國(guó)內(nèi)可控串聯(lián)典型工程應(yīng)用介紹課件

1、國(guó)內(nèi)可控串聯(lián)典型工程應(yīng)用介紹中國(guó)電力科學(xué)研究院中電普瑞科技有限公司中國(guó)電力科學(xué)研究院中電普瑞科技有限公司湯海雁湯海雁 2008.11.142008.11.14主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、一、 天廣天廣500kV可控串補(bǔ)工程可控串補(bǔ)工程二、二、 碧成碧成220kV可控串補(bǔ)工程可控串補(bǔ)工程三、三、 伊馮伊馮500kV可控串補(bǔ)工程可控串補(bǔ)工程一、天廣一、天廣500kV可控串補(bǔ)工程可控串補(bǔ)工程平果可控串補(bǔ)平果可控串補(bǔ)可控串補(bǔ)固定串補(bǔ)地理接線圖地理接線圖天廣可控串補(bǔ)工程天廣可控串補(bǔ)工程主要作用：主要作用：提高向廣東電網(wǎng)的輸電能力提高向廣東電網(wǎng)的輸電能力1624萬(wàn)千瓦；萬(wàn)千瓦；防止防止N1時(shí)線路過(guò)載；時(shí)線路過(guò)載；

2、抑制低頻振蕩。抑制低頻振蕩。主要技術(shù)參數(shù)：主要技術(shù)參數(shù)：采用采用35常規(guī)串補(bǔ)和常規(guī)串補(bǔ)和5可控串補(bǔ)；可控串補(bǔ)；常規(guī)串補(bǔ)容量常規(guī)串補(bǔ)容量2350Mvar，可控串補(bǔ)容量，可控串補(bǔ)容量250Mvar；MOV容量推薦值容量推薦值30MJ。二、碧成二、碧成220kV可控串補(bǔ)工程可控串補(bǔ)工程50 公里雙回 110kV 線 j0.068 與變壓器 j0.14 之和為 j0.208 140 公里 220kV 線 120 公里 330kV 線 加 220/330kV 變壓器 碧成可控串補(bǔ)工程碧成可控串補(bǔ)工程碧成碧成220kV可控串補(bǔ)工程可控串補(bǔ)工程成碧可控串補(bǔ)工程背景成碧可控串補(bǔ)工程背景甘肅隴南地區(qū)電網(wǎng)主要以成

3、縣甘肅隴南地區(qū)電網(wǎng)主要以成縣220kV變電站和碧口水變電站和碧口水電廠為中心的電廠為中心的110kV輻射型供電網(wǎng)絡(luò)組成，輻射型供電網(wǎng)絡(luò)組成，220kV碧碧成線的穩(wěn)定極限成線的穩(wěn)定極限160MW ；2004年投運(yùn)年投運(yùn)120km成縣成縣天水天水330kV線路后，碧線路后，碧-成成-天輸電系統(tǒng)只能送電天輸電系統(tǒng)只能送電240MW；按規(guī)劃按規(guī)劃2005年碧口地區(qū)最大送電電力為年碧口地區(qū)最大送電電力為360MW。成碧可控串補(bǔ)工程背景成碧可控串補(bǔ)工程背景主要作用：主要作用：50%可控串補(bǔ)，提高可控串補(bǔ)，提高100MW以上，線路暫態(tài)穩(wěn)以上，線路暫態(tài)穩(wěn)定極限提高定極限提高33；抑制低頻振蕩；抑制低頻振蕩；改

4、善碧口地區(qū)電壓質(zhì)量。改善碧口地區(qū)電壓質(zhì)量。主要技術(shù)參數(shù)：主要技術(shù)參數(shù)：碧口碧口-成縣線路長(zhǎng)度成縣線路長(zhǎng)度142km，額定電流，額定電流1.1kA；50可控串補(bǔ)，補(bǔ)償度可控串補(bǔ)，補(bǔ)償度50%125% ；電容器容量電容器容量96Mvar/三相；三相；MOV容量容量 (MJ/相相) 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(kāi)關(guān) 抑制低頻振蕩試驗(yàn)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(kāi)關(guān) 抑制低頻振蕩試驗(yàn)抑制低頻振蕩試驗(yàn)甘肅碧成甘肅碧成220kV可控串補(bǔ)工程整體圖可控串補(bǔ)工程整體圖三、三、 伊馮伊馮500kV串聯(lián)補(bǔ)償工程串聯(lián)補(bǔ)償工程伊馮伊

