節(jié)能與電能質(zhì)量監(jiān)測治理技術(shù)評估報告1217

節(jié)能與電能質(zhì)量監(jiān)測治理技術(shù)評估報告〔初稿〕技術(shù)根本情況研究背景隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速開展，對能源的需求也不斷增長。而石油、煤炭等不可再生資源卻日漸枯竭，因此如何實現(xiàn)節(jié)能和高效利用現(xiàn)有能源已成為當(dāng)務(wù)之急。作為一種適用范圍最廣、使用最方便的清潔能源，電能的可持續(xù)開展已成為國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康開展的重要根底。然而，隨著社會的不斷進(jìn)步，電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題卻日益復(fù)雜，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的平安可靠運(yùn)行，同時社會對電能質(zhì)量的要求也越來越高。因此，不管是出于經(jīng)濟(jì)性的考慮還是技術(shù)性的內(nèi)在要求，追求高質(zhì)量的電能已成為一種必然趨勢，在電網(wǎng)側(cè)推廣電能質(zhì)量治理技術(shù)勢在必行。電能質(zhì)量問題的種類繁多，從暫穩(wěn)態(tài)特性的角度看，可將其分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和暫態(tài)電能質(zhì)量問題〔鑒于頻率問題要求全網(wǎng)相同，不屬于通常意義上的電能質(zhì)量治理范疇，因此沒將其列入〕。與電網(wǎng)企業(yè)關(guān)系最為密切、事關(guān)電網(wǎng)平安的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題主要包括諧波、間諧波、三相不平衡、功率因數(shù)、過電壓、欠電壓、電壓波動與閃變等；暫態(tài)電能質(zhì)量問題主要影響用戶，如基于計算機(jī)和微處理器的測量、管理、生產(chǎn)及控制系統(tǒng)等，以電壓暫降、暫升、中斷的影響最為廣泛和嚴(yán)重。對暫態(tài)電能質(zhì)量問題的治理能力是電網(wǎng)企業(yè)優(yōu)質(zhì)供電水平的集中反映。上述局部典型電能質(zhì)量問題的危害如表一所示。另據(jù)統(tǒng)計，在不同行業(yè)，世界各國電能容量的10%-30%由電能質(zhì)量問題的存在而白白浪費(fèi)。例如諧波除了會造成電網(wǎng)諧波污染外，還會產(chǎn)生諧波功率，在電網(wǎng)和電力設(shè)備上造成附加損耗。電網(wǎng)異地?zé)o功輸送會在線路上產(chǎn)生大量的能源損耗和浪費(fèi)，而且會導(dǎo)致受端電壓質(zhì)量變差。因此各種電能質(zhì)量治理措施在解決電能質(zhì)量問題的同時，還對系統(tǒng)的節(jié)能降耗起到了積極的作用，挖掘了現(xiàn)有容量的潛力。表一電能質(zhì)量問題的危害電能質(zhì)量問題危害影響范圍主要成因?qū)﹄娋W(wǎng)影響的嚴(yán)重程度估計(A-非常嚴(yán)重、B-嚴(yán)重、C-一般嚴(yán)重)諧波增加電能損耗、縮短設(shè)備壽命；引起電網(wǎng)局部諧振；引起繼保和自動裝置誤動作，使電能計量混亂；對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。500kV換流站、電鐵A110~330kV電鐵A110kV以下各類非線性負(fù)荷B三相不平衡引起旋轉(zhuǎn)電機(jī)的附加發(fā)熱和振蕩；引起以負(fù)序分量為起動元件的多種保護(hù)誤動作；使半導(dǎo)體變流設(shè)備產(chǎn)生附加的諧波電流；使發(fā)電機(jī)的利用率下降；使電網(wǎng)損耗增加；干擾通信。110~330kV電鐵的負(fù)荷不平衡B110kV以下負(fù)荷不平衡、系統(tǒng)三相阻抗不對稱、消弧線圈的不正確調(diào)諧等B低功率因數(shù)增加網(wǎng)損，導(dǎo)致電壓偏低110kV以下感性負(fù)荷比重大A間諧波使得采樣數(shù)據(jù)或過零工作的繼電器產(chǎn)生誤差或誤操作；會在變壓器電抗和電容器組間激起諧振；會引發(fā)閃變；使汽輪機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)矩扭振；使無源濾波裝置失效。配網(wǎng)波動性負(fù)荷、變頻調(diào)速裝置、串級調(diào)速裝置、配電網(wǎng)中的鐵磁振蕩。C電壓波動與閃變對鄰近的電力用戶產(chǎn)生不利影響；對靈敏性負(fù)荷產(chǎn)生擾動。配網(wǎng)風(fēng)機(jī)的出力隨風(fēng)速變化；負(fù)載的切換和電動機(jī)的起動；沖擊性負(fù)荷的運(yùn)行變化。B暫降癱瘓效勞器，引起用戶端數(shù)據(jù)喪失，對大型敏感工業(yè)用戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，影響各種電子設(shè)備的正常工作配網(wǎng)系統(tǒng)中某支路電流的短時增大，如雷擊、短路、開關(guān)操作、變壓器及電容器組的投切、大容量感應(yīng)電機(jī)起動等C電能質(zhì)量治理工作的順利開展是以準(zhǔn)確有效的電能質(zhì)量監(jiān)測為依據(jù)的。電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)為電能質(zhì)量的評估、糾紛裁決、治理等提供理論與實踐依據(jù)，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行水平和效勞水平，促進(jìn)電力市場的不斷完善。特別是在當(dāng)前堅強(qiáng)智能電網(wǎng)成為我國電網(wǎng)開展新方向的背景下，對電網(wǎng)提出了智能供電、智能用電、高效的電力使用和效勞、電網(wǎng)與用戶以信息為根底進(jìn)行互動和決策等要求。電能質(zhì)量監(jiān)測與治理正是實現(xiàn)上述要求的主要技術(shù)手段之一。開展情況電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備經(jīng)歷了模擬式、數(shù)字式、智能式三個開展歷程。隨著計算機(jī)技術(shù)、大容量存儲技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速開展，為建立大范圍的電能質(zhì)量在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)提供了根本的技術(shù)保障。在線監(jiān)測的實現(xiàn)，又進(jìn)一步促進(jìn)了信息交流與共享技術(shù)的開展。在電能質(zhì)量治理方面，常規(guī)補(bǔ)償技術(shù)由于性能所限，對某些電能質(zhì)量問題的指標(biāo)控制還存在相當(dāng)大的局限，如廣譜型隨機(jī)諧波的抑制、動態(tài)無功補(bǔ)償、電壓波動和閃變的抑制、三相不平衡的補(bǔ)償、暫態(tài)電壓事件的控制等，難以取得滿意的效果。隨著大功率電力電子技術(shù)的開展，以及靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)和定制電力技術(shù)的提出和工程應(yīng)用，電能質(zhì)量的控制技術(shù)也邁入新的階段。