SVC裝置在500kV桂林站的應用與運行分析

該文介紹了南方電網500kV桂林變電站直流融冰兼SVC裝置在SVC模式下運行的主要情況;介紹了SVC模式運行的基本原理、損耗及經濟運行控制策略，對南方電網西電東送暫態(tài)條件下改善電能質量的能力和作用;提出了SVC運行中存在的問題并進行了分析總結。 　　1 引言 　　桂林變電站是地處廣西北部的一座南方電網“西電東送”通道上的重要節(jié)點，為了應對雨雪災害和電網穩(wěn)定、改善電網暫態(tài)電能質量，在該站裝設一組直流融冰兼SVC裝置，在遇到雨雪天氣時運行在融冰模式，可以實現對全站6條500kV線路及該站所有220kV線路進行融冰，當在融冰裝置不用做融冰時，可以通過改變裝置的一次拓撲結構而作為靜止無功補償器(SVC)使用。 　　本文結合筆者實際工程經驗，針對SVC裝置的相關技術問題進行了探討。 　　2 500kV桂林站直流融冰兼SVC裝置概況 　　桂林站直流融冰兼SVC裝置采用兩臺150MVA換流變壓器(接線組別分別為YN，d11，d11和YN，d11，y0的自耦無載調壓變壓器)帶12脈動換流器方式，通過兩臺三相三繞組換流變壓器將直流融冰裝置接在桂林變220kV 母線上，電壓220/35/20.5kV，每臺換流變20.5kV側接120Mvar(感性)TCR 或接115MW 整流負荷(方式可以切換)，35kV側接144Mvar濾波器電容器組，用于補償20.5kV 側在SVC運行或整流運行時產生的無功和諧波，主要考慮濾除5、7、11次及以上諧波，通過一次系統(tǒng)拓撲結構轉換，可實現從直流融冰到SVC功能轉換。 　　該裝置運行在SVC模式時作為動態(tài)調節(jié)的無功靜止補償，結合投切原站內500kV主變35kV側母線上電容器組、電抗器組，提供電網需要的無功功率。該裝置運行于SVC模式時，采用雙六脈動形式，構成兩組可獨立運行的晶閘管控制電抗器(TCR)加固定式交流濾波電容器組成的TCR+FC型無功靜止補償裝置，晶閘管觸發(fā)角由115°到170°可控，通過控制調節(jié)晶閘管觸發(fā)角的大小來控制流過電抗器的電流，使整套SVC輸出無功功率從感性60 MVar到容性180MVar連續(xù)可調。 　　3 SVC裝置運行的應用與運行控制 　　3.1 SVC裝置的控制方式 　　桂林站SVC 裝置穩(wěn)態(tài)運行時，可設置有恒電壓控制、慢速導納控制、無功控制，正常運行時控制系統(tǒng)采用基于500kV母線電壓偏差和斜率校正的自動調節(jié)輸出控制，實現穩(wěn)定電壓、提高電壓合格率;動態(tài)運行時，控制系統(tǒng)將自動啟動基于功率偏差的附加阻尼控制，阻尼系統(tǒng)低頻振蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定極性和輸送能力。 　　暫態(tài)運行時，控制系統(tǒng)可通過基于高低電壓控制進行自動強自投切11次濾波器(正常運行方式僅投入FC5、FC7)，實現無功強補，促進母線電壓快速恢復。如11次濾波器自動投操作邏輯如下： 　　動作條件： 500kV側電壓低于11次濾波器自動投控制的低電壓定值，或低于該值后沒有退出低電壓; TCR電納小于0.05pu; 220kV側電壓不高于閉鎖該操作的220kV側高電壓值。 　　動作順序： 若動作滿足條件投入Y橋11次濾波器開關WZ1_Z3_Q1; 判斷動作條件是否滿足，若仍滿足，再合上D橋11次濾波器開關WZ2_Z3_Q1。 　　3.2 SVC裝置的運行控制 　　SVC裝置正常方式下以恒電壓控制為主且長期處于穩(wěn)態(tài)運行，而且確保足夠的無功熱備用，TCR晶閘管閥組運行于長期運行于導通狀態(tài)，TCR電抗器投入，晶閘管閥組通過控制其觸發(fā)角控制流過電抗器的電流，吸收換流變35kV側濾波器補償無功的全部或大部分，每月有功耗電量在40～50萬kWh左右。目前桂林站在500kV主變35kV側裝設6組60Mvar電容器組，4組60Mvar電抗器，根據目前恒電壓控制方式制定有效的控制策略將在滿足電壓控制及自動動態(tài)無功儲備的前提下降低SVC裝置的運行損耗，提高經濟效益。 　　3.3 SVC運行控制策略 　　根據桂林站正常運行時兩組SVC裝置均處于正常運行狀態(tài)，60Mvar無功對500kV母線電壓的貢獻約為1.2kV，結合目前基于500kV母線電壓曲線控制的方式，以及SVC裝置損耗特性，制定了以下桂林站控制策略： 　　在SVC裝置不同無功輸出情況下，SVC裝置的損耗均大于500kV主變35kV側電容電抗器的損耗，因此在桂林站進行無功控制時應先充分考慮投退500kV主變35kV側電容電抗器，再考慮SVC裝置調控，并且通過協(xié)調投退以限制每組SVC裝置的輸出為容性無功0～60Mvar為。 　　當500kV電壓目標控制電壓差△U在[-1,0]時，通過調節(jié)SVC裝置控制電壓控制值控制每一組SVC裝置輸出容性無功60Mvar。在前提下△U仍小于0時，則根據以△U=-1kV一組電容器的原則依次投入500kV主變35kV側電容器組。 　　當500kV電壓目標控制電壓差△U在[0,1]時，則根據以△U=1kV一組電容器組的原則依次退出500kV主變35kV側電容器組，同時通過調節(jié)SVC裝置控制電壓控制值控制每一組SVC裝置輸出為容性無功0～60Mvar，在所有500kV主變35kV側低容都退出前提下，以△U=1kV一組電抗器的原則依次投入500kV主變35kV側電抗器，并通過調節(jié)SVC裝置控制電壓控制值控制每一組SVC裝置輸出無功在0Mvar附近區(qū)域，在所有電抗器投入前提下，△U仍在[0,1]時，將退出D橋或Y橋SVC裝置運行，保留一組SVC裝置作為動態(tài)無功儲備。 　　4 直流兼SVC裝置應用中存在的其他問題與分析 　　在正常方式運行時，接線組別為YN，d11，d11換流變(中性點地刀在合上位置)35kV母線PT熔斷器多次熔斷，而接線組別為YN，d11，y0換流變(中性點地刀在拉開位置)一直運行正常，熔斷器額定電流均為0.5A，由于系統(tǒng)參數變化的多樣性，對熔斷器頻繁熔斷的真正原因分析認識不充分。 　　桂林站TCR電抗器采用緊湊型布置，且電容器容量較大，在其四周采用導電材料圍欄時，產生很大的感應電，容易造成傷人現象，圍欄目前采用實木材料圍欄解決了該問題，但高磁場和電抗器大電流時出現高溫現象依然存在，建設SVC裝置時在設計上應注意調整。 　　直流融冰兼SVC裝置流過TCR電抗器和閥組的電流變化較大，從幾十安到4500安，在融冰模式下運行時更是長期處于4000A電流運行，對隔離開關等一次接線設備的質量要求較高，國內生產的隔離開關或接線板質量時常有不滿足運行要求的情況發(fā)生，在建設SVC裝置設備選型時需充分考慮系統(tǒng)要求及設備質量。