特高压分级式可控并联电抗器工程应用技术

2020年底投运的张北特高压站汇集的5 000 MW电力均为新能源。从新能源出力的不确定性角度来看,张北—北京西线路潮流将在0~5 000 MW之间变化。针对该不确定性,首次应用了特高压分级式可控并联电抗器(controllable shunt reactor,CSR)成套装置,解决了特高压输电系统中无功补偿和限制过电压对并联电抗器不同需求之间的矛盾,降低了无功损耗,提高了系统调控灵活性,为张北地区新能源外送创造有利条件。示范应用中在工程选点、集成设计、设备研制等方面均有创新。如可结合新能源外送特高压通道上电压波动频繁且幅度较大等问题开展工程选点;特高压CSR本体、晶闸管阀等设备的集约化设计思路提高了产品经济性。通过分析系统试验阶段以及设备投运一年来的数据,提出了特高压分级式CSR工程应用技术的优化方向。     

特高压交流工程主变三次侧电容器电抗器技术特点介绍

特高压交流变电站主变三次侧并联电容器电抗器是特高压电网无功调节的重要装置,与超高压电网相比,特高压交流变电站三次侧并联电容器电抗器的电压更高、容量更大,技术要求更复杂。本文结合已投运和在建特高压交流工程,介绍了主变三次侧电容器电抗器的主要技术特点。     

特高压交流变电站用磁控式动态无功补偿技术方案

1 000 kV交流特高压变电站110 kV侧并联无功补偿电容器组具有电压等级高、容量大等特点。通过对1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程110 kV无功补偿装置的电容器和电抗器投切控制进行仿真分析,特高压输电系统因无功补偿装置频繁投切时产生的合闸涌流和系统电压波动不容忽视。讨论了110 kV磁控式动态补偿的设计方案,通过对设计方案进行仿真分析,结果表明采用磁控式动态无功补偿技术可以避免并联电容器组频繁投切,有效地稳定系统的电压波动。     

1000kV分级式可控并联电抗器 在特高压变电站的应用

在介绍可控并联电抗器的技术特点及应用状况的基础上,分析了1 000kV分级式可控并联电抗器的接线与工作原理,并对主要设备参数进行选择,结合实际情况,提出适用于特高压变电站的1 000kV分级式可控并联电抗器布置方案。该方案可控并联电抗器额定容量大,高压侧三相绕组采用星形连接,中性点经小电抗器接地;低压侧三相绕组采用星形连接,中性点直接接地。便于设备选择及降低设备绝缘水平,满足了可靠性、灵活性和经济性的要求。     

基于PSCAD的分级式可控并联电抗器仿真研究

介绍了分级式可控并联电抗器的原理及仿真.从分级式可控并联电抗器的基本构成出发,详细说明了分级式可控并联电抗器的工作方式和原理,并给出了相应的无功容量计算公式.用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型进行仿真分析,验证了可控电抗器的功能及该仿真模型的正确性、有效性,最后总结了分级式可控并联电抗器的特点,指出分级式可控并联电抗器将是超、特高压输电线路对可控并联电抗器的主要选择.     

特高压可控并联电抗器的调节范围

特高压、远距离输电系统中,普通固定并联电抗器因为容升和无功潮流的突变显著地限制了线路的传输功率,而采用特高压可控并联电抗器的调节特性可以很好地提高供电质量,提高系统的输电功率和稳定性.提出了特高压可控电抗器可控调节基本原理及调节范围,结合工程实际,得到了在不同负载特性和全补偿条件下,特高压可控电抗器的控制规律,为特高压可控电抗器的工程设计提供了理论基础.     

超/特高压高漏抗变压器式分级可控并联电抗器的动态模拟

为提升对新型电力设备的仿真能力,国家电网仿真中心动态模拟仿真试验室开展了超/特高压高漏抗变压器式分级可控并联电抗器模拟技术的研究工作。分析了应用于超高压输电线路中的高漏抗变压器式分级可控并联电抗器的原理和技术特点;结合试验室电力系统动态模拟仿真系统的特点,提出了超/特高压变压器式分级可控并联电抗器模拟装置的参数选取和结构设计方法;介绍了该模拟装置的控制功能,并将模拟装置接入动态模拟仿真系统,对其控制功能进行仿真试验。试验结果表明所研制的超/特高压变压器式分级可控并联电抗器模拟装置的性能满足设计要求,可用于动态模拟仿真试验及研究工作。     

线路变压电抗器作为500kV及特高压线路并联电抗器的解决方案

超高压及特高压线路采用欠补偿方式来配置线路并联电抗器,结果系统在小方式下无功功率过剩,大方式下无功功率不足。文章提出采用线路变压电抗器方案解决并联电抗器的存在问题。线路变压电抗器是一个由变压器,低压电抗器及小电流电抗器组成的无功补偿系统,连接在超高压或特高压线路侧。该方案可以达到分级可控电抗器的效果,实现零补偿至过补偿的可控方式,并可以减少变电站站内低压电容器、电抗器补偿装置及主变压器低压第三绕组的数量。     