目前基于電力電子技術(shù)的工程實用的電能質(zhì)量補(bǔ)償或調(diào)節(jié)裝置主要有以下幾種：〔1〕實現(xiàn)無功補(bǔ)償、電壓調(diào)整、治理電壓波動與閃變、三相不平衡：靜止無功補(bǔ)償器、晶閘管投切電容器、晶閘管相控電抗器、自飽和電抗器、磁控電抗器等；〔2〕諧波與間諧波的治理：各種形式的有源電力濾波器〔ActivePowerFilter，APF〕；〔3〕電壓暫降、暫升、中斷等動態(tài)電能質(zhì)量問題的治理：可采用具有動態(tài)電壓補(bǔ)償功能的不間斷電源UPS〔UninterruptiblePowerSystem〕進(jìn)行治理，也可采用不帶有蓄電池的串聯(lián)型動態(tài)電壓恢復(fù)器〔DynamicVoltageRegulator，DVR〕、固態(tài)切換開關(guān)、靜止電子分接開關(guān)等。根本原理電能質(zhì)量監(jiān)測綜合分析我國電網(wǎng)的運(yùn)行水平以及今后智能化電網(wǎng)的開展趨勢，電能質(zhì)量監(jiān)測主要應(yīng)滿足兩個方面的要求：〔1〕測量的廣度。要求監(jiān)測裝置具有測量電能質(zhì)量全面指標(biāo)的能力，包括各種連續(xù)型及事件型電能質(zhì)量問題；〔2〕測量的深度。不僅可以方便快速地查詢事件相關(guān)數(shù)據(jù)，而且可以自動修改信息類型及其設(shè)定門檻值，自動捕捉各種電能質(zhì)量擾動，通過敏感度分析和統(tǒng)計，對開展趨勢做出判斷，下達(dá)維護(hù)和治理控制命令等。根據(jù)以上要求，可以歸納出電能質(zhì)量監(jiān)測應(yīng)該具有如下特點(diǎn)：全面監(jiān)測電能質(zhì)量指標(biāo)、具有較高的采樣頻率、實時性強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)化、時間同步性好、自動化程度高、數(shù)據(jù)利用效率高、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化等。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由電能質(zhì)量監(jiān)測終端(指通過引入電壓、電流信號，進(jìn)行電能質(zhì)量指標(biāo)測量的專用裝置)、信息通道以及效勞站和用戶計算機(jī)組成，用于監(jiān)測、分析、管理電網(wǎng)的各類電能質(zhì)量指標(biāo)。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)按照分層、分布式結(jié)構(gòu)組建而成，分為三層：監(jiān)測設(shè)備層、效勞層和客戶層。監(jiān)測設(shè)備層具有數(shù)據(jù)采集功能，以統(tǒng)一格式將數(shù)據(jù)傳輸至效勞層，由監(jiān)測終端和適配單元〔可選〕構(gòu)成。效勞層具有監(jiān)測數(shù)據(jù)管理與分析、系統(tǒng)維護(hù)、權(quán)限管理等功能，是監(jiān)測設(shè)備層、客戶層之間數(shù)據(jù)交互的紐帶，由假設(shè)干個效勞站構(gòu)成。效勞站通常包括數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用效勞器、Web效勞器、通信效勞器等。不同效勞站通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換?？蛻魧泳哂斜O(jiān)測數(shù)據(jù)訪問、瀏覽、查詢等功能，通過網(wǎng)絡(luò)訪問效勞層。監(jiān)測設(shè)備層、效勞層和客戶層之間通過通信網(wǎng)連接。利用電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，可及時準(zhǔn)確定位系統(tǒng)的潛在故障源、污染源，分析干擾源的特性、類型及分布規(guī)律，給出整改方案，預(yù)防電力事故的發(fā)生；從電能質(zhì)量的視角驗證電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否合理、設(shè)備參數(shù)設(shè)備是否合理；從電能質(zhì)量的視角分析電力事故發(fā)生的原因。電能質(zhì)量治理電能質(zhì)量治理控制是改善電能質(zhì)量指標(biāo)的重要手段，是優(yōu)質(zhì)供用電的必要條件，也是節(jié)能降損的主要手段之一。電能質(zhì)量治理控制的目的主要有以下幾個方面：〔1〕降低電能質(zhì)量污染對接入電網(wǎng)的影響，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)；〔2〕節(jié)約能源，降低不必要的損耗；〔3〕改善非線性負(fù)載的運(yùn)行條件，提高工作效率；〔4〕改善污染源企業(yè)內(nèi)部其它設(shè)備運(yùn)行工況，提高工作壽命，降低故障率；〔5〕降低污染源負(fù)載對鄰近用戶的影響，減少電能質(zhì)量的事故糾紛和投訴。下面分析工程實際中較為常用的電能質(zhì)量治理技術(shù)?！惨弧尘чl管相控電抗器TCR技術(shù)晶閘管相控電抗器TCR的最重要組成部件之一，盡管TCR可以單獨(dú)使用，但它更經(jīng)常的與固定電容器或晶閘管投切的電抗器相結(jié)合，在選定的超前-滯后環(huán)節(jié)補(bǔ)償范圍內(nèi)對無功功率實施快速、連續(xù)的控制。一個6脈波的三相TCR由三條單相TCR支路按三角形連接而成，每一相中的電抗器被拆分成兩半，分別放置在反并聯(lián)晶閘管對的兩側(cè)，這樣做的目的是即使一個電抗器發(fā)生短路，另一個電抗器也可以起到限制短路電流的作用，大大降低故障的危害程度。TCR+FC型SVC的結(jié)構(gòu)圖及電壓電流輸出特性如下列圖所示。TCR通過改變晶閘管的觸發(fā)角來控制SVC的無功輸出，觸發(fā)角的可控范圍是90°至180°。當(dāng)觸發(fā)角為90°時，晶閘管全導(dǎo)通，此時TCR中的電流為連續(xù)的正弦波。當(dāng)觸發(fā)角在90°到180°之間時，TCR中的電流呈非連續(xù)的脈沖波形，對稱分布于正半波和負(fù)半波，不同觸發(fā)角下TCR支路電流、晶閘管閥兩端電壓及相控電抗器兩端電壓如下列圖所示。TCR型SVC在輸電網(wǎng)中的主要作用是提高線輸送功率極限、阻尼系統(tǒng)功率振蕩、提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，同時可以通過重構(gòu)作為融冰裝置，在配網(wǎng)中可以提高電能質(zhì)量，抑制母線電壓波動、治理負(fù)序，使三相平衡化。其可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)長距離輸電線中間變電站、電力系統(tǒng)負(fù)荷中心變電站、風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)變電站、存在電壓穩(wěn)定問題或調(diào)壓問題的變電站、有SVC及SVS需求并同時有融冰需求的變電站及冶金、電氣化鐵路等用戶中。TCR控制靈活和易于擴(kuò)容，不同的控制策略可以容易的被實現(xiàn)，特別是那些涉及外部輔助信號以顯著提高系統(tǒng)性能的控制。且其響應(yīng)迅速，典型響應(yīng)時間為1.5-3個周期。目前的TCR技術(shù)較為成熟，實用性較高，單臺補(bǔ)償容量可達(dá)180Mvar?！捕炒趴仉娍蛊鱉CR技術(shù)隨著高磁感應(yīng)強(qiáng)度及低損耗的晶粒取向鋼帶和高磁導(dǎo)率、高矩形系數(shù)的薄膜合金材料的出現(xiàn)，磁放大器以及飽和電抗器的理論及應(yīng)用到達(dá)一個新水平，并且已引入到電力系統(tǒng)。