SVC裝置在500kV桂林站的應(yīng)用與運(yùn)行分析

該文介紹了南方電網(wǎng)500kV桂林變電站直流融冰兼SVC裝置在SVC模式下運(yùn)行的主要情況;介紹了SVC模式運(yùn)行的基本原理、損耗及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制策略，對(duì)南方電網(wǎng)西電東送暫態(tài)條件下改善電能質(zhì)量的能力和作用;提出了SVC運(yùn)行中存在的問(wèn)題并進(jìn)行了分析總結(jié)。 　　1 引言 　　桂林變電站是地處廣西北部的一座南方電網(wǎng)“西電東送”通道上的重要節(jié)點(diǎn)，為了應(yīng)對(duì)雨雪災(zāi)害和電網(wǎng)穩(wěn)定、改善電網(wǎng)暫態(tài)電能質(zhì)量，在該站裝設(shè)一組直流融冰兼SVC裝置，在遇到雨雪天氣時(shí)運(yùn)行在融冰模式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全站6條500kV線路及該站所有220kV線路進(jìn)行融冰，當(dāng)在融冰裝置不用做融冰時(shí)，可以通過(guò)改變裝置的一次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而作為靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)使用。 　　本文結(jié)合筆者實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)SVC裝置的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)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(tái)150MVA換流變壓器(接線組別分別為YN，d11，d11和YN，d11，y0的自耦無(wú)載調(diào)壓變壓器)帶12脈動(dòng)換流器方式，通過(guò)兩臺(tái)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(tái)換流變20.5kV側(cè)接120Mvar(感性)TCR 或接115MW 整流負(fù)荷(方式可以切換)，35kV側(cè)接144Mvar濾波器電容器組，用于補(bǔ)償20.5kV 側(cè)在SVC運(yùn)行或整流運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的無(wú)功和諧波，主要考慮濾除5、7、11次及以上諧波，通過(guò)一次系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)從直流融冰到SVC功能轉(zhuǎn)換。 　　該裝置運(yùn)行在SVC模式時(shí)作為動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的無(wú)功靜止補(bǔ)償，結(jié)合投切原站內(nèi)500kV主變35kV側(cè)母線上電容器組、電抗器組，提供電網(wǎng)需要的無(wú)功功率。該裝置運(yùn)行于SVC模式時(shí)，采用雙六脈動(dòng)形式，構(gòu)成兩組可獨(dú)立運(yùn)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(wú)功靜止補(bǔ)償裝置，晶閘管觸發(fā)角由115°到170°可控，通過(guò)控制調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角的大小來(lái)控制流過(guò)電抗器的電流，使整套SVC輸出無(wú)功功率從感性60 MVar到容性180MVar連續(xù)可調(diào)。 　　3 SVC裝置運(yùn)行的應(yīng)用與運(yùn)行控制 　　3.1 SVC裝置的控制方式 　　桂林站SVC 裝置穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，可設(shè)置有恒電壓控制、慢速導(dǎo)納控制、無(wú)功控制，正常運(yùn)行時(shí)控制系統(tǒng)采用基于500kV母線電壓偏差和斜率校正的自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓、提高電壓合格率;動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)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(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)可通過(guò)基于高低電壓控制進(jìn)行自動(dòng)強(qiáng)自投切11次濾波器(正常運(yùn)行方式僅投入FC5、FC7)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功強(qiáng)補(bǔ)，促進(jìn)母線電壓快速恢復(fù)。如11次濾波器自動(dòng)投操作邏輯如下： 　　動(dòng)作條件： 500kV側(cè)電壓低于11次濾波器自動(dòng)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(cè)電壓不高于閉鎖該操作的220kV側(cè)高電壓值。 　　