海纜電壓偏高是海上輸電系統(tǒng)中常見的技術問題，其成因涉及電氣特性、結構設計及運行環(huán)境等多方面因素。以下從電容效應、設計需求、故障機理及補償措施四個維度展開分析：

一、電容效應導致的工頻過電壓

海纜的電容特性顯著高于架空線路，尤其在長距離輸電時，分布電容產生的無功功率會抬高線路電壓。例如：

空載或輕載時：海纜相當于電容負載，系統(tǒng)電流主要為容性，導致電壓沿線路逐漸升高。研究表明，當海纜長度超過40km時，末端電壓可能超過首端10%15%。

容升效應實例：某66kV海纜送出系統(tǒng)在風電場停機時，末端電壓升至80kV（超過額定電壓21%），觸發(fā)變流器保護閉鎖。

二、高壓等級與柔直技術的設計需求

提升電壓等級是增加輸送容量、降低損耗的有效手段，但也直接導致電壓升高：

技術升級驅動：如粵電陽江青洲項目采用500kV三芯海纜，通過提升電壓實現130km遠距離輸電。此類設計雖優(yōu)化經濟性，但電壓基準值已顯著提高。

三、結構故障與外部沖擊

1.導體護套絕緣失效

阻水層缺陷：導體單線間隙過大導致阻水材料填充不足（如未采用91盤框絞機），海水侵入形成接地故障，局部電場畸變引發(fā)電壓異常。

護套破損：鎧裝層渦流（如鍍鋅鋼絲未隔磁）或雷電過電壓（如500kV海纜遭雷擊時過電壓可達923kV）會擊穿絕緣，形成電位梯度突變。

2.接地系統(tǒng)異常

單點接地失效：單芯海纜若未采用交叉互聯接地，護套感應電壓可達危險水平（如某220kV海纜護套電壓超100V，導致螺栓過熱至112℃）。

高抗配置不足：輸電距離超過40km時需安裝高壓電抗器抑制過電壓。若補償容量不足（如電抗器容量與海纜充電功率失配），電壓將失控上升。

四、無功補償策略局限性

動態(tài)響應滯后：傳統(tǒng)靜止無功補償器（SVC）難以適應風電場出力波動，導致輕載時過剩容性無功無法及時吸收。某案例中，SVC響應延遲1.2秒引發(fā)暫態(tài)過電壓7%。

高抗固定補償缺陷：固定高抗在負荷變化時可能過補償（如夜間低負荷時段），反而加劇電壓抬升。

總結

海纜電壓偏高的核心原因可歸結為：電容效應在長距離輸電中的主導作用、高電壓等級設計的固有特性、絕緣結構缺陷引發(fā)的局部電場畸變，以及動態(tài)無功補償系統(tǒng)的響應不足。解決策略需結合柔性直流技術（如模塊化多電平換流器抑制諧波）、智能無功補償（如STATCOM）及結構優(yōu)化（如三芯海纜減少回路電感）進行綜合治理。