磁控電抗器的原理是采用小截面鐵心和極限磁飽和技術(shù)，鐵芯磁路是并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，截面由不飽和區(qū)域鐵芯和飽和區(qū)域鐵芯，交錯排列組成并聯(lián)磁路，結(jié)合直流助磁原理，通過調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)導(dǎo)通角，控制附加直流勵磁電流，勵磁磁化鐵芯。調(diào)整不飽和區(qū)域和飽和區(qū)域的面積或磁阻，以改變鐵心磁導(dǎo)率，實現(xiàn)電抗值的連續(xù)、快速可調(diào)，從而實現(xiàn)無功功率的動態(tài)可調(diào)。鐵心結(jié)構(gòu)如圖一所示。圖一、鐵心結(jié)構(gòu)及鐵心磁飽和特性示意圖基于其創(chuàng)新性，先進(jìn)性和成熟性，已有權(quán)威機(jī)構(gòu)論證后認(rèn)為，磁控式技術(shù)將取代相控式成為優(yōu)先選擇的補(bǔ)償濾波技術(shù)。創(chuàng)新性：磁路并聯(lián)漏磁自屏蔽式可控電抗器，綜合應(yīng)用了大型變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、高壓電流互感器〔CT〕、電壓互感器〔PT〕、電容式電壓互感器〔CVT〕的絕緣技術(shù)，通過多年研發(fā)創(chuàng)立的新技術(shù)，真正實現(xiàn)了磁控電抗器的產(chǎn)品化。通過鐵心不飽和設(shè)計，加上對稱結(jié)構(gòu)互相不干擾真正到達(dá)了損耗小、噪音低，接近于低損耗電力變壓器水平；結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)工藝成熟，可以批量生產(chǎn)；伏安特性，近似直線〔硅鋼片磁化曲線的線性段〕；本體根本不產(chǎn)生諧波，控制回路產(chǎn)生的少量諧波，由于采用Δ接線，不向系統(tǒng)輸出。主要的漏磁通在鐵心內(nèi)得到有效屏蔽，線圈和油箱中的漏磁通小，附加損耗小，總損耗小；按照容量大小，自身有功損耗占容量的0.5％～2％，是磁閥式可控電抗器或SVC中相控電抗器〔TCR〕的30％以下。產(chǎn)品安裝方便，占地面積小，根本上不需要維護(hù)；電抗器容量調(diào)節(jié)范圍大：2％～100％。先進(jìn)性：應(yīng)用Maxwell2D仿真工具，采用場-路結(jié)合的設(shè)計技術(shù)，對磁控電抗器的磁路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，降低了局部鐵心的磁飽和度，大幅度降低了運(yùn)行噪音，降低了本錢，提高了產(chǎn)品的可靠性和壽命；研究出了非線性設(shè)備的線性擬合自動控制的方法，大幅度提高了磁控電抗器的動態(tài)響應(yīng)時間；經(jīng)過對工藝的不斷改良，可以顯著地降低振動和噪音，并且其容量調(diào)節(jié)范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、本錢較低，從空載到滿載調(diào)節(jié)率均可到達(dá)90%以上，可直接接于超高壓線路側(cè)；由于磁控電抗器的特殊結(jié)構(gòu)，使它具有簡單的結(jié)構(gòu)、寬廣的調(diào)節(jié)范圍、較小的高次諧波、較小的有功損耗以及較快的響應(yīng)速度。成熟性：磁控電抗器是具有工業(yè)化的、先進(jìn)成熟和能長期穩(wěn)定運(yùn)行的高質(zhì)量產(chǎn)品。磁控電抗器控制軟件具有計算機(jī)軟件著作權(quán)證書，磁控電抗器本體及勵磁裝置中的主要局部具有自主的專利技術(shù)；磁控電抗器具有國網(wǎng)電科院原武漢高壓研究所〕出具的35kV12000kvar的型式試驗報告；具有中國電力企業(yè)聯(lián)合會出具的12000kvar磁控電抗器的產(chǎn)品鑒定證書。業(yè)績見應(yīng)用局部。圖二、磁控電抗器應(yīng)用示意圖〔三〕晶閘管投切電容器TSC技術(shù)晶閘管投切電容器〔TSC〕是電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償中最常見的補(bǔ)償設(shè)備，它主要是由固定電容〔FC〕補(bǔ)償演變而來，屬于并聯(lián)型補(bǔ)償設(shè)備，是靜止無功補(bǔ)償器〔SVC〕的一個分支，結(jié)構(gòu)如圖三所示。TSC通過給系統(tǒng)注入超前的容性無功電流來平衡系統(tǒng)中存在的感性無功電流，從而到達(dá)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹D三、TSC結(jié)構(gòu)TSC的典型裝置通常由兩大局部組成：一局部為TSC主電路，它包括晶閘管〔假設(shè)干組〕、補(bǔ)償電容器〔同樣分成假設(shè)干組〕及阻尼電抗器；另一局部為TSC控制系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集與檢測、參數(shù)運(yùn)算、投切控制、觸發(fā)控制4個環(huán)節(jié)組成。晶閘管閥通常有2種接線方式：2個晶閘管反并聯(lián)和1個晶閘管與1個二極管反并聯(lián)。兩者都是投切電容器的開關(guān)，所不同的是，前者晶閘管閥承受最大反向電壓低，為電源電壓峰值，但投資較大，控制復(fù)雜；后者投資小，控制簡單，但晶閘管閥承受最大反向電壓高，為電源電壓峰值的2倍。電容器的投切是根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化情況來決定的，當(dāng)電網(wǎng)無功功率增加，電壓下降時，投入電容器；反之，切除電容器。電容器分組有等容分組和不等容分組2種。前者易于實現(xiàn)自動控制，但補(bǔ)償級差大，后者利用較少的分組就可獲得較小的補(bǔ)償級差，但不易控制。在實際中也有采用二者的折中，即采用n-1個電容值均為C的電容，和一個電容值為C/2的電容，這樣系統(tǒng)從零到最大補(bǔ)償量的調(diào)節(jié)那么有2n級。目前，TSC技術(shù)多應(yīng)用于用戶側(cè)低壓系統(tǒng)補(bǔ)償，技術(shù)成熟，實用性較高?！菜摹巢⒙?lián)型APF并聯(lián)〔電壓〕型APF的原理如圖四所示，其根本原理是利用電力電子技術(shù)動態(tài)地產(chǎn)生一個與諧波源電流方向相反的諧波電流，對電流波形“缺失〞的局部進(jìn)行補(bǔ)償、而對電流波形“凸出〞局部進(jìn)行“削除〞，從而到達(dá)濾除諧波的目的。APF還可抑制閃變和平衡三相電壓或電流。有源濾波器通常由諧波檢測環(huán)節(jié)、控制系統(tǒng)、主電路、高通濾波電路以及耦合變壓器等構(gòu)成，如圖五所示。目前，并聯(lián)型APF技術(shù)可用于1kV以下的濾波場合，功率約為100kvar左右。在1kV以上系統(tǒng)中的應(yīng)用受制于開關(guān)器件IGBT(IGCT)容量、串并聯(lián)技術(shù)、逆變橋級聯(lián)技術(shù)的進(jìn)一步突破和開展。另外，APF裝置價格昂貴，按無功補(bǔ)償容量每kVar的價格約為無源濾波器的十倍左右。圖四、并聯(lián)有源濾波器原理圖圖五、并聯(lián)型有源濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖〔五〕串并聯(lián)混合型APF〔HybridActivePoweFilter，HAPF〕有源濾波器的響應(yīng)快，補(bǔ)償效果好，且不受電網(wǎng)諧波阻抗的影響，但缺乏之處是價格昂貴，與無源濾波器FC相比擬極不經(jīng)濟(jì)。