動(dòng)作順序： 若動(dòng)作滿足條件投入Y橋11次濾波器開關(guān)WZ1_Z3_Q1; 判斷動(dòng)作條件是否滿足，若仍滿足，再合上D橋11次濾波器開關(guān)WZ2_Z3_Q1。 　　3.2 SVC裝置的運(yùn)行控制 　　SVC裝置正常方式下以恒電壓控制為主且長(zhǎng)期處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，而且確保足夠的無(wú)功熱備用，TCR晶閘管閥組運(yùn)行于長(zhǎng)期運(yùn)行于導(dǎo)通狀態(tài)，TCR電抗器投入，晶閘管閥組通過(guò)控制其觸發(fā)角控制流過(guò)電抗器的電流，吸收換流變35kV側(cè)濾波器補(bǔ)償無(wú)功的全部或大部分，每月有功耗電量在40～50萬(wàn)kWh左右。目前桂林站在500kV主變35kV側(cè)裝設(shè)6組60Mvar電容器組，4組60Mvar電抗器，根據(jù)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(dòng)動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備的前提下降低SVC裝置的運(yùn)行損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。 　　3.3 SVC運(yùn)行控制策略 　　根據(jù)桂林站正常運(yùn)行時(shí)兩組SVC裝置均處于正常運(yùn)行狀態(tài)，60Mvar無(wú)功對(duì)500kV母線電壓的貢獻(xiàn)約為1.2kV，結(jié)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(wú)功輸出情況下，SVC裝置的損耗均大于500kV主變35kV側(cè)電容電抗器的損耗，因此在桂林站進(jìn)行無(wú)功控制時(shí)應(yīng)先充分考慮投退500kV主變35kV側(cè)電容電抗器，再考慮SVC裝置調(diào)控，并且通過(guò)協(xié)調(diào)投退以限制每組SVC裝置的輸出為容性無(wú)功0～60Mvar為。 　　當(dāng)500kV電壓目標(biāo)控制電壓差△U在[-1,0]時(shí)，通過(guò)調(diào)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(wú)功60Mvar。在前提下△U仍小于0時(shí)，則根據(jù)以△U=-1kV一組電容器的原則依次投入500kV主變35kV側(cè)電容器組。 　　當(dāng)500kV電壓目標(biāo)控制電壓差△U在[0,1]時(shí)，則根據(jù)以△U=1kV一組電容器組的原則依次退出500kV主變35kV側(cè)電容器組，同時(shí)通過(guò)調(diào)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(wú)功0～60Mvar，在所有500kV主變35kV側(cè)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(cè)電抗器，并通過(guò)調(diào)節(jié)SVC裝置控制電壓控制值控制每一組SVC裝置輸出無(wú)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(shí)，將退出D橋或Y橋SVC裝置運(yùn)行，保留一組SVC裝置作為動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備。 　　4 直流兼SVC裝置應(yīng)用中存在的其他問(wèn)題與分析 　　在正常方式運(yùn)行時(shí)，接線組別為YN，d11，d11換流變(中性點(diǎn)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(diǎn)地刀在拉開位置)一直運(yùn)行正常，熔斷器額定電流均為0.5A，由于系統(tǒng)參數(shù)變化的多樣性，對(duì)熔斷器頻繁熔斷的真正原因分析認(rèn)識(shí)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(dǎo)電材料圍欄時(shí)，產(chǎn)生很大的感應(yīng)電，容易造成傷人現(xiàn)象，圍欄目前采用實(shí)木材料圍欄解決了該問(wèn)題，但高磁場(chǎng)和電抗器大電流時(shí)出現(xiàn)高溫現(xiàn)象依然存在，建設(shè)SVC裝置時(shí)在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意調(diào)整。 　　直流融冰兼SVC裝置流過(guò)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(yùn)行時(shí)更是長(zhǎng)期處于4000A電流運(yùn)行，對(duì)隔離開關(guān)等一次接線設(shè)備的質(zhì)量要求較高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的隔離開關(guān)或接線板質(zhì)量時(shí)常有不滿足運(yùn)行要求的情況發(fā)生，在建設(shè)SVC裝置設(shè)備選型時(shí)需充分考慮系統(tǒng)要求及設(shè)備質(zhì)量。