5、馮500kV可控串補(bǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可控串補(bǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖伊馮可控串補(bǔ)工程伊馮可控串補(bǔ)工程伊敏電廠伊敏電廠2200MW通過(guò)伊馮雙回線送出，現(xiàn)有系統(tǒng)條件通過(guò)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；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)年左右，伊敏電廠總裝機(jī)容量將達(dá)5800MW，東，東北電網(wǎng)將建成呼遼、容量北電網(wǎng)將建成呼遼、容量3000MW的的500kV直流輸電直流輸電線路，呼盟交直流并列輸電系統(tǒng)；屆時(shí)伊馮線需要送出線路，呼盟交直流并列輸電系統(tǒng)；屆時(shí)伊馮線需要送出2500MW功率。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)在馮屯側(cè)安裝

6、串補(bǔ)裝置，能使伊馮雙線極限輸送能力達(dá)到到2000MW，能夠滿足近期、遠(yuǎn)期伊敏機(jī)組滿發(fā)時(shí)的電，能夠滿足近期、遠(yuǎn)期伊敏機(jī)組滿發(fā)時(shí)的電力送出需求。力送出需求。伊馮可控串補(bǔ)工程特點(diǎn)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；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，需要避免要避免SSR風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)；裝置運(yùn)行環(huán)境惡劣，高寒地區(qū)覆冰情況嚴(yán)重；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。世界上可控串補(bǔ)容量最大。主要作用：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

7、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；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?？捎行П苊獯瓮街C振。伊馮伊馮500kV串補(bǔ)工程串補(bǔ)工程主要技術(shù)參數(shù)：主要技術(shù)參數(shù)：可控串補(bǔ)總?cè)萘窟_(dá)可控串補(bǔ)總?cè)萘窟_(dá)2326.6Mvar；固定串補(bǔ)總?cè)萘窟_(dá)固定串補(bǔ)總?cè)萘窟_(dá)2544.3Mvar；每回線路總補(bǔ)償度每回線路總補(bǔ)償度45%，可控串補(bǔ)度，可控串補(bǔ)度15%，固定串，固定串補(bǔ)度補(bǔ)度30%；伊敏馮屯線路長(zhǎng)度伊敏馮屯線路長(zhǎng)度378km，線路額定電流，線路額定電流2.33kA。伊馮伊馮500kV串補(bǔ)工程串補(bǔ)工程串補(bǔ)、可控串補(bǔ)

8、補(bǔ)償度、主接線和參數(shù)的確定；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)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；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。結(jié)合實(shí)際電力系統(tǒng)的研究。伊馮伊馮500kV串補(bǔ)工程的系統(tǒng)研究串補(bǔ)工程的系統(tǒng)研究TCSC控制器功能分層框圖控制器功能分層框圖 上層控制上層控制: 主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)要求選擇不同的控制模式主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)要求選擇不同的控制模式(如如潮流控制、暫態(tài)穩(wěn)定控制等潮流控制、暫態(tài)穩(wěn)定控制等)，并根據(jù)與該模式相關(guān)的，并根據(jù)與該模式相關(guān)的控制策略。控制策略。控制策略研

9、究控制策略研究 經(jīng)對(duì)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(duì)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)。 中層控制中層控制: 主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)控制要求的命令阻主要任務(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。阻抗迅速準(zhǔn)確的跟蹤命令阻抗?？刂撇呗匝芯靠刂撇呗匝芯?阻阻尼尼低低頻頻振振蕩蕩環(huán)環(huán)節(jié)節(jié) XTCSC-d C0NTTTCSCX)II(

10、KX保保護(hù)護(hù)環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)限限幅幅 XTCSC-Forced XC0 Tforced XTCSC Tforced TFtrigger t TFtrigger 暫暫態(tài)態(tài)控控制制環(huán)環(huán)節(jié)節(jié) XTCSC XTCSC-Bypass TBypass TBypass TBtrigger t TBtrigger TCSCST11LV XTCSC-max XTCSC-min XTCSC ST1STwwST1KmmST1ST121ST1ST143ST1STwwST1KmmST1ST121ST1ST143PL0 PL _ + V P XTCSC0 + + + _ + V0 V SIGN TCSC中層控制策中層控制策略略