假設(shè)將APF的優(yōu)良性能與FC的低本錢結(jié)合，即可構(gòu)成混合型濾波器。如圖六所示，F(xiàn)C用于濾除固定次諧波，APF用于調(diào)節(jié)FC的性能，這樣APF的功率可以做得較小，從而降低了本錢。目前，混合型APF實際應(yīng)用的案例較少。圖六混合型有源濾波器原理圖表二總結(jié)了上述補(bǔ)償方式的用途和特點(diǎn)。表二各種補(bǔ)償方式的用途及特點(diǎn)設(shè)備特點(diǎn)用途評價晶閘管投切電容器〔TSC〕可分組投切電容器，動態(tài)調(diào)節(jié)無功和電壓；廣泛用于低壓動態(tài)無功補(bǔ)償，只能分階調(diào)節(jié)，每次投切一組電容。可用于調(diào)壓，調(diào)無功，減低電壓波動低壓動態(tài)補(bǔ)償?shù)妮^好選擇；磁控電抗器MCR常采用MCR+FC的使用方式組成靜止動態(tài)無功償裝置〔MSVC〕已在風(fēng)電場、變電站、電氣化鐵路、冶金、煤炭企業(yè)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)玫搅藦V泛應(yīng)用；可補(bǔ)償無功、改善不平衡，并具有一定的濾波作用；相控電抗器TCR常采用TCR+FC的使用方式組成靜止動態(tài)無功償裝置〔TSVC〕已在風(fēng)電場、變電站、電氣化鐵路、冶金、煤炭企業(yè)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)玫搅藦V泛應(yīng)用；可補(bǔ)償無功、改善不平衡，并具有一定的濾波作用；有源電力濾波器〔APF〕功能與交流無源濾波裝置相似，但不受系統(tǒng)參數(shù)的影響，輸出無功本錢高在電弧爐等波動性諧波源治理中效果較好；價格昂貴，產(chǎn)品限于低壓系統(tǒng)中；混合型濾波器〔HAPF〕綜合了APF的優(yōu)良性能與FC的低本錢，濾波；極具應(yīng)用前景，但目前實際應(yīng)用的案例較少；性能指標(biāo)〔一〕晶閘管相控電抗器TCR用可控硅閥控制線性電抗器實現(xiàn)快速連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)，它具有反響時間快〔5～20ms〕，運(yùn)行可靠、無級補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)、價格廉價等優(yōu)點(diǎn)。同時能實現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對稱負(fù)荷的能力。由于可控硅管和電抗器處于同一相電壓之下，可控硅承受電壓高，功率大，用于高電壓領(lǐng)域時需通過變壓器接入系統(tǒng)、占地面積大〔需要單獨(dú)的房屋〕、可控硅管需要單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)、維護(hù)量大、自身產(chǎn)生諧波、需與FC同時運(yùn)行?！捕炒趴仉娍蛊鱉CR磁控電抗器有多種實現(xiàn)形式，目前在技術(shù)上最先進(jìn)且已成熟應(yīng)用的主要形式為磁路并聯(lián)漏磁自屏蔽式可控電抗器，其特點(diǎn)是損耗小，噪音低，結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)工藝成熟，伏安特性近似直線〔硅鋼片磁化曲線的線性段〕，本體根本上不產(chǎn)生諧波，產(chǎn)品安裝方便，占地面積小，根本上不需要維護(hù)，電抗器容量調(diào)節(jié)范圍大〔2%～100%〕，動態(tài)響應(yīng)時間20ms-300ms，可直接接于6kV-500kV線路側(cè)。〔三〕晶閘管投切電容器TSC晶閘管投切電容器的特點(diǎn)是：分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波，損耗小。另外，與晶閘管控制電抗器〔TCR〕相比，本錢低，運(yùn)行時不產(chǎn)生諧波，自身能耗小，僅相當(dāng)于整個系統(tǒng)補(bǔ)償容量1％左右。但是由于分組投切，所以會在電網(wǎng)中產(chǎn)生沖擊電流；另外控制比擬困難，不能連續(xù)補(bǔ)償無功功率，且只能輸出容性無功。目前在低壓用戶側(cè)應(yīng)用廣泛。表三為幾種無功補(bǔ)償裝置的性能參數(shù)比擬。表三、性能參數(shù)比擬型式TCRMCRTSC響應(yīng)時間約10ms20~300ms10~20ms限制過壓好好不能應(yīng)用電壓等級≤500kV≤500kV低壓調(diào)節(jié)容量百M(fèi)var百M(fèi)var/過載能力無150%無抑制閃變可以可以可以，但能力缺乏分相調(diào)節(jié)可以可以可以無功輸出連續(xù)感/容性連續(xù)感/容性分級容性自生諧波大小無噪聲較小小很小損耗0.5%~0.7%0.7%~1%0.3%~0.5%控制難度較大小較大控制靈活性好好好線性度好好/運(yùn)行維護(hù)較復(fù)雜簡單較復(fù)雜〔四〕有源濾波器APF有源濾波器具有優(yōu)良的動、靜態(tài)補(bǔ)償性能，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，可實現(xiàn)集成化，一機(jī)多用。APF的關(guān)鍵是要能精確、實時地檢測出諧波并進(jìn)行別離，從而到達(dá)良好的補(bǔ)償效果。其特點(diǎn)為：〔1〕裝置對系統(tǒng)來說是一個諧波電流源，它的接入對系統(tǒng)阻抗不會產(chǎn)生影響；〔2〕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，裝置不存在產(chǎn)生諧波的危險，其補(bǔ)償諧波的性能仍然不變；〔3〕當(dāng)系統(tǒng)諧波電流增大時，裝置不會過負(fù)荷，系統(tǒng)諧波電流超過裝置補(bǔ)償能力時，裝置仍可發(fā)揮最大補(bǔ)償功能，不必斷開設(shè)備；〔4〕可同時補(bǔ)償屢次諧波電流，減少諧波損耗；〔5〕同時也能動態(tài)補(bǔ)償無功，提高功率因數(shù)。結(jié)合表一梳理的電能質(zhì)量問題及表二總結(jié)的電能質(zhì)量治理技術(shù)，歸納出現(xiàn)階段在電力系統(tǒng)可使用的治理技術(shù)評估情況如表四所示。從表四可以看出，在綜合考慮電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性、社會效益以及技術(shù)難度等因素的前提下，TCR型或MCR型靜止無功補(bǔ)償技術(shù)可以解決電網(wǎng)中的三相不平衡、電壓波動、閃變、低功率因數(shù)等電能質(zhì)量問題，并在一定程度上解決電網(wǎng)諧波問題。