，造成电网输送能力相对较低、运行经济性较差，而可控串补技术正是解决上述关键问题的有力武器。2006年6月，由电科院设计和制造的500千伏固定串补装置将在三堡变电站投入运行；2007年9月，由电科院进行系统集成和关键设备制造的500千伏可控串补装置将在冯屯变电站投入运行，建成后将是目前世界上补偿容量最大，技术难度最高的可控串补装置。
加速推进输电新技术的国产化和产业化，使这些输电新技术在我国得到大范围的推广应用，提高我国500kV输电线路的整体输电能力，这是提高我国电网的输电能力和安全稳定水平、节省投资、保护环境、提高电网企业经济效益的重要技术措施。
参考文献
[1]马乃兵.串联补偿技术在我国的应用[[J].电力电容器，1998．
[2]李长益.500kV三堡站的串联补偿装置[A].串联补偿装置研讨会[C]．
[3]钟胜.河池串补站工程接入系统设计[R].武汉：中南电力设计院，2002．
作者简介：石铃林（1964－），男，贵州人，黔南民族职业技术学院教务处高级讲师，研究方向：工厂供电、电力线路等课程教学。
【关键词】串联补偿；技术；国产化；电力系统
【中图分类号】TM 761 【文献标识码】A
【文章编号】1671-5969（2007）12-0182-02
一、串联补偿技术及串联补偿设备
（一）串联补偿技术应用现状
串联补偿技术应用始于1928年（33kV），是一项十分成熟的技术，在电力系统应用已有70多年的历史。1950年220kV串联补偿装置在瑞典投入运行以来，高压串联补偿装置在全世界得到了广泛的应用，电压等级从220kV发展到765kV。目前，世界上已安装的串联补偿电容总容量已超过9000万千乏。随着电力电子技术的发展，在固定串补技术的基础上，又发展了可控串补技术。目前世界上运行的串联补偿装置分为固定串补（FSC）和可控串补（TCSC或CSC）两种，其中可控串补真正投入运行的只有两家（美国的230kV Kayenta变电站和500kVSlatt变电站），其技术复杂性和投资均较高，而固定串补投资较低且有丰富的运行经验。高压输电系统使用串联补偿装置能够有效地降低输电系统间的电抗值，提高输电能力和系统运行的稳定性，降低输电系统工程造价。
交流输电线路串联补偿是现代电力电子技术在高电压、大功率领域的应用典范，其中可控串补技术使整个输电线的参数变成可以动态调节。串补和可控串补技术能够有效提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。串补装置由于绝缘水平高，设备保护系统复杂，集成难度大，原来世界上仅有瑞典、德国和美国具有设计和生产串补和可控串补的能力。
（二）串补装置结构及其原理
串联补偿技术是将电容器C串接于输电线路中，来补偿输电线路自身的线路电抗XL，X=XL-XC ，通过阻抗补偿减少功率输送引起的电压降和功角差，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。串联补偿装置主要由串联电容器组、非线性电阻（MOV）、放电间隙、阻尼装置、旁路断路器、继电保护装置等六部分组成，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（ZNO）限压器(MOV)保护和带并联间隙的MOV保护四种。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，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。提供串补技术的公司有ABB、Siemens、GE和Alston公司提供。
二、串补技术应用实例分析
（一）国外串补技术应用
瑞典北部向中南部送电工程，送电距离大约在400～700公里之间，如果不采用串补需要12回400kV输电线，采用串补度在34%～70%的串补后只需8回线路。为防止高串补度可能产生次同步谐振对核电机组的危害，利用老串补站将其改造一部分改为可控串补。加拿大James Bay工程输送1500万千瓦到1150公里外的负荷中心，采用10回735kV线路，每回线路的输送容量只有150万千瓦。在每回交流线安装串补度为50％的串补后，只需要6回交流735KV线路，减少了4回735线路，每回线输送能力提高到250万千瓦。
美国西北部输送西南部工程。太平洋联络线的第一、二回为全长1520公里的500kV交流线，中间分九段，补前输送能为180万千瓦（单回线为90万千瓦）。在全线各线段采用串补（串补度70％）等措施，最终使联络线的输送能提高到280万千瓦（单回线为140万千瓦）。1999年巴西南北联网工程全长1020公里，架设一条交流500KV紧凑型线路，全线安装100％补偿的高压电抗器，在三个中间变电站安装5组固定串补，总补偿度为54％，在线路两端还各安装了一组补偿度为6%的可控串补以抑制南北部电网联网后所产生的频率约为0.18Hz左右的区域间低频振荡，输送容量为130万千瓦。
（二）我国串联补偿技术应用
