串联补偿是一种将无功补偿装置通过串联的方式接入线路进行无功补偿的技术。串联补偿分为固定式和可控式两类，前者的有效容抗值是不能变化的，只能工作在补偿和不补偿两种状态，暂态稳定性相对较差；后者较前者增加了旁路晶闸管和电感，通过对晶闸管触发角的控制，可以实现四种工作模式：闭锁模式；容抗调节模式；旁路模式；感抗调节模式，进而增加了系统稳定性，但其也有不足的方面：技术要求高，成本高，同时，串补装置对保护也有一定的影响。在实际工程中，往往是两者相互配合，共同构建一套串联补偿系统。

我国发电资源与用电负荷分布不均衡，加之对电力的需求越来越大，直接导致了对我国电力超高压、大规模、远距离输电发展的需求。为提高线路输送能力，增进系统稳定性，串联补偿技术得到了越来越广泛的应用。但与此同时，固定串联补偿可能会在电力系统中造成次同步谐振，进而引发一系列问题，如损坏发电机轴系，显著消耗发电机轴的机械寿命等。

在1970年与1971年美国Mohave电厂出现次同步谐振之后，国际上进行了大量的研究，先后提出一些有关次同步谐振的抑制、保护和实时监测措施。同步谐振的抑制是指防止、阻尼或削弱次同步谐振的措施；次同步谐振的保护措施主要是指一旦出现次同步谐振时，对高到一定强度的扭应力做出反应，使电力系统免受伤害的措施。可控串联电容补偿正是在此基础上发展起来的。

串联补偿分为固定式和可控式两类，前者的有效容抗值是不能变化的，只能工作在补偿和不补偿两种状态，暂态稳定性相对较差；后者较前者增加了旁路晶闸管和电感，通过对晶闸管触发角的控制，可以实现四种工作模式：闭锁模式；容抗调节模式；旁路模式；感抗调节模式，进而增加了系统稳定性，但其也有不足的方面：技术要求高，成本高，同时，串补装置对保护也有一定的影响。在实际工程中，往往是两者相互配合，共同构建一套串联补偿系统。

线路的输送能力主要取决于线路的热容量极限和输电系统的稳定极限，线路的极限输送容量为两者取小。一般而言，对短线路往往取决于线路的热容量极限；对于远距离输电的长线路取决于输电系统的稳定极限，减小线路的电压损耗和两端的功角差通常有利于提高线路的输电能力。

输电线路的电抗是由于线路有交流电流通过时，在导线周围产生磁场，使得交流输电线呈现为感性元件，线路越长，则其输电能力越低。串联电容器补偿技术的基本原理是：利用串联电容器的容性阻抗补偿掉输电线的部分感性阻抗，使得发电机组间电气距离缩短，同步力矩增加，从而达到改善系统的稳定性，提高输电系统输送能力的目的。如：500kV超高压输电线路工程中，当两端电源相角差相同，且电源内电抗相比线路电抗可以忽略的时候，假如通过安装补偿度为40%的串联电容器，结果将会使安装后输电功率达到安装前输电功率的1.67倍，即如果安装两套这样的补偿装置，就相当于增加一条输电线路。

1、对线路运行的影响

由于固定串联补偿的有效容抗值是不能变化的，即只能在补偿和不补偿这两种状态下选择。虽然可以选择分段补偿的方式，即每段可以根据各自的情况决定是否补偿，但也不能随时按照要求进行补偿。这样一来，在系统发生事故的瞬间，固定串联补偿不能够迅速提高补偿度，也就不能进一步提高系统的暂态稳定性。

与此同时，固定串联补偿还会引起发电机轴系扭振，即次同步谐振。串联电容电压和线路电感电流之间存在着电气振荡模式，该振荡频率为次同步频率。在一定条件下，当次同步电气谐振频率与发电机组轴系的某个机械扭转振荡频率互增，将导致轴系受疲劳，更严重的将导致其损坏。

2、对线路保护的影响

固定串联补偿电容的引入使得输电线路的阻抗具有不确定性，对于距离保护带来的问题主要表现在：电压反向、电流反向、LC谐振、电容的过电压保护性能及电压电流变换器安装位置的选择，对于采用MOV保护的固定串联补偿线路，电压反向和电压电流变换器的位置是影响继电器性能的关键因素。对于方向保护的影响为：当保护间隙在短路初瞬间被击穿时，保护装置的动作将不受串补电容影响；当串补电容不对称短接，无论是负序还是零序保护，都可能发生拒动或误动现象。对于纵联保护的影响：纵联保护主要有纵联距离保护、纵联方向保护、纵联相差保护及全电流差动保护，通常情况下纵联相差保护和全电流差动保护不受串补电容的影响，但纵联距离和纵联方向保护会受影响。

用纵联距离保护作为主保护，对于可能误动、拒动的情况，可以采用带记忆的极化电压得到比较好的解决；采用纵联方向保护作为主保护，因为负（零）序功率方向元件或故障分量方向元件都不受串补电容的影响；采用纵联分相差动或相差保护作为主保护；用工频故障分量保护原理研制出的故障分量方向继电器，当补偿度不很大时，它适用于串补线路。

可控串联补偿通过自适应的改变自身电容值，实现快速适应系统变化、提高输电容量、抑制次同步谐振，进而提高系统稳定的目的，它与固定串联补偿的差别在于用旁路晶闸管加电感代替旁路电感。