表四現(xiàn)階段在電力系統(tǒng)可推廣的治理技術(shù)評估情況問題電壓等級補(bǔ)償技術(shù)及其作用評分(5代表作用最大，0代表無作用)創(chuàng)新性(5代表創(chuàng)新性最大，0代表無創(chuàng)新性)先進(jìn)性(5代表最先進(jìn)，0代表無先進(jìn)性)實用性(5代表實用性最強(qiáng)，0代表無實用性)諧波110kV以下配網(wǎng)TCR的靜止無功補(bǔ)償，2323MCR的靜止無功補(bǔ)償，2423380VAPF555三相不平衡330kV以下TCR的靜止無功補(bǔ)償，5355MCR的靜止無功補(bǔ)償，5355低功率因數(shù)110kV以下配網(wǎng)TCR或MCR的靜止無功補(bǔ)償，5355TSC245電壓波動與閃變配網(wǎng)TCR或MCR的靜止無功補(bǔ)償，5355TSC245間諧波380VAPF555暫降380VDVR555國內(nèi)外應(yīng)用情況國內(nèi)應(yīng)用實例〔一〕TCR型SVC〔TSVC〕在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用TSVC在我國電力系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，主要工程如下表所示：表五TSVC主要應(yīng)用列表用戶單位負(fù)荷性質(zhì)電壓等級TCR/TSC容量工程內(nèi)容完成時間四川電力公司龍泉500kV變電站66kV180MvarTCR+FC2021四川電力公司龍泉500kV變電站66kV180MvarTCR+FC2021華中電網(wǎng)鳳凰山500kV變電站8kV60Mvar+60MvarTCR+TSC+FC2021國家電網(wǎng)公司中俄聯(lián)網(wǎng)背靠背黑河換流站35kV100MvarTCR+FC2021江西省電力公司金堂220kV變電站10kV50MvarTCR2007東北電網(wǎng)沈陽超高壓局沙嶺500kV變電站63/11kV105MvarTCR+FC2021華中電網(wǎng)永川〔板橋〕500kV變電站35kV120MvarTCR+FC2021福建省電力公司晉江新塘220kV變電站10kV50MvarTCR+FC2007福建省電力公司貴峰220kV變電站10kV50MvarTCR+FC2021福建省電力公司邦嶺220kV變電站10kV50MvarTCR+FC2021山西省電力公司義井220kV電氣化鐵路35kV115MvarTCR+FC2021上海市電力公司干練220kV變電站35kV45MvarTCR+FC2021華中電網(wǎng)鄭州500kV變電站ABBSVC改造20kV135MvarTCR+FC2007滄州供電公司劉家屯220kV變電站10kV10MvarTCR+FC2007越南VietTri220kV變電站220kV變電站23kV100MvarTCR+FC2007國家電網(wǎng)公司萬縣500kV變電站35kV180MvarTCR+FC2006華中電網(wǎng)陳家橋500kV變電站35kV120MvarTCR+FC2006四川省電力公司洪溝500kV變電站35kV120MvarTCR+FC2006遼寧省電力鞍山220kV紅一變電站35kV100MvarTCR+FC2004黑龍江省電力多寶山220kV變電站10kV40MvarTCR+FC2021鞍山紅一變TSVC國產(chǎn)化示范工程是國家電網(wǎng)公司2002年重點(diǎn)科技示范工程，2003年1l月開工，2004年9月正式投運(yùn)，是繼國內(nèi)輸電網(wǎng)引進(jìn)6套TSVC后的第一個國產(chǎn)化TSVC工程，真正起到了輸電網(wǎng)TSVC國產(chǎn)化的示范作用。在紅一變3號、4號主變裝設(shè)TSVC后，將成為主要調(diào)壓手段，它的容量選擇主要考慮：在220kV系統(tǒng)電壓較低、紅一變3號、4號主變所帶負(fù)荷最重時，可將紅一變66kV東母線電壓補(bǔ)償?shù)揭粋€合理的水平，即按66kV考慮需要的最大容性無功功率；在220kV系統(tǒng)電壓較高、紅一變3號、4號主變所帶負(fù)荷最輕時，可將紅一變66kV東母線電壓補(bǔ)償?shù)揭粋€合理的水平，即按66kV考慮需要的最大感性無功功率；具備一定動態(tài)調(diào)節(jié)容量，抑制波動沖擊負(fù)荷運(yùn)行時引起的母線電壓變化。要滿足以上要求，經(jīng)過系統(tǒng)分析計算，需要在紅一變加裝一套動態(tài)無功調(diào)節(jié)范圍不少于-50Mvar～+80Mvar的TSVC。為保證方案的正確性，在進(jìn)行了屢次諧波測試，根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，66kV負(fù)荷的諧波電流含量主要為3、5、7次，TCR支路的諧波特性也是如此。為滿足動態(tài)調(diào)節(jié)范圍所需，設(shè)置3、5、7次單調(diào)諧濾波器各2個，共6個濾波支路，與TCR支路一起掛接在3號、4號主變35kV側(cè)，相同配置的濾波支路可以互為備用，保證了工程的可靠性；選擇濾波支路參數(shù)時，按相同支路只需投入一個即可保證濾波效果和設(shè)備平安設(shè)計，增強(qiáng)了靈活性。整個示范工程的系統(tǒng)主接線如圖七所示。圖七、鞍山紅一變TSVC國產(chǎn)化示范工程TSVC的經(jīng)濟(jì)效益顯著，主要表現(xiàn)在：減少了無功功率遠(yuǎn)距離的輸送，降低了網(wǎng)損；改善了系統(tǒng)潮流分布；提高了鞍山受電斷面的穩(wěn)定水平；抑制沖擊負(fù)荷引起的諧波干擾，改善了電能質(zhì)量。TSVC在其他地區(qū)的電網(wǎng)當(dāng)中同樣有較為成功的應(yīng)用，如甘肅電網(wǎng)330kV金昌變電站、瓜州變電站等、河北滄州220kV劉屯變電站、四川洪溝500kV變電站、江西贛州220kV金堂變電站。TSVC在降低網(wǎng)損、提高受電斷面水平、穩(wěn)定電壓水平、改善電能質(zhì)量等方面都起到了積極的作用?！捕矼CR型SVC〔MSVC〕在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用MSVC在我國電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用，主要工程如下表六所示：用戶單位負(fù)荷性質(zhì)電壓等級容量工程內(nèi)容完成時間泰安供電公司紅廟220kV變電站35kV12MvarMCR2021青州供電公司峱山110kV變電站10kV3000kvarMCR2021重慶供電公司辛里110kV變電站10kV3000kvarMCR2021甘肅供電公司白銀110kV變電站10kV3000kvarMCR正在實施長葛市電力公司黃莊110kV變電站10kV1500kvarMCR2021德宏供電臘撒110kV變電站35kV9000kvarMSVC2021德宏供電大坪子110kV變電站35kV9000kvarMSVC2021內(nèi)蒙赤峰電業(yè)局巴林左旗農(nóng)網(wǎng)線路補(bǔ)償10kV300kvarMCR2021山東電力公司平陰縣變電站線路補(bǔ)償改造10kV630kvarMCR2021成都電力公司線路補(bǔ)償10kV300kvarMCR2021山東臨朐電力公司礦山線線路補(bǔ)償10kV300kvarMCR2006河南信陽供電局線路補(bǔ)償10kV700kvarMCR2007準(zhǔn)動副井變電所10kV6000kvarMSVC正在實施96531部隊赤城大海坨35K變電所10kV900kvarMSVC202196531部隊赤城大海坨35K變電所10kV450kvarMSVC2021魯能康保風(fēng)電35kV12MvarMSVC2021魯能康保風(fēng)電35kV8000kvarMSVC2021魯能靖邊風(fēng)電35kV12MvarMSVC2021魯能白云風(fēng)電35kV22MvarMSVC2021魯能白云風(fēng)電35kV12MvarMSVC2021華電代力吉風(fēng)電35kV10MvarMSVC2021大唐吉林瑞豐發(fā)電35kV24MvarMSVC2021華能新疆風(fēng)能華能新疆托克遜白楊河風(fēng)電場35kV12MvarMSVC2021陜西紅檸鐵路有限責(zé)任公司紅柳林至神木西鐵路專用線牽引變電所27.5kV1600kvarMSVC2021陜西紅檸鐵路有限責(zé)任公司紅柳林至神木西鐵路專用線牽引變電所27.5kV