本文以500kV沽源变电站为研究对象，分析其串联补偿装置安装的可行性，并进行了设计与试验。　　论文首先对沽源站安装串补系统的必要性进行了分析。蒙西电网电量急需外送，张家口坝上风电发展迅速，对汗海～沽源～平安城双回500kV线路传输能力提出新的要求。沽源站加装串补装置，不仅可以满足张家口坝上风电接入沽源站后风电及内蒙外送电力向京津唐负荷中心送电的需求;还可以在均衡丰～万双和汗～沽双两个输电通道潮流的基础上，有效提高该外送断面的送电能力，也使得这两个送电通道得到更加充分的利用，有利于电网的经济运行;另外，本文所设计串联补偿工程的投产，还可以提高华北主网的安全稳定水平、提高北京电网的供电可靠性。　　其次，论文对沽源变电站串补系统高压侧设计进行了相关计算。结合内蒙外送通道的潮流分布、热稳极限以及暂稳极限计算结果，并考虑装置的经济性，本文给出了新增的汗沽线串补度可暂按40％、沽平线串补度可暂按45％来考虑，电容器容抗分别为16.16Ω、26.64Ω。并对加装串补电容器的额定电流，高抗与串补位置进行了确定。计算了短路电流，工频过电压和潜供电流。对金属氧化物限压器MOV(Mental Oxide Varistor)容量给出了合理的估算值。　　然后，对沽源站保护系统进行了设计。对串补系统所需二次保护系统进行了全面的分析与设计。包括电容器的不平衡保护、电容器过负荷保护、MOV保护、平台闪络保护、旁路保护、次同步谐振保护、间隙保护、线路电流检测、线路联跳串补保护、触发回路监视、闭锁回路、分合闸逻辑、光纤故障保护、保护装置失电保护、紧急保护进行了设计。最后对串补系统进行了现场试验，验证了工程的有效性和实用性。