特高压电网中可控电抗器的应用研究

针对我国特高压输电线路中普遍安装的固定高压并联电抗器显著制约线路传输功率的缺点,提出采用可控电抗器来代替的方案。根据晋东南-荆门1 000 kV输电线路建立了特高压线路模型,仿真研究了可控电抗器应用于该线路后对工频过电压、操作过电压以及潜供电流的抑制效果。仿真结果表明,可控电抗器能随着系统传输功率的变化来平滑调节无功容量,从而验证了可控电抗器应用于特高压输电线路的可行性和有效性。     

特高压磁阀式可控电抗器自抗扰DSP控制系统

特高压磁阀式可控并联电抗器采用自抗扰控制离散算法可产生良好调节特性,提高特高压交流输电系统的无功平衡能力、提高电网的稳定性和供电质量.采用Matlab2008A和TMS320F28335高速浮点DSP为核心器件半实物仿真装置,对特高压输电系统进行了建模仿真和实时控制.试验结果表明,该控制算法可以适应磁阀式可控并联电抗器复杂非线性的控制特点,满足特高压线路中的无功功率高速响应要求.理论分析得到了在不同负载特性和全补偿条件下,特高压磁阀式可控电抗器的控制规律,为该装置工程设计提供了理论基础.     

特高压可控并联电抗器补偿度的研究

特高压远距离输电系统中,高速响应可控电抗器通过实现容量大范围内快速平滑可调和限制过电压等重要作用,很好地提高了输电电量和质量。笔者以线路分布参数和均匀传输线方程为基础,采用电力系统潮流计算方法,得到适用于各种负载类型的可控电抗器补偿度公式。分析了可控电抗器的补偿度与线路电压、传输功率之间的关系。为特高压可控电抗器的设计和控制提供了理论基础,有利于进一步研究安装可控电抗器的特高压输电线路的特性。     

1 000 kV万县变电站可控高抗配置问题分析

特高压可控高压电抗器是解决限制过电压和无功补偿之间矛盾的有效手段之一,但是如果全部采用可控高抗,不但成本高,经济效益差,而且运行中也没有必要。结合雅安-南京北1 000 kV 交流特高压工程无功配置的研究成果,通过对1 000 kV万县特高压站容性无功补偿容量不足的原因进行分析,提出优化可控高抗配置的解决思路。     

750kV可控高抗应用中需注意的问题及对策

可控高压并联电抗器(简称可控高抗)可以起到限制过电压和协调无功平衡的作用,有助于提高系统稳定性和运行经济性,在国内外超高压及特高压电网中均有较好的应用前景。以国内规划建设的拟采用同塔双回紧凑型输电技术的某750kV输变电工程为例,分析了装设可控高抗对系统工频过电压、甩负荷操作过电压、潜供电流和恢复电压等造成的影响,并提出了相应对策。     

可控高压电抗器在大容量风电外送输电线路的应用

文章阐述了大规模风电外送输电线路中遇到的问题,分析了可控高压电抗器的结构和工作原理,论述了可控高压电抗器应用到风电外送线路的可行性。以某风电外送地区500 kV输电线路实际工程为例,通过BPA进行潮流分析,证明可控高压电抗器对于改善该地区无功/电压控制的有效性。     

并联电抗器在超(特)高压电网中应用及发展

研究了超（特）高压输电线路在长线电容效应、不对称接地和突然甩负荷等各种工况下工频过电压的产生．提出了采用并联电抗器进行无功补偿限制工频电压升高的措施。分析了并联电抗器在超（特）高压输电线路单端供电与双端电源供电情况下抑制过电压的作用。分析比较了裂心式、磁饱和式及变压器式3种超（特）高压可控并联电抗器的基本工作原理、主要功能和特性．指出裂心式可控电抗器具有非线性伏安特性,兼具大幅度限制操作过电压功能：磁饱和式电抗器的伏安特性与普通电抗器相近,结构简单、控制方便,具有优良的技术经济综合指标：变压器式可控电抗器与磁饱和式可控电抗器相比。谐波电流更小、响应速度更快、功率损耗更小。同时指出了特高压并联电抗器与超高压并联电抗器相比的特殊性。     

特高压交流试验示范工程无功电压控制策略研究

长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投产后,特高压联络线无功电压控制策略较常规电压等级线路呈现新的特点,需兼顾特高压线路绝缘水平和电网安全稳定约束2个方面的要求。揭示了特高压系统电压变化的原因,分析了特高压与500 kV系统无功电压特性差异,采取仿真计算和实测曲线验证了理论分析结果,提出了特高压联络线电压控制措施,取得的成果已应用于特高压交流试验示范工程,并为今后特高压工程的无功电压运行控制提供依据。     

超高压磁控式并联电抗器仿真建模方法

从系统角度分析了可控电抗器在超高压和特高压电网中的多种作用和应用前景;结合江陵换流站500 kV磁控式并联电抗器示范工程,分析了其磁路结构和工作原理,通过理论推导得出了磁控式可控电抗器的数学模型;在此基础上,提出了复杂磁路建模新方法--磁路分解法,并建立了磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)仿真模型。文章给出了10 kV MCSR原理样机的试验结果,并与软件仿真结果进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。文中提出的磁路分解仿真建模法具有原理清晰、建模简便、模型精确、工程适用的特点,适用于电力系统电磁暂态计算,为超/特高压MCSR的分析提供了必要的仿真手段。