國內(nèi)可控串聯(lián)典型工程應(yīng)用介紹

國內(nèi)可控串聯(lián)典型工程應(yīng)用介紹中國電力科學(xué)研究院中電普瑞科技有限公司湯海雁2008.11.14主要內(nèi)容一、天廣500kV可控串補(bǔ)工程二、碧成220kV可控串補(bǔ)工程三、伊馮500kV可控串補(bǔ)工程一、天廣500kV可控串補(bǔ)工程平果可控串補(bǔ)可控串補(bǔ)固定串補(bǔ)地理接線圖天廣可控串補(bǔ)工程主要作用：提高向廣東電網(wǎng)的輸電能力16～24萬千瓦；防止N－1時線路過載；抑制低頻振蕩。主要技術(shù)參數(shù)：采用35％常規(guī)串補(bǔ)和5％可控串補(bǔ)；常規(guī)串補(bǔ)容量2×350Mvar，可控串補(bǔ)容量2×50Mvar；MOV容量推薦值30MJ。二、碧成220kV可控串補(bǔ)工程碧成可控串補(bǔ)工程碧成220kV可控串補(bǔ)工程成碧可控串補(bǔ)工程背景甘肅隴南地區(qū)電網(wǎng)主要以成縣220kV變電站和碧口水電廠為中心的110kV輻射型供電網(wǎng)絡(luò)組成，220kV碧成線的穩(wěn)定極限160MW；2004年投運(yùn)120km成縣—天水330kV線路后，碧-成-天輸電系統(tǒng)只能送電240MW；按規(guī)劃2005年碧口地區(qū)最大送電電力為360MW。成碧可控串補(bǔ)工程背景主要作用：50%可控串補(bǔ)，提高100MW以上，線路暫態(tài)穩(wěn)定極限提高33％；抑制低頻振蕩；改善碧口地區(qū)電壓質(zhì)量。主要技術(shù)參數(shù)：碧口-成縣線路長度142km，額定電流1.1kA；50％可控串補(bǔ)，補(bǔ)償度50%~125%

；電容器容量96Mvar/三相；MOV容量(MJ/相)10MJ。1.PSS投入、串補(bǔ)退出條件下，單相點(diǎn)跳碧成線成縣側(cè)開關(guān)

抑制低頻振蕩試驗(yàn)2.在PSS投入，TCSC1.1方式下,單相點(diǎn)跳碧成線成縣側(cè)開關(guān)

抑制低頻振蕩試驗(yàn)甘肅碧成220kV可控串補(bǔ)工程整體圖三、伊馮500kV串聯(lián)補(bǔ)償工程伊馮500kV可控串補(bǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖伊馮可控串補(bǔ)工程伊敏電廠2200MW通過伊馮雙回線送出，現(xiàn)有系統(tǒng)條件不能滿足電力送出，需要考慮新的措施；2010年左右，伊敏電廠總裝機(jī)容量將達(dá)5800MW，東北電網(wǎng)將建成呼遼、容量3000MW的±500kV直流輸電線路，呼盟交直流并列輸電系統(tǒng)；屆時伊馮線需要送出2500MW功率。在馮屯側(cè)安裝串補(bǔ)裝置，能使伊馮雙線極限輸送能力達(dá)到2000MW，能夠滿足近期、遠(yuǎn)期伊敏機(jī)組滿發(fā)時的電力送出需求。伊馮可控串補(bǔ)工程背景伊馮可控串補(bǔ)工程特點(diǎn)交直流系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)行方式，需要適應(yīng)復(fù)雜運(yùn)行工況；串補(bǔ)裝置位于伊敏電廠向東北電網(wǎng)輸電的通道，需要避免SSR風(fēng)險；裝置運(yùn)行環(huán)境惡劣，高寒地區(qū)覆冰情況嚴(yán)重；世界上可控串補(bǔ)容量最大。主要作用：提高伊馮線路斷面的輸電能力，該串補(bǔ)工程可提高輸送能力600MW；顯著提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平和阻尼振蕩能力；可有效避免次同步諧振。伊馮500kV串補(bǔ)工程主要技術(shù)參數(shù)：可控串補(bǔ)總?cè)萘窟_(dá)2×326.6Mvar；固定串補(bǔ)總?cè)萘窟_(dá)2×544.3Mvar；每回線路總補(bǔ)償度45%，可控串補(bǔ)度15%，固定串補(bǔ)度30%；伊敏－馮屯線路長度378km，線路額定電流2.33kA。伊馮500kV串補(bǔ)工程串補(bǔ)、可控串補(bǔ)補(bǔ)償度、主接線和參數(shù)的確定；提高暫穩(wěn)為主要目標(biāo)的控制策略；提高暫穩(wěn)、阻尼低頻振蕩和次同步諧振控制的綜合；結(jié)合實(shí)際電力系統(tǒng)的研究。伊馮500kV串補(bǔ)工程的系統(tǒng)研究TCSC控制器功能分層框圖

