電容效應

在電感、電容串聯的L-C迴路中，如果容抗大於感抗，即迴路固有振盪角頻率

比電源角頻率高時，在電源電壓E作用下，迴路中將流過電容性電流。容性電流在電感上的壓降V1與電容上電壓Vc反相，即Vc=E+V₁。抬高了電容上的電壓，這種現象稱為電容效應 ^[1]  。

超高壓輸電線路距離較長，輸電線路的電容不能忽略，此時就必須考慮線路的電容效應。

長距離輸電線路空載或輕載時由於線路容抗大於線路感抗，在電源電動勢的作用下，線路中通過的電容電流在感抗上的壓降將使容抗上的電壓高於電源電動勢，即空載線路上的電壓高於電源電壓，致使沿線電壓分佈不均，末端電壓最高。這就是空載或輕載線路的電容效應，又稱費蘭梯效應(Ferranti effect)。超高壓輸電系統空載線路的電容效應是引起工頻過電壓的主要原因，這種過電壓雖然對系統正常絕緣的電氣設備一般沒有危害 ，但在超高壓遠距離輸電確定絕緣水平時卻起着重要作用 ^[2]  。

超高壓遠距離輸電線路，要考慮它的分佈參數特徵。對於三相對稱、穩態、均勻的線路，可以取單相線路進行計算，計算時取正序參數。單相線路示意圖如圖1所示。

圖1中：Z₁、y₁分別為單位長度線路的阻抗和導納，

；

分別表示距線路末端長度為x處的電壓電流；

，

分別表示距線路末端x+dx處的電壓電流。

線路末端電壓U₂和電流I₂為已知值時的線路穩態方程為:

(1)

(2)

式中：

為線路傳播係數，對架空線路來説，

、

，為無損線路的波阻抗，L₀、C₀為線路單位長度的電感、電容。

對於空載無損線路：

則線路末端電壓與首端電壓關係為

(3)

距線路末端x處的電壓為

(4)

由式(4)可見：均勻空載線路沿線電壓呈餘弦升高，末端電壓最高。它主要起源於由輸電線路對地電容引起的無功過剩，線路越長，無功過剩越多，從而沿線電壓升高越明顯。在我國超高壓系統中，要求線路側工頻過電壓不大於最高運行相電壓的1.4倍，母線側不大於1.3倍。因此，應當採取措施抑制工頻電壓升高 ^[2]  。

1)超高壓輸電線路在空載或輕載時會出現工頻電壓升高，如不採取措施，對設備絕緣及其運行條件產生重大影響，影響保護電器的工作條件和效果。

2)採用分段並聯電抗器的無功補償措施可有效抑制工頻電壓升高，沿線設置的並聯電抗器數越多，效果越好。並聯電抗器的數量和補償度的確定應考慮技術和經濟的因素。

3)僅一處並聯電抗器時，在末端最佳；線路末端壓將給變電站無功補償、電壓控制帶來困難 ^[2]  。

為了限制電容效應引起的工頻電壓升高，在超高壓電網中，廣泛採用並聯電抗器來補償線路的電容電流，以削弱其電容效應 ^[3]  。