2400kvarMSVC202127.5kV4500kvarMSVC湖北襄樊六里坪變電所2400kvarMSVC陜西安康冷水變電所2000kvarMSVC陜西西安紡織城變電所1600kvarMSVC陜西鎮(zhèn)安長哨變電所2000kvarMSVC陜西鎮(zhèn)安柞水變電所2000kvarMSVC陜西鎮(zhèn)安營盤變電所2400kvarMSVC10kV2000kvarMSVC10kV2700kvarMSVC10kV3000kvarMSVC陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司10kV1000kvarMSVC山西金昌煤炭氣化10kV2000kvarMSVC泰安供電公司的紅廟站內(nèi)有兩臺220kV、120MVA容量的主變在運(yùn)行，站內(nèi)共有40Mvar的容性無功補(bǔ)償容量，由于為農(nóng)網(wǎng)供電的35kV出線較多，無功波動較大，電容器投切和有載分接開關(guān)動作較頻繁，特別是夜間、節(jié)假日等時間，站內(nèi)電壓、無功的調(diào)控困難，對一次無功補(bǔ)償設(shè)備的平安運(yùn)行帶來較大的影響。為此，新增加了一臺35kV、12000kvar容量的磁控電抗器，并接在電容器組出線#317開關(guān)處，與35kV#1電容器組并聯(lián)運(yùn)行。磁控電抗的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置〔MSVC〕投運(yùn)后，實現(xiàn)了站內(nèi)無功功率的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，同時有效減少了電容器組和有載分接開關(guān)的調(diào)節(jié)頻度，大大提高了設(shè)備的可靠性，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。變電站的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置實際運(yùn)行的狀況說明，該套裝置運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，對穩(wěn)定系統(tǒng)電壓和平衡無功發(fā)揮了重要作用。〔三〕TSVC、MSVC在電氣化鐵道上的應(yīng)用電氣化鐵道的快速開展使得牽引供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量問題逐步受到重視。電氣化鐵道的電力機(jī)車牽引負(fù)荷是單相整流負(fù)荷，具有不對稱、非線性、波動性和功率大的特點(diǎn)，同時產(chǎn)生大量諧波和基波負(fù)序電流。牽引供電網(wǎng)的功率因數(shù)一般也較低，且負(fù)荷隨著列車重量、線路坡道、牽引或制動等不同運(yùn)行條件劇烈變化，引起電壓波動和閃變。圖八、某牽引變電所TSVC接線圖圖八所示為安裝在某鐵路分局牽引變電所的SVC。在僅由固定電容器補(bǔ)償下，功率因數(shù)為0.85左右〔考核值為0.9〕，每月都要繳納低功率因數(shù)罰款，加裝SVC系統(tǒng)之后，功率因素提高到0.95，除得到當(dāng)?shù)毓╇姴块T獎勵外，所需費(fèi)用投資也在一年多時間內(nèi)收回。安裝在各地鐵路部門的SVC總體補(bǔ)償效果也令人滿意。國外應(yīng)用實例納米比亞NamPower公司新建的一條長890km的400kV輸電系統(tǒng)，把納米比亞高壓輸電系統(tǒng)和南非Eskon高壓輸電系統(tǒng)連接起來，但是新增的線路帶來了新的問題，主要是電壓的穩(wěn)定性和諧振問題。NamPower的Auas變電站會出現(xiàn)非常高的過電壓。一旦發(fā)生50Hz的諧振，在某個系統(tǒng)負(fù)荷的發(fā)電機(jī)出力條件下就會出現(xiàn)很高的動態(tài)過電壓，這將使得NamPower系統(tǒng)無法運(yùn)行。為此，在Auas變電站安裝了一臺TSVC，主要是控制系統(tǒng)電壓。Auas變電站的TSVC動態(tài)范圍是330Mvar〔-250Mvar～+80Mvar〕，其中250Mvar的感性無功由3個TCR來提供，第4個持續(xù)儲能的TCR那么一直處于備用；在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間，2個40Mvar的雙調(diào)諧濾波器用來減少諧波，提供容性無功功率。整個裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖九所示。圖九、Auas變電站330MvarTSVC俄羅斯率先研究和應(yīng)用磁控電抗器，已經(jīng)在電網(wǎng)得到應(yīng)用。俄羅斯電工研究院及相關(guān)企業(yè)已經(jīng)設(shè)計制造了50多臺35~500KV不同類型的可控電抗器。主要業(yè)績有：赤塔電站〔俄羅斯〕電壓等級為220KV，容量為100MVA的三相可控電抗器于2002年投入運(yùn)行；巴拉諾維奇電站〔白俄羅斯〕電壓等級為330KV，容量為180MVA的三相可控電抗器于2003年投入運(yùn)行；西伯利亞〔俄羅斯〕電壓等級為500KV，容量為180MVA的三相可控電抗器于2005年投入運(yùn)行。美國電力科學(xué)研究院〔EPRI〕于2002年9月宣布推廣磁控電抗器〔MCR〕技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用，并給予經(jīng)費(fèi)資助。綜合效益分析〔一〕經(jīng)濟(jì)效益分析〔1〕減少一次系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸送無功功率，降低一次網(wǎng)損由于很多負(fù)荷中心，距離較大的發(fā)電廠較遠(yuǎn)，遠(yuǎn)距離輸送大量的無功可造成一定的有功損耗。SVC投運(yùn)之后，實現(xiàn)無功就地合理補(bǔ)償，大大地降低因遠(yuǎn)距離輸送無功造成的一次電網(wǎng)損失。以鞍山紅一變?yōu)槔?，根?jù)東北電網(wǎng)EMS系統(tǒng)的計算，紅一變TSVC平均容性無功出力在85Mvar〔動態(tài)65Mvar、固定電容器20Mvar〕，可使系統(tǒng)減少一次有功網(wǎng)損2.13MW，這樣，每年可使東北電網(wǎng)降低一次網(wǎng)損1865.9萬kWh，每kWh按0.4元計算，折合人民幣近743.6萬元?！?〕提高紅一變二次系統(tǒng)電壓，降低二次網(wǎng)損通過優(yōu)化無功補(bǔ)償后，系統(tǒng)二次電壓根本穩(wěn)定并將電壓提高到最正確值，2003年紅一變66kV西母系統(tǒng)的平均電壓為64.85kV，紅一變TCR型SVC投入以后，使紅一變66kV西母系統(tǒng)的平均電壓提高到66.1kV，電壓提高后，電能的可變損失降低11.6%，可使紅一變二次系統(tǒng)每年少損失電量為：401.3萬kWh，每kWh按0.4元計算，折合人民幣近160.5萬元?！?〕降低系統(tǒng)電壓波動，提高電能質(zhì)量由于目前220kV系統(tǒng)的日電壓波動較大，加上紅一變所帶的負(fù)荷具有一定的沖擊性，造成了紅一變二次66kV系統(tǒng)電壓的波動較大，使紅一變系統(tǒng)所帶的站前、繁榮等二次變電所10kV系統(tǒng)電壓的波動也較大，有時影響局部企業(yè)的正常生產(chǎn)，電能質(zhì)量達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)。投入TSVC后，紅一變66kV西母電壓的波動0.5%范圍內(nèi)，波動很小，紅一變所帶的站前、繁榮等二次變電所10kV系統(tǒng)電壓的波動也很小。