2000年，我首次在阳城——淮安500kV输电系统徐州三堡开关站使用两套500kV固定串联补偿(FSC)装置，串补度为40%、容量为2×50万kvar的固定串补，使东明到三堡500kV长262公里的输电线路由3回减少到2回，全部串补设备费用为800多万美元。根据国外的经验，如果系统条件允许或者说电网足够强的话，采用串补技术大约可以使3回输电线减为2回线，整个输电工程可节约投资20%左右。以一个1000公里送200万千瓦的输电工程为例，通常需要3回500kV线路分3段才能送出。如果全线采用串补度为50％（其中的10％为可控串补）的串补，仅需2回线，串补容量约需370万kvar，还能解决长距离联网或者输电产生的低频振荡问题。三堡开关站两套串补装置由西门子（Siemens）公司提供。
国内第一个投运的500kV可控串补(TCSC)工程是天广（一回、二回）线平果可控串补工程，2003年7月投入运行，提高西电东送能力40-50万kW。平果可控串补的总串补度定为40%，其中固定串补度为35%，可控串补度为5%，串补装置总容量为2×400兆乏(双回)，其中固定部分容量为2×350Mvar，可控部分容量为2×50 Mvar。可控串补装置有效抑制区了域间低频振荡，提高系统稳定性，平果可控串补站建在平果变电所附近，是我国第一个基于晶闸管控制的串补工程。投运3年来，设备运行状况良好；主网架规模越大，串补工程发挥的作用越大。2004年和2005年，平果可控串补装置两年可用率达98.4%和99.72%，多送电量分别达到34.5亿kWh和32.1亿kWh。可控串补由西门子公司成套供货，其中旁路断路器及隔离开关、控制保护装置由西门子公司自己制造，旁路间隙和阻尼装置由诺基亚公司制造，串联电容器由Cooper公司制造。
三、提高500kV输电线路输送能力的措施
（一）串补技术国产化
对于长距离输电线，其输电能力主要取决于线路的稳定极限，采用串补、可控串补可使系统稳定极限大幅度提高从而提高线路的输电能力，如瑞典、加拿大和巴西采用串联补偿技术提高输电能力、降低输电工程投资。目前，我国已掌握了串补设备的设计和生产，并投入运行成功。由中国电力科学研究院研制的串补装置（固定串补/可控串补装置）已于2004年12月在甘肃成碧220kV输电线路成功投运，是世界上首套采用混合复用方式的固定和可控混合串补装置，也是世界上基本串补度和串联容抗最大的可控串补装置。甘肃碧口—成县(简称碧成)220kV可控串补工程的成功投运，标志我国同时实现了可控串补和固定串补的国产化，成为第四个掌握串补技术装置的国家，对我国电力系统技术的发展具有重要的意义。安装可控串补后，碧成线输送能力提高100兆瓦以上，暂态稳定极限提高33%。
2005年5月17日，拥有自主知识产权的固定串补（FSC）/可控串补装置（TCSC），通过了由中国电机工程学会主持的技术成果鉴定，装置整体技术水平达到国际先进水平，部分技术达到国际领先水平，保护控制系统和测量系统的可靠性设计和抗干扰能力设计，可控串补用大功率晶闸管阀串联技术、晶闸管阀TE板的取能和自纠错设计技术、MOV配片和均流技术和放电间隙技术等达到国际领先水平。
（二）国产化推动500kV线路串补装置应用，提高电网输送能力
串补装置的国产化，降低投资费用，有利于500kV线路串补装置应用。如2005年7月，阳城输电系统加强工程三堡变电站扩建串联电容补偿装置工程项目国际公开招标，国外厂商第一次主动降低了产品报价，从每kvar8000多美元降到了每kvar600多美元。长期以来，仅有几个著名跨国公司具有设计和生产串补装置的能力，因此价格较高。交流输电线路串联补偿是现代电力电子技术在高电压、大功率领域的应用典范，其中可控串补技术使整个输电线的参数变成可以动态调节。串补和可控串补技术能够有效提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。由于绝缘水平高，设备保护系统复杂，集成难度大，原来世界上仅有瑞典、德国和美国具有设计和生产串补和可控串补的能力。
目前我国电网在网络规模、网络结构、应用新技术方面与发达国家相比存在一定差距，造成电网输送能力相对较低、运行经济性较差，而可控串补技术正是解决上述关键问题的有力武器。2006年6月，由电科院设计和制造的500千伏固定串补装置将在三堡变电站投入运行；2007年9月，由电科院进行系统集成和关键设备制造的500千伏可控串补装置将在冯屯变电站投入运行，建成后将是目前世界上补偿容量最大，技术难度最高的可控串补装置。
加速推进输电新技术的国产化和产业化，使这些输电新技术在我国得到大范围的推广应用，提高我国500kV输电线路的整体输电能力，这是提高我国电网的输电能力和安全稳定水平、节省投资、保护环境、提高电网企业经济效益的重要技术措施。
参考文献
[1]马乃兵.串联补偿技术在我国的应用[[J].电力电容器，1998．
[2]李长益.500kV三堡站的串联补偿装置[A].串联补偿装置研讨会[C]．
[3]钟胜.河池串补站工程接入系统设计[R].武汉：中南电力设计院，2002．
作者简介：石铃林（1964－），男，贵州人，黔南民族职业技术学院教务处高级讲师，研究方向：工厂供电、电力线路等课程教学。