上層控制:主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)要求選擇不同的控制模式(如潮流控制、暫態(tài)穩(wěn)定控制等)，并根據(jù)與該模式相關(guān)的控制策略?？刂撇呗匝芯拷?jīng)對電力系統(tǒng)進(jìn)行分析，分別以直流單極閉鎖故障、交流伊馮線發(fā)生單永或單瞬故障作為主要方式，并考慮伊馮線發(fā)生三相故障、安全穩(wěn)定特殊要求、跳伊馮線、單相重合閘、合空線等方式，提出電力系統(tǒng)對串補(bǔ)的要求及串補(bǔ)應(yīng)考慮的上層控制策略，并以此作為中層控制策略分析的基礎(chǔ)。

中層控制:主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)控制要求的命令阻抗，制定相關(guān)的控制策略，使可控串補(bǔ)的輸出阻抗迅速準(zhǔn)確的跟蹤命令阻抗?？刂撇呗匝芯縏CSC中層控制策略框圖TCSC中層控制策略

底層控制:主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對晶閘管閥的觸發(fā)控制，使可控串補(bǔ)裝置的輸出阻抗達(dá)到中層控制的要求。底層控制通過邏輯編程和底層控制子程序?qū)崿F(xiàn)?？煽卮a(bǔ)的底層控制固定串補(bǔ)補(bǔ)償度的安全范圍

全面分析系統(tǒng)各種運(yùn)行方式?？煽卮a(bǔ)抑制次同步諧振的分析全面分析系統(tǒng)各種運(yùn)行方式；考慮采用控制策略提高TCSC抑制次同步諧振的能力。次同步諧振伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究

伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究可控串補(bǔ)工作能力的基本設(shè)計(jì)，包括各種工況下可控串補(bǔ)的底層控制、過電壓保護(hù)控制和絕緣配合、各元件的工作條件；

可控串補(bǔ)與電力系統(tǒng)之間的相互作用與相互影響，如可控串補(bǔ)對線路斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓的影響、對潛供電流的影響等。串聯(lián)補(bǔ)償電容器允許的最大短時工頻電壓（IEEE標(biāo)準(zhǔn)）串聯(lián)補(bǔ)償電容器允許的最大短時工頻電流（IEC標(biāo)準(zhǔn)）串聯(lián)電容器的耐受能力伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究現(xiàn)有串補(bǔ)電容器的標(biāo)準(zhǔn)都是針對常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對于可控串補(bǔ)，由于電壓和電流通常都不是正弦波，分析時通常采用兩種方法：在研究電壓對電容器電介質(zhì)強(qiáng)度影響時，主要考慮電壓的峰值；在研究電力熱效應(yīng)對電容器的影響時，主要考慮電流的有效值及諧波的影響；伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究伊馮可控串補(bǔ)整體工作能力TCSC的電抗與線路電流和時間的關(guān)系TCSC進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行控制基本約束條件伊馮串補(bǔ)固定及可控部分均投入運(yùn)行，可控部分不允許工作在晶閘管閉鎖狀態(tài)

伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究伊馮可控串補(bǔ)過電壓保護(hù)及絕緣配合(1)使用非線性電阻限壓器(MOV)限制TCSC兩端的過電壓；(2)當(dāng)MOV負(fù)載達(dá)到一定水平時，TCSC的控制系統(tǒng)啟動保護(hù)性TCR支路旁路模式；(3)當(dāng)短路故障清除后，TCSC應(yīng)盡快返回到容性工作狀態(tài)；(4)當(dāng)MOV負(fù)載達(dá)到一個更高的水平時，MOV、晶閘管旁路，防止電容器、MOV、晶閘管等設(shè)備損壞；(5)阻尼回路用于限制電容器放電電流。伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究MOV參數(shù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)：MOV額定電壓過電壓保護(hù)水平MOV整體伏安特性MOV啟動能耗、啟動電流——區(qū)外故障、區(qū)內(nèi)故障，MOV最大電流、MOV最大能耗——MOV保護(hù)動作門檻值MOV能耗允許水平伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究MOV參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，MOV的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足:過負(fù)荷條件下出現(xiàn)的熱應(yīng)力；系統(tǒng)發(fā)生搖擺期間的熱應(yīng)力；在極限電壓Ulim下的最大線路故障電流的熱應(yīng)力；串補(bǔ)系統(tǒng)中影響MOV能耗的主要因素：MOV電流：串聯(lián)補(bǔ)償度及其容抗、串補(bǔ)額定電流、串補(bǔ)過電壓保護(hù)水平、故障前系統(tǒng)運(yùn)行條件、故障類型、故障發(fā)生地點(diǎn)、故障發(fā)生時間；持續(xù)時間：故障切除時間、系統(tǒng)搖擺過程、重合閘采用情況、間隙動作延時；伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究

伊馮線高抗配置對系統(tǒng)運(yùn)行電壓的適應(yīng)性

A：伊馮線馮屯側(cè)高抗安裝在串補(bǔ)母線側(cè)；B：伊馮線馮屯側(cè)高抗安裝在串補(bǔ)線路側(cè)。研究內(nèi)容：母線電壓及線路沿線電壓伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究工頻過電壓

無故障和單相接地甩負(fù)荷下，母線側(cè)和線路側(cè)工頻過電壓和伊敏側(cè)、馮屯側(cè)高抗中性點(diǎn)電壓，均在允許范圍內(nèi)；潛供電流潛供電流會影響單相自動重合閘成功率。伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究串補(bǔ)線路上發(fā)生短路故障時，串補(bǔ)旁路，對潛供電流影響較小；若短路點(diǎn)距串補(bǔ)較遠(yuǎn)或小方式運(yùn)行時，串聯(lián)電容器沒有被旁路。同無串補(bǔ)超高壓輸電線路相比,由于串補(bǔ)電容殘余電荷可能通過短路點(diǎn)及高抗等組成的回路放電，從而在穩(wěn)態(tài)的潛供電流上疊加了一個相當(dāng)大的暫態(tài)分量值，當(dāng)弧道電阻較小時，該暫態(tài)分量衰減較慢，且過零次數(shù)減少，使?jié)摴╇娀∽詼鐣r間延長，將影響重合閘投入時間。暫態(tài)恢復(fù)電壓

串補(bǔ)線路上發(fā)生短路故障，并且串聯(lián)電容器沒有被旁路時，由于串聯(lián)電容器殘壓的作用，線路斷路器跳閘瞬間其斷口恢復(fù)電壓會提高，可能影響斷路器正常開斷。因此需要計(jì)算各種故障條件下（包括不同故障點(diǎn)及故障相位條件下），相關(guān)線路斷路器的恢復(fù)電壓。

伊馮可控串補(bǔ)與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)研究提高系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗(yàn)錄波圖

POD未投入時伊馮乙線三相功率錄波圖

POD投入時伊馮乙線三相功率錄波圖

抑制低頻振蕩效果明顯