TSVC也使220kV電壓的波動降低，大大的提高系統(tǒng)的電能質(zhì)量，減少了用戶因電壓波動而造成設(shè)備停運(yùn)的損失?！?〕快速電壓支承作用由于紅一變系統(tǒng)所帶的負(fù)荷主要鞍山鋼鐵集團(tuán)公司的煉鋼、制氧、軋鋼等重要負(fù)荷，局部用電設(shè)備采用進(jìn)口設(shè)備，對電壓質(zhì)量要求較高，由于在系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障〔如：紅一變送出66kV線路或其所帶的二次變二次側(cè)10kV短路〕時，出現(xiàn)瞬間的電壓跌落，使在這一系統(tǒng)運(yùn)行的局部設(shè)備因失壓跳閘，甚至造成整個生產(chǎn)線的全停，使企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。投運(yùn)以后，由于TSVC的快速響應(yīng)能力，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落時，迅速支承系統(tǒng)電壓，使用戶不至于因電壓的瞬間跌落造成跳閘停產(chǎn)，減少了用戶損失。假設(shè)將紅一變的TSVC用MSVC替代，多帶來的經(jīng)濟(jì)效益是根本相同的。環(huán)保效益兩種形式的動態(tài)無功補(bǔ)償器均可提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低線路損耗，節(jié)約能源。電網(wǎng)超高壓大電網(wǎng)的形成和城市電網(wǎng)中電纜線路劇增，電網(wǎng)中的無功功率變化和電壓波動等問題日益突出，實施無功功率動態(tài)平衡和電壓波動的動態(tài)抑制、加強(qiáng)電網(wǎng)諧波治理、抑制超高壓輸電長線路末端電壓升高和減少線路單相接地時的潛供電流、消除發(fā)電機(jī)自勵磁等措施，對電網(wǎng)的平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、促進(jìn)電網(wǎng)節(jié)能，具有重要意義。應(yīng)用于沖擊性負(fù)荷和不穩(wěn)定負(fù)荷的無功功率補(bǔ)償，解決非同步電氣設(shè)備無功功率損耗變化大、不穩(wěn)定，負(fù)荷變化極為快速，并且引發(fā)大量無功功率的需求，動態(tài)無功補(bǔ)償裝置能夠快速完成全部無功補(bǔ)償，動態(tài)穩(wěn)定電壓、提高負(fù)荷能力、消除閃變波動，有效濾除諧波，節(jié)電效果非常顯著，經(jīng)濟(jì)效益極為可觀。在電氣化鐵路的應(yīng)用中，動態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)綜合進(jìn)行無功補(bǔ)償和濾波，能有效地解決牽引變電站功率因數(shù)低、諧波含量高、電壓波動和閃變等問題，減少了系統(tǒng)的損失，降低維修費(fèi)用，提高系統(tǒng)帶負(fù)荷的能力?！踩成鐣б娌捎渺o止動態(tài)無功補(bǔ)償器是解決以上電網(wǎng)動態(tài)無功儲藏和解決大多數(shù)電能質(zhì)量問題的最有效措施之一。隨著晶閘管相控電抗器TCR和磁控電抗器MCR技術(shù)的日益成熟，TSVC和MSVC工程的實施，可為公司帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，穩(wěn)固企業(yè)在國內(nèi)同類企業(yè)中的領(lǐng)先地位，樹立企業(yè)形象，而且可以提高社會就業(yè)率，為社會創(chuàng)造更多的財富，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)開展。生產(chǎn)能力分析〔1〕中國電力科學(xué)研究院中國電力科學(xué)研究院電力電子公司是在輸配電及節(jié)電技術(shù)國家工程研究中心的根底上組建的專業(yè)公司。主要從事電力電子技術(shù)、電能質(zhì)量技術(shù)、小波變換理論在電力系統(tǒng)的應(yīng)用等高新技術(shù)產(chǎn)品的研究與開發(fā)、生產(chǎn)以及銷售、技術(shù)咨詢和工程承包。其中包括SVC工程的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試。中國電科院在靜止無功補(bǔ)償裝置的系統(tǒng)設(shè)計、裝置設(shè)計上有長期理論研究和裝置研發(fā)的經(jīng)驗，其2004年投運(yùn)的鞍山紅一變SVC系統(tǒng)采用了多項國際先進(jìn)國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)。局部技術(shù)已到達(dá)國際領(lǐng)先水平?！?〕北京國能子金電氣技術(shù)北京國能子金電氣技術(shù)是一家專業(yè)生產(chǎn)磁控電抗器式動態(tài)無功補(bǔ)償及諧波治理成套裝置〔MSVC〕的科技型企業(yè)，注冊資本10000萬元。公司在濟(jì)南市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)建設(shè)有生產(chǎn)基地，擁有現(xiàn)代化的綜合廠房以及全套進(jìn)口數(shù)控生產(chǎn)、加工、測試設(shè)備，擁有較強(qiáng)的高新技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)制造力量，具有可靠的試驗設(shè)備和手段；目前，公司正在北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)新的生產(chǎn)基地。公司將具備年生產(chǎn)磁控電抗器設(shè)備500套以上的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品將在電網(wǎng)、風(fēng)電、鐵路、煤礦等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。北京國能子金電氣技術(shù)擁有磁控電抗器的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、試驗等多方面的專業(yè)技術(shù)人才和經(jīng)驗豐富的售后工程師團(tuán)隊，與中國電力科學(xué)研究院、山東電力研究院、山東愛普電氣等國內(nèi)知名科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)結(jié)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，依托其強(qiáng)勁的科研及技術(shù)實力，為電力、鐵路、冶金、石化、建材等行業(yè)提供一體化的電壓無功控制及電能質(zhì)量解決方案。公司已形成目前國內(nèi)最為成熟可靠的磁控電抗器的設(shè)計。〔3〕鞍山榮信鞍山榮信電力電子股份為民營股份制企業(yè)，主要從事高壓電網(wǎng)動態(tài)無功補(bǔ)償裝置〔SVC〕、電力濾波裝置〔FC〕、高壓變頻傳動裝置的設(shè)備制造企業(yè)，公司位于鞍山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)。鞍山榮信SVC技術(shù)引進(jìn)自原蘇聯(lián)，其SVC閥的冷卻采用熱管自然冷卻，世界上尚無在100Mvar以上容量的SVC裝置中使用該冷卻方式的應(yīng)用〔包括原蘇聯(lián)國家在內(nèi)〕。