江蘇電網(wǎng)首臺(tái)大容量同步調(diào)相機(jī)并網(wǎng)成功

6月11日1時(shí)16分，在盤車階段、調(diào)相機(jī)升速、主變倒送等一系列試驗(yàn)順利完成后，江蘇電網(wǎng)首臺(tái)300Mvar同步調(diào)相機(jī)在±800kV錫泰直流泰州換流站正式并網(wǎng)。據(jù)悉，在接下來的一段時(shí)間內(nèi)，還將繼續(xù)開展同步調(diào)相機(jī)并網(wǎng)試驗(yàn)，之后泰州站同步調(diào)相機(jī)進(jìn)入試運(yùn)行階段。

本次泰州站并網(wǎng)的是國內(nèi)電氣集團(tuán)生產(chǎn)的新一代大容量同步調(diào)相機(jī)，容量為300Mvar，其進(jìn)相無功調(diào)節(jié)深度可達(dá)到-150Mvar，優(yōu)于傳統(tǒng)調(diào)相機(jī)。新一代大容量調(diào)相機(jī)技術(shù)具備快速動(dòng)態(tài)無功調(diào)節(jié)和短時(shí)過載能力，主要用于故障工況下向系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)無功支撐，同時(shí)兼具穩(wěn)態(tài)無功補(bǔ)償功能。

泰州站同步調(diào)相機(jī)的并網(wǎng)，是新一代大容量同步調(diào)相機(jī)在江蘇電網(wǎng)應(yīng)用的開端，在不久的將來，江蘇電網(wǎng)各800kV、500kV直流換流站均會(huì)配置大容量同步調(diào)相機(jī)，將為江蘇電網(wǎng)提供高效、可控的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，有效緩解特高壓直流大規(guī)模接入引起的受端電網(wǎng)無功儲(chǔ)備不足，電壓特性惡化等一些列問題，顯著降低特高壓直流換相失敗、直流閉鎖的概率，有效保障受端大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，助力清潔能源消納，為江蘇電網(wǎng)打造高端電網(wǎng)，推動(dòng)能源變革提供重要的支撐基礎(chǔ)。

擴(kuò)展閱讀：調(diào)相機(jī)技術(shù)介紹1.同步調(diào)相機(jī)原理

同步調(diào)相機(jī)是一種特殊運(yùn)行狀態(tài)下的同步電機(jī)，其結(jié)構(gòu)與同步電動(dòng)機(jī)基本相同;但由于調(diào)相機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載，故其轉(zhuǎn)軸較細(xì)。同步調(diào)相機(jī)一般運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，不帶機(jī)械負(fù)載也不帶原動(dòng)機(jī)，只向電力系統(tǒng)提供或吸收無功功率，又稱同步補(bǔ)償機(jī)。

電力系統(tǒng)中除專門設(shè)計(jì)的同步調(diào)相機(jī)(集中布置在負(fù)荷中心)之外，還有同步發(fā)電機(jī)根據(jù)同步電機(jī)可逆原理轉(zhuǎn)為同步調(diào)相機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，比如水輪發(fā)電機(jī)在枯水期改為調(diào)相機(jī)運(yùn)行，還有汽輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)等發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)為調(diào)相機(jī)運(yùn)行。

調(diào)相機(jī)具有強(qiáng)勵(lì)能力(不低于2倍)，在1~2s內(nèi)無功出力可以達(dá)到其額定容量的2倍以上。與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式一樣，主要有交流勵(lì)磁機(jī)方式和自并勵(lì)勵(lì)磁方式，目前多采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式，調(diào)節(jié)速度更快，調(diào)節(jié)容量更大。

2.同步調(diào)相機(jī)的特點(diǎn)及主要用途

作為專用的無功功率源，同步調(diào)相機(jī)與其他無功源(并聯(lián)電容器、電抗器、SVC等)相比，其無功輸出受系統(tǒng)電壓影響小，具備瞬時(shí)無功支撐和很強(qiáng)的短時(shí)過載能力;且其輸出的無功功率可連續(xù)控制、靈活調(diào)節(jié)無功數(shù)值，精度高，無差調(diào)節(jié)，易于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;并具有跟蹤速度快(能抑制閃變或沖擊)、補(bǔ)償范圍廣(容性、感性均可)、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。但是，調(diào)相機(jī)也存在運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜、有功功率損耗較大、運(yùn)行噪聲較高、小容量調(diào)相機(jī)單位容量投入費(fèi)用較高等缺點(diǎn)。因此，同步調(diào)相機(jī)宜作為大容量集中補(bǔ)償裝置，通常容量大于10Mvar，多裝設(shè)在樞紐變電站、HVDC換流站。

就HVDC換流站而言，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障造成系統(tǒng)電壓降低時(shí)，換流站內(nèi)其他電容型補(bǔ)償設(shè)備(并聯(lián)電容器、濾波器)的無功出力也將下降(其無功出力與電壓平方成正比)，不利于系統(tǒng)電壓的恢復(fù)和HVDC換相失敗的恢復(fù)，而調(diào)相機(jī)無此問題;同時(shí)，與SVC、STATCOM等基于電力電子技術(shù)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝相比，調(diào)相機(jī)不僅具有更好的無功出力特性，還可為系統(tǒng)提供短路容量，在降低直流送端暫態(tài)過電壓、抑制直流受端換相失敗等方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3.國內(nèi)外同步調(diào)相機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

