柔性交流输电技术的发展及其应用(2)

2020-05-07 08:59

的灵活控制手段,是FACTS技术中功能最强大的装置,它通过将换流器产生的交流电压串接入相应的输电线上,使其幅值和相角均可连续变化,从而控制线路等效阻抗,电压或功角,同时控制输电线路的有功和无功潮流,提高线路输送能力和阻尼系统振荡,它最基本的特点之一是注入系统的无功是其本身装置控制和产生的,但注入系统的有功必须通过直流回路由并联回路STATCOM传至串联回路SSSC,作为UPFC整体,并不大量消耗或提供有功功率。?

3.FACTS技术的作用及适用范围

FACTS技术由于采用具有单独或综合功能的电力电子控制装置,比常规的输电控制技术,如串并联电容电抗、PSS和同步调相机等具有优越的快速性能和灵活的控制能力,同时还具有良好的适应性。由于FACTS技术与现有的交流输电系统是并行发展的,并完全兼容,能在现有设备不做重大改动的条件下,采用合适有效的FACTS技术,充分发挥现有电网的潜力。因此,在电力系统中具有广泛而良好的应用前景。综合而言,应用FACTS技术的重要作用和意义体现在:

a)为充分利用现有的输电线路的能力和资源。现行电力系统由稳定条件限定的输送功率的极限偏低,输电线路的能力远未被充分利用,而采用FACTS技术,理论上可使输电线路的输送功率极限大大提高,甚至接近导线的热稳极限,从而提高输电线路资源的利用率。

b)提高电网和输电线路的安全稳定性、可靠性和运行经济性。FACTS技术的应用将有助于抑制功率振荡,提高系统的安全稳定水平;有助于控制电网中的潮流大小和方向,实现潮流的合理流动和电网的

经济运行;有助于限制电网和设备故障的影响范围,减小事故恢复时间及停电损失。

c)优化整个电网的运行状况。在电网中采用FACTS有助于建立全网统一的实时控制中心,实现全系统的优化控制。以提高全系统运行的安全性和经济性。

d)将改变交流输电的传统应用范围。整套应用并协调控制的FACTS控制器将使常规交流输电柔性化,改变交流输电的功能范围,使其在更多方面发挥作用。由于应用FACTS控制器的方案常常比新建一条线路或换流站的方案更便宜,它甚至可以扩大到原属于直流输电专有的应用范围,如定向传输电力,功率调制,延长水下或地下交流输电距离等。?

4.FACTS技术的应用情况

世界上第一台SVC设备由GE公司制造,于1977年在Tri-StateGT系统投入运行,到目前为止,世界上已投运的SVC已超过180台,我国广东江门、郑州小刘、东北沙窝、湖南云田和武汉凤凰山等500kV变电站也有6台投运。

世界上第一台SVG设备?(20Mvar)?于1980年在日本投入运行,该装置采用了晶闸管强制换流的电压型逆变器;世界上首台采用大功率GTO作为逆变器元件的STATCOM(±1Mvar)于1986年10月在美国投入运行;1996年容量为±100MvarSTATCOM在美国500kVSullivan变电站投入运行;清华大学与河南电力局联合研制的20MvarSTATCOM

也于1999年投入现场运行。日本最近也在联合研制用于275kV系统的容量为300MvarSTATCOM装置,这是目前容量最大的STATCOM设备。

1991年12月,世界上第一台容量为131Mvar的晶闸管投切部分串联电容补偿装置在AEP公司的345kV线路上投入运行,将该线路的输送能力从950MW提高到1450MW。世界上第一个可控串补工程项目则是1992年在美国西部的一条230kV线路上安装的165MvarTCSC装置,其后,1994年美国西北部的Slatt变电站500kV线路上安装了208Mvar的TCSC装置投入工业运行。世界上第一台GTO-CSC设备也已在美国的161kV的电网中运行。

我国东北电力系统将首次在伊敏—冯屯输电线路冯屯侧安装TCSC,以解决伊敏电厂两台500MW和两台600MW发电机经双回500kV线路向东北电网主网送电时存在严重暂态稳定问题。目前西电东送的主交流通道——天生桥—平果双回线装设了40%固定串补和10%可控串补TCSC设备,以充分利用已有的交流线路,尽可能输送更多功率到广东。

在综合型设备方面,1998年世界上首台大容量的UPFC装置(±320MVA,由160MVA的SSSC和160MVA的STATCOM组成)在美国500kVInez变电站运行;可控移相器TCPR首次应用在美国中西部的230kV联络线上,提高了线路的动态稳定性和暂态稳定性,使中西部联络线交换功率增加200MVA。?

5.FACTS技术的经济评价

和常规的补偿电容器电抗器比较,目前FACTS设备的设计制造较复杂,成本也高。即使相对采用常规电容器和电抗器的SVC和TCSC来说,制造成本也略高。但随着电力电子技术的飞速发展,其设计制造将越来越模块化,成本也将迅速降低。可以预料到FACTS设备的成本将迅速降到和同容量的SVC成本相当或更低的水平。

根据加拿大Manitoba高压直流研究中心提供的信息看,以常规并联电容器造价为基准单位,常规串联电容器是它的2.5倍,SVC,TCSC是它的5倍,STATCOM是它的6.25倍,包括了所有相关的无功功率可控设备部分,如晶闸管阀体,控制和保护,交流断路器和变压器等,可见各种设备的单位容量造价差距明显,这些数据只是与设备有关的投资,实际上FACTS技术的选择与确定要根据应用系统的实际情况,根据系统的重要性、供电?/

6.结语

FACTS技术是目前电力系统输配电技术的最新发展方向,对电网规划建设和运行将带来重要的影响。国内部分高校和科研单位已经做了大量的研究工作,部分地区的电力部门已经在FACTS新技术应用方面走在前面,但广东电网在FACTS新技术的研究和应用方面仍然是空白。目前广东电网在规划建设和运行中碰到的众多问题,实际上都可以采用FACTS技术来解决,因此,在广东电网开展对FACTS技术的应用研究是极其迫切的。

参考文献:

[1] 何大愚. 柔性交流输电控制器及对我国开发应用的建议[J]电网技术, 1996,(07) .

[2] 何大愚. 柔性交流输电技术的定义、机遇及局限性[J]电网技术, 1996,(06) .

[3] 何大愚. 用户电力技术及柔性交流输电技术[J]电网技术, 1995,(12) .

[4] 宋永华. 灵活交流输电系统技术[J]电网技术, 1992,(04) .


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