目前用可控串联补偿装置抑制次同步谐振有两种方法：一种是主动抑制。设计一个控制器,通过远端测量或者局部估计监视次同步谐振,结合控制命令改变可控串联补偿装置的电容电压；另一种方法是设计适当的可控串联补偿装置触发控制算法,使装置在次同步频率下呈现感性,进而破坏汽轮发电机轴系与线路中串联电容器之间的相互作用。其中,第二种方法只与装装置本身参数有关,不受系统运行条件的影响。目前,国际上由siements、GE、ABB

公司设计的几套可控串联补偿装置均采用这种方法。

1、对电力运行的影响

稳态情况下，可控串联补偿装置运行于微调控制模式，一个周期内电感电流波形相对于电容电压过零点对称，电容电压自身也对称。从理论上分析，可控串联补偿装置产生的谐波电流主要在由串联电容与电感支路所构成的LC回路中形成环流，对系统波形的畸变影响很小，尽管电容上的电压畸变率比较大，但在一般电力系统正常稳态下，占测量电压的百分比比较小，引起的各节点电压畸变率也很小。

稳态情况下，继电保护装置不受谐波影响；动态情况下，尽管可控串联补偿的各次谐波受故障点、故障时刻及触发角等多种因素的影响，振荡剧烈，振幅比较大，频率振荡规律也不明显，连波形包络线也不一定单调下降，有可能时大时小，各次谐波的变化规律也有很大差别但这些因素引起的谐波的变化相对于基波而言仍然是很小的，不会影响保护装置。

2、对线路保护的影响

可控串联补偿装置对线路距离保护的影响：可控串联补偿的反向不会总发生，即使发生，也是在3～4个周期以后。如果采用带记忆的极化电压，配合适当的闭锁措施，这一特性对于防止拒动或误动极为有利；对于受谐波影响，当保护与短路点之间没有可控串补时，不受谐波影响，否则会受其影响，且当可控串补附近发生故障时，影响很大。可控串联补偿装置对线路方向元件的影响：正常情况下负（零）序方向元件不会误动、拒动，但当三相控制不一致，同样会引起三相不对称，使短路条件下负序或零序功率方向保护误动作。可控串联补偿装置对纵联保护的影响：纵联方向保护的性能取决于方向元件的性能，所以，可控串补与固定串补对方向阻抗元件和方向元件的影响的区别就构成了对相应高频保护的区别；一般情况下纵联相差保护不会误动作，但当被保护线路内部短路且有串补电容的综合阻抗成容性时，则纵联相差保护会拒动，但在一般情况下，补偿电容的阻抗一般小于保护反方向等效系统阻抗，在线路中内部故障一般会旁路，这种情况在可控串补线路的运行中是不容易发生的。

采用全电流差动保护，由于其从原理上将不受串补电容的影响；采用方向阻抗元件构成的纵联保护，采用带记忆极化电压的方向阻抗元件可以解决串补电容带来的失去方向性的问题，当进行超范围整定并配合纵联措施时，可以解决方向阻抗元件的超越或保护范围不足的问题。以方向阻抗元件构成的纵联保护只要保护位置选的合适，故障条件下保护安装处的电流不发生电流反向，就可以在可控串补输电线路上使用。使用该方案时，应注意PT、CT安装位置的选择。

串联补偿技术是随着高电压、长距离输电技术的发展而发展的一种新兴技术。交流输电线路串联补偿是现代电力电子技术在高电压、大功率领域应用的典范，其中可控串补技术使整个输电线路的参数变成可以动态调节。串补和可控串补技术可以补偿线路的分布电感，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量、加长送电距离和增大输送能力。目前，串联补偿的主要应用领域是农网配电、高电压长距离输电和电气化铁路供电。

串联补偿分为固定式和可控式两类，前者的有效容抗值是不能变化的，只能工作在补偿和不补偿两种状态，暂态稳定性相对较差；后者较前者增加了旁路晶闸管和电感，通过对晶闸管触发角的控制，可以实现四种工作模式：闭锁模式；容抗调节模式；旁路模式；感抗调节模式，进而增加了系统稳定性，但其也有不足的方面：技术要求高，成本高，同时，串补装置对保护也有一定的影响。在实际工程中，往往是两者相互配合，共同构建一套串联补偿系统。

根据以上分析可知，固定串联补偿和可控串联补偿各有优缺点：前者结构比较简单，成本也较低，但其灵活性较差；后者可以根据线路运行情况自动调整工作方式，灵活性高，但伴随而来的是结构更加复杂，对技术和成本要求更高。因此，在实际工程中，往往是两者相互配合，共同构建一整套串联补偿系统。

至1991年，世界上首个晶闸管投切的可控串联电容补偿装置在美国KanawhaRiver变电站的345kV线路上安装，并成功用于潮流控制与提高线路输送能力以来，到目前为止，全世界已有10个可控串联补偿工程投入运行。

随着电力工业的发展,我国电网将成为世界上最庞大、资源优化配置能力最强和技术最先进的电网。“西电东送、全国联网”是我国电网发展的必然趋势,大规模、远距离输电是我国电网的发展特点。我国电力需求持续、快速增长,土地资源紧张，电网稳定问题突出、电网建设投资巨大,急需有利于保护环境,适合我国大容量、远距离输电特点,经济高效、建设周期短的先进交流输电技术。串联补偿技术正是解决电网发展上述问题的重要关键技术之一。