補償度
Degree of Compensation
別名：k、Compensation ratio、串聯補償度、Series compensation degree
補償度 k = 100 × (X_C / X_L) %，表示串聯電容器補償線路電感性電抗之百分比（IEC 60143-1:2023 §3.8）。典型範圍：一般應用 25~40%、主流 40~60%、需詳細 SSR 研究 60~70%、實務極限 70%。k 越高功率傳輸能力越大但次同步振盪（SSR）風險增加。串聯諧振頻率 f_er = f₀×√(k/100)。實務 k ≤ 70%（單模組）或 90%（多模組分段），極少 > 100%（過補償）。TCSC 提供連續可變 k。
白話說明
補償度（k）就是「串聯電容器抵消了多少線路電感」的百分比：k = 50% 代表抵消一半，等效線路縮短一半。k 越高、傳輸能力越強，但也越容易出現次同步振盪（SSR，讓發電機軸系共振的災難性問題）。業界常用 40~60%，k > 70% 要做專門研究。k = 100% 理論可行但實務幾乎沒人用（系統會變得不穩）。
完整定義
(線路段之) 串聯補償度 k： k = 100 × (X_C / X_L) % 其中： X_C 為串聯電容器之電容性電抗； X_L 為施加該串聯電容器之輸電線路段之總正序電感性電抗。
標準原文 (Original Text)
degree of compensation (k): degree of series compensation, k (of a line section) is k = 100 (X_C / X_L) % where X_C is the capacitive reactance of the series capacitor; X_L is the total positive sequence inductive reactance of the transmission line section on which the series capacitor is applied.
物理意義： （1）k = 0%：無串聯補償； （2）k = 50%：電容補償一半線路電感，等效線路電抗降至 50%； （3）k = 70%：常見工程上限，實際線路電抗降至 30%； （4）k > 100%：過補償，實務極少用（會引發嚴重穩定問題）； （5）k 之選擇由線路穩定性、潮流控制需求、次同步振盪風險綜合決定。 等效電路分析： （1）線路原始阻抗：Z = R + jX_L； （2）加串聯電容後：Z_eq = R + j(X_L − X_C) = R + j(1 − k/100) × X_L； （3）k = 50% → X_eq = 0.5 × X_L； （4）功率傳輸能力：P_max = V₁V₂ / X_eq，k = 50% → 功率傳輸能力 × 2。 典型工業實務 k 範圍： | 補償度 | 應用情境 | 工程考量 | |---|---|---| | 25~40% | 一般長距離 EHV 輸電 | 保守、SSR 風險低 | | 40~60% | 大型長距離線路 | 主流應用 | | 60~70% | 穩定極限嚴苛 | 需詳細 SSR 研究 | | > 70% | 特殊需求 | 多段串補 + TCSC 控制 | 次同步振盪（SSR）風險： （1）k 值越高 → 系統串聯諧振頻率越接近次同步範圍； （2）串聯諧振頻率 f_er = f₀ × √(X_C/X_L) = f₀ × √(k/100)； （3）若 f_er 接近發電機軸系扭轉頻率（15~45 Hz），可能引發 SSR； （4）解決方案：TCSC 主動阻尼、軸系扭振濾波器、SSR 保護電驛。 過補償限制： （1）k > 100% 等效為電容性線路——理論上傳輸能力更高； （2）實際上：易引發電壓不穩、SSR、自激磁等問題； （3）實務上 k 不超過 70%（單模組）或 90%（分段多模組）。 k 值調整： （1）固定 bank：設計時決定 k、運轉中不可調； （2）階梯 bank：多模組並行切入/切出可實現離散 k 調整； （3）TCSC（Thyristor-Controlled Series Capacitor）：半導體連續調整 k； （4）SSSC（Static Synchronous Series Compensator）：VSC-based，可提供負 k（即增加線路阻抗）。 保護協調： （1）線路故障時：MOV 動作釋放 bank → 實際 k 瞬間降至 0 → 系統電壓與潮流重分配； （2）保護整定必須考量兩種狀態（bank in / bank bypass）之系統阻抗； （3）距離保護（21）之阻抗軌跡受 k 影響——需精確建模。
生活比喻
像幫長跑選手減重——減掉 50% 體重（k=50%）會跑得比較快，但減太多（k>70%）身體會出問題。k 不是越高越好，是在「傳輸能力」與「穩定風險」之間找甜蜜點。
為何重要
補償度是串聯電容器選型與系統規劃的核心參數：(1) 規劃階段決策：線路穩定研究決定所需 k 值，進而決定 bank 規格（X_C = k × X_L / 100）；(2) SSR 篩選：k 值與接入點附近大型熱機（尤其水泥廠、鋼鐵廠大型同步機、傳統火電機組）之軸系扭轉頻率交叉檢查，必要時加裝 SSR 阻尼器或 TCSC；(3) 距離保護（21）重設：串聯電容器引入負電抗，使線路阻抗軌跡異常，保護電驛必須採用專門之串補系統距離保護邏輯（現代數位電驛如 SEL-421、ABB REL670 有專屬算法）；(4) 潮流重分配：k 改變會讓鄰近線路潮流改變，需系統規劃部門評估；(5) 電壓分布：串補提高線路中段電壓，可能使既有無功補償過剩，需重整系統電壓控制；(6) 特殊規範：如 IEEE SSR 建議每個接入點 k > 35% 皆須執行 SSR 研究；(7) 台灣實務：中部至東部 345 kV 主幹線裝有多組 TCSC，補償度 30~50%，配合次同步阻尼控制。
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