國外從50年代開始有多個(gè)國家應(yīng)用調(diào)相機(jī)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如瑞典、阿根廷、加拿大、埃及、巴西等國家在大規(guī)模水電基地遠(yuǎn)距離外送的受端變電站加裝調(diào)相機(jī)。法國、日本電網(wǎng)早期使用調(diào)相機(jī)較多，隨著電網(wǎng)的網(wǎng)架加強(qiáng)和電源增加，法國調(diào)相機(jī)沒有新的增加。日本東京地區(qū)在1987年7月23日發(fā)生靜態(tài)電壓崩潰事故后(損失負(fù)荷817萬千瓦)，增加了抽水蓄能、調(diào)相機(jī)和SVC等動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。國外主要調(diào)相機(jī)應(yīng)用工程如下表所示。

我國自80年代以來500kV電網(wǎng)發(fā)展加快，受端電網(wǎng)裝機(jī)容量快速增加，由于調(diào)相機(jī)自身的損耗、噪音和維護(hù)等問題，且電網(wǎng)對(duì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償要求相對(duì)較低，電容器、電抗器等無功補(bǔ)償裝置開始大規(guī)模使用，逐漸替代了調(diào)相機(jī)作用。隨著調(diào)相機(jī)設(shè)備老化，逐漸退出了電網(wǎng)運(yùn)行。

隨著直流輸電的出現(xiàn)，對(duì)動(dòng)態(tài)無功支撐提出了要求，而常規(guī)電容器、電抗器難以滿足，因此，部分早期直流輸電系統(tǒng)，由于受端短路容量不足，仍有調(diào)相機(jī)使用。例如在上海-浙江舟山的蘆嵊直流的嵊泗逆變端裝設(shè)有同步調(diào)相機(jī)，如下圖所示。

2011年之前嵊泗島上的有功電源主要是泗礁電廠，主要用于在直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)過程中提供換相電壓，當(dāng)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，切除發(fā)電機(jī)由調(diào)相機(jī)提供換相電壓。嵊泗電網(wǎng)在交流聯(lián)網(wǎng)前全島裝機(jī)容量共17MW，有效短路比(ESCR)為0.913，遠(yuǎn)小于IEEE有效短路比推薦值3.0，是典型的弱交流系統(tǒng)。為滿足蘆嵊直流的穩(wěn)定運(yùn)行，在蘆嵊直流建設(shè)時(shí)嵊泗站每極都增加了一臺(tái)30Mvar的調(diào)相機(jī)以增加逆變側(cè)交流系統(tǒng)的強(qiáng)度。孤島情況下，蘆嵊直流單極單調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)短路比可以達(dá)到6.87，雙極雙調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)短路比可以達(dá)到6.1，表現(xiàn)為強(qiáng)系統(tǒng)。可見在HVDC弱受端裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)，可以有效增加有效短路比，維持換相電壓穩(wěn)定，保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

特高壓直流輸電的大量投產(chǎn)導(dǎo)致電網(wǎng)特性的改變，電壓穩(wěn)定的主要問題在于故障期間動(dòng)態(tài)無功支撐不足，調(diào)相機(jī)固有的無功輸出特性恰好符合故障期間電網(wǎng)對(duì)動(dòng)態(tài)無功的需求。因此，根據(jù)國網(wǎng)公司戰(zhàn)略規(guī)劃，在“十三五”期間，將在多回超/特高壓直流的送受端換流站加裝調(diào)相機(jī)。根據(jù)規(guī)劃，“十三五”期間落點(diǎn)江蘇電網(wǎng)的HVDC換流站將配套建設(shè)10套300Mvar調(diào)相機(jī)(政平換流站4套、蘇州換流站2套、淮安換流站2套、泰州換流站2套)。

4.新一代大容量調(diào)相機(jī)技術(shù)介紹

目前，我國生產(chǎn)的調(diào)相機(jī)最大單機(jī)容量約100Mvar(凸極式)、300Mvar(隱極式)，國網(wǎng)計(jì)劃建設(shè)的為300Mvar調(diào)相機(jī)組，其進(jìn)相無功調(diào)節(jié)深度(-150Mvar)優(yōu)于傳統(tǒng)調(diào)相機(jī)。新一代大容量調(diào)相機(jī)技術(shù)具備快速動(dòng)態(tài)無功調(diào)節(jié)和短時(shí)過載能力，主要用于故障工況下向系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)無功支撐，同時(shí)兼具穩(wěn)態(tài)無功補(bǔ)償功能。新一代大容量調(diào)相機(jī)技術(shù)參數(shù)如下：

(1)調(diào)相機(jī)無功運(yùn)行能力：遲相運(yùn)行能力300Mvar，進(jìn)相運(yùn)行能力-150Mvar。

(2)調(diào)相機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組具有很強(qiáng)的短時(shí)過載能力：定子繞組承受3.5倍額定電流持續(xù)時(shí)間不小于15s，轉(zhuǎn)子繞組承受2.5倍額定勵(lì)磁電流持續(xù)時(shí)間不小于15s。

(3)調(diào)相機(jī)快速電壓響應(yīng)：勵(lì)磁系統(tǒng)的延遲時(shí)間不大于0.02s，上升時(shí)間(強(qiáng)勵(lì))不大于0.02s，下降時(shí)間(強(qiáng)減)不大于0.025s。