閥的觸發(fā)方式為高頻電磁觸發(fā)方式，觸發(fā)能量由位于控制器內(nèi)部的功率單元發(fā)出，通過電磁耦合方式送入位于高壓側(cè)的閥組?？刂葡到y(tǒng)采用單片機(jī)完成監(jiān)控與調(diào)節(jié)，人機(jī)界面為數(shù)碼顯示方式，無與上級綜合自動化系統(tǒng)接口?！?〕西電科技西安西電科技實業(yè)有限責(zé)任公司隸屬中國西電集團(tuán)，在西安國家級高新技術(shù)開發(fā)區(qū)注冊，公司依托西電集團(tuán)的整體配置優(yōu)勢和信息網(wǎng)絡(luò)資源，SVC裝置的主要元件生產(chǎn)主要依托于西安ABB電容器廠、西安整流器廠、西安揚(yáng)子電抗器廠，從事電力系統(tǒng)變流、變頻、濾波、補(bǔ)償及有關(guān)電力電子設(shè)備的研發(fā)。其SVC技術(shù)源于80年代中期原BBC引進(jìn)技術(shù)，閥組采用臥式結(jié)構(gòu)，散熱方式為水冷，水冷目前為國內(nèi)配套，采用開放式水冷結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng)為80年代中期模擬式。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程狀況TSVC已采用標(biāo)準(zhǔn):IEEEStd1031-2000IEEEGuideforFunctionalSpecificationofTransmissionStaticVarCompensatorsIEEEStd1303-1994IEEEGuideforStaticVArCompensatorFieldTestsGB/T20297-2006靜止無功補(bǔ)償裝置〔SVC〕現(xiàn)場試驗GB/T20298-2006靜止無功補(bǔ)償裝置〔SVC〕功能特性DL/T1010.1~1010.5-2006高壓靜止無功補(bǔ)償裝置第1~5局部MSVC已采用標(biāo)準(zhǔn):GB/T10229-1988電抗器GB1094.1-1996?電力變壓器第一局部總那么?GB1094.2-1996?電力變壓器第二局部溫升?GB1094.3-1996?電力變壓器第三局部絕緣水平和絕緣試驗?110(66)kV-500kV油浸式變壓器(電抗器)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW170-2021油浸式變壓器(電抗器)狀態(tài)檢修導(dǎo)那么推廣應(yīng)用方案對電網(wǎng)中每個接點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置的出力按優(yōu)化運(yùn)行的要求進(jìn)行平滑、動態(tài)、快速地調(diào)節(jié)是當(dāng)代無功調(diào)節(jié)開展的方向?！?〕電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下也需要動態(tài)無功補(bǔ)償資源現(xiàn)代電網(wǎng)周波質(zhì)量到達(dá)了99.99％以上，主要原因是AGC的作用，能夠快速動態(tài)地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)有功出力與負(fù)荷相平衡。要使電壓質(zhì)量到達(dá)周波質(zhì)量水平，電網(wǎng)必須有快速動態(tài)的無功補(bǔ)償調(diào)整，才能適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷動態(tài)的變化。〔2〕電網(wǎng)中每個廠站都需要動態(tài)無功補(bǔ)償資源電網(wǎng)頻率的調(diào)整只要求有足夠容量的發(fā)電廠進(jìn)行有功功率平衡的調(diào)控，而電網(wǎng)電壓的調(diào)整那么要求無功必須是就地、分區(qū)、分層的平衡，這就要求全網(wǎng)的每一個發(fā)電廠、變電站都要具有動態(tài)無功補(bǔ)償資源。對電網(wǎng)中每個接點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置的出力按優(yōu)化運(yùn)行的要求進(jìn)行平滑、動態(tài)、快速地調(diào)節(jié)是當(dāng)代無功調(diào)節(jié)開展的方向?！?〕用戶也需要有動態(tài)的無功補(bǔ)償資源用戶的無功負(fù)荷占全網(wǎng)的70％，提高電壓質(zhì)量必須有用戶的積極參與，用戶的無功補(bǔ)償是電網(wǎng)中最好的受端電壓支撐。用戶無功負(fù)荷的快速動態(tài)平衡是解決我國電網(wǎng)無功電壓問題的重中之重。為此，必須將用戶的功率因數(shù)考核由平均功率因數(shù)電量法改為功率因數(shù)分段電量法。用戶只有采用SVC才可能到達(dá)要求?！惨弧臣夹g(shù)推廣原那么〔1〕晶閘管控制電抗器TCR技術(shù)由于TCR裝置性價比擬好，響應(yīng)速度快〔10～20ms〕等原因，是我國目前應(yīng)用最為廣泛的一種SVC型式。我國于80年代至90年代初，為提高輸電能力和穩(wěn)定性、提高供電質(zhì)量、降低網(wǎng)損，在電力網(wǎng)中先后引進(jìn)了6套TCR型SVC，調(diào)節(jié)容量為105～240MVA，分別安裝在武漢鳳凰山、廣東江門、鄭州小劉、沈陽沙嶺和珠州云田5個500kV變電站。這6套引進(jìn)的SVC運(yùn)行都不太理想，主要原因是：未充分考慮中國電網(wǎng)實況，有的設(shè)計條件和電網(wǎng)不符；技術(shù)相對陳舊、自動化程度低、維護(hù)復(fù)雜、對運(yùn)行人員素質(zhì)要求較高；后期技術(shù)效勞沒有跟上，備品備件不能及時補(bǔ)充，又沒有技術(shù)升級措施。進(jìn)入90年代，隨著電力電子技術(shù)的不斷開展和控制技術(shù)的不斷提高，ABB、Siemens、Alstom、日本東芝、三菱等大公司全數(shù)字化大容量TCR型SVC裝置進(jìn)入實用化階段，裝置的可靠性和對無功補(bǔ)償?shù)男Ч玫教嵘?，TCR在工業(yè)領(lǐng)域和輸配電領(lǐng)域得到更廣泛應(yīng)用。中國電力科學(xué)研究院于2001年推出了6～35kVTCR型SVC新平臺，采用全數(shù)字化控制、封閉式循環(huán)純水冷卻、綜合自動化、光電觸發(fā)等一系列新技術(shù)，并成功地應(yīng)用到工業(yè)用戶〔交流電弧爐、軋機(jī)〕治理工程及電網(wǎng)變電站無功電壓控制上，在技術(shù)平臺上已經(jīng)同國外各大公司處于同等水平。從2001年起已為工業(yè)用戶提供26套裝置，有效地改善了電網(wǎng)電能質(zhì)量，保證了用戶平安、可靠生產(chǎn)和節(jié)能降耗。2004年9月，由中國電力科學(xué)研究院承當(dāng)?shù)倪|寧鞍山紅旗堡220kV樞紐變電站TCR型輸電網(wǎng)SVC示范工程投入正常運(yùn)行，容量調(diào)節(jié)范圍-100～+56Mvar，電壓35kV，是我國第1套具有完全知識產(chǎn)權(quán)在輸電網(wǎng)領(lǐng)域的大容量、高電壓的SVC裝置。川渝500kV電網(wǎng)通過三萬、萬龍500kV線路與華中東部四省電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)后，由于遠(yuǎn)距離向華中送電，大功率穿越四川、重慶電網(wǎng)，川電外送中通道〔即洪陳線〕動態(tài)電壓支撐明顯缺乏，輸電通道缺乏足夠的中間電壓支撐，輸電能力較低，電網(wǎng)的平安運(yùn)行依然高度依賴于川電東送安控系統(tǒng)，不能滿足進(jìn)一