11、底層控制底層控制: 主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管閥的觸發(fā)控制，主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)邏輯編程和底層控制子要求。底層控制通過(guò)邏輯編程和底層控制子程序?qū)崿F(xiàn)。程序?qū)崿F(xiàn)?？煽卮a(bǔ)的底層控制可控串補(bǔ)的底層控制固定串補(bǔ)補(bǔ)償度的安全范圍固定串補(bǔ)補(bǔ)償度的安全范圍 全面分析系統(tǒng)各種運(yùn)行方式。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可控串補(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；全面分析系統(tǒng)各種運(yùn)行方式； 考慮采用控制策略提高考慮采用控制策略提高TCSC抑制次同步諧振的能力。抑制次同步諧振的

12、能力。次同步諧振 可控串補(bǔ)工作能力的基本設(shè)計(jì)，包括各種工況可控串補(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(guò)電壓保護(hù)控制和絕緣下可控串補(bǔ)的底層控制、過(guò)電壓保護(hù)控制和絕緣配合、各元件的工作條件；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(duì)線路斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓的影響，如可控串補(bǔ)對(duì)線路斷路器瞬態(tài)恢復(fù)電壓的影響、對(duì)潛供電流的影響等。響、對(duì)潛供電流的影響等。 串聯(lián)補(bǔ)償電容器允許的最大短時(shí)工頻電壓（串聯(lián)補(bǔ)償電容器允許的最大短時(shí)工頻電壓（IEEE標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）串聯(lián)補(bǔ)償電容器允許的最大短時(shí)工頻電流串聯(lián)補(bǔ)償電容器允許的最

13、大短時(shí)工頻電流（IEC標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）串聯(lián)電容器的耐受能力串聯(lián)電容器的耐受能力 現(xiàn)有串補(bǔ)電容器的標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于可控串補(bǔ)，現(xiàn)有串補(bǔ)電容器的標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于可控串補(bǔ)，由于電壓和電流通常都不是正弦波，分析時(shí)通常采用兩種方法：由于電壓和電流通常都不是正弦波，分析時(shí)通常采用兩種方法：在研究電壓對(duì)電容器電介質(zhì)強(qiáng)度影響時(shí)，主要考慮電壓的峰值；在研究電壓對(duì)電容器電介質(zhì)強(qiáng)度影響時(shí)，主要考慮電壓的峰值；在研究電力熱效應(yīng)對(duì)電容器的影響時(shí)，主要考慮電流的有效值在研究電力熱效應(yīng)對(duì)電容器的影響時(shí)，主要考慮電流的有效值及諧波的影響；及諧波的影響；伊馮可控串補(bǔ)整體工作能力伊馮可控串補(bǔ)整體工作能力TCSC的電

14、抗與線路電流和時(shí)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)過(guò)電壓保護(hù)及絕緣配合伊馮可控串補(bǔ)過(guò)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(guò)電壓；(2) 當(dāng)MOV負(fù)載達(dá)到一定水平時(shí)，TCSC的控制系統(tǒng)啟動(dòng)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(gè)更高的水平時(shí)，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。MOV參數(shù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)：MOV額定電壓過(guò)電壓保

15、護(hù)水平MOV整體伏安特性MOV啟動(dòng)能耗、啟動(dòng)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(dòng)作門(mén)檻值MOV能耗允許水平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(guò)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(guò)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(shí)間；持續(xù)時(shí)間：故障切除時(shí)間、系統(tǒng)搖擺過(guò)程、重合閘采用情況、間隙動(dòng)作延時(shí)；l 伊馮線高抗配置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行電壓的適應(yīng)性伊馮線高抗配置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行電壓的適應(yīng)性 A：伊馮

16、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?jī)?nèi)容：母線電壓及線路沿線電壓 工頻過(guò)電壓 無(wú)故障和單相接地甩負(fù)荷下，母線側(cè)和線路側(cè)工頻過(guò)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(huì)影響單相自動(dòng)重合閘成功率。串補(bǔ)線路上發(fā)生短路故障時(shí)，串補(bǔ)旁路，對(duì)潛供電流影響較??；若短路點(diǎn)距串補(bǔ)較遠(yuǎn)或小方式運(yùn)行時(shí)，串聯(lián)電容器沒(méi)有被旁路。同無(wú)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(guò)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(gè)相當(dāng)大的暫態(tài)分量值，當(dāng)弧道電阻較小時(shí)，該暫態(tài)分量衰減較慢，且過(guò)零次數(shù)減少，使?jié)摴╇娀∽詼鐣r(shí)間延長(zhǎng)，將影響重合閘投入時(shí)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(méi)有被旁路時(shí)，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(huì)提高，可能影響斷路器正常開(kāi)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。 提高系統(tǒng)穩(wěn)