SVC装置在500kV桂林站的应用与运行分析

该文介绍了南方电网500kV桂林变电站直流融冰兼SVC装置在SVC模式下运行的主要情况;介绍了SVC模式运行的基本原理、损耗及经济运行控制策略，对南方电网西电东送暂态条件下改善电能质量的能力和作用;提出了SVC运行中存在的问题并进行了分析总结。 　　1 引言 　　桂林变电站是地处广西北部的一座南方电网“西电东送”通道上的重要节点，为了应对雨雪灾害和电网稳定、改善电网暂态电能质量，在该站装设一组直流融冰兼SVC装置，在遇到雨雪天气时运行在融冰模式，可以实现对全站6条500kV线路及该站所有220kV线路进行融冰，当在融冰装置不用做融冰时，可以通过改变装置的一次拓扑结构而作为静止无功补偿器(SVC)使用。 　　本文结合笔者实际工程经验，针对SVC装置的相关技术问题进行了探讨。 　　2 500kV桂林站直流融冰兼SVC装置概况 　　桂林站直流融冰兼SVC装置采用两台150MVA换流变压器(接线组别分别为YN，d11，d11和YN，d11，y0的自耦无载调压变压器)带12脉动换流器方式，通过两台三相三绕组换流变压器将直流融冰装置接在桂林变220kV 母线上，电压220/35/20.5kV，每台换流变20.5kV侧接120Mvar(感性)TCR 或接115MW 整流负荷(方式可以切换)，35kV侧接144Mvar滤波器电容器组，用于补偿20.5kV 侧在SVC运行或整流运行时产生的无功和谐波，主要考虑滤除5、7、11次及以上谐波，通过一次系统拓扑结构转换，可实现从直流融冰到SVC功能转换。 　　该装置运行在SVC模式时作为动态调节的无功静止补偿，结合投切原站内500kV主变35kV侧母线上电容器组、电抗器组，提供电网需要的无功功率。该装置运行于SVC模式时，采用双六脉动形式，构成两组可独立运行的晶闸管控制电抗器(TCR)加固定式交流滤波电容器组成的TCR+FC型无功静止补偿装置，晶闸管触发角由115°到170°可控，通过控制调节晶闸管触发角的大小来控制流过电抗器的电流，使整套SVC输出无功功率从感性60 MVar到容性180MVar连续可调。 　　3 SVC装置运行的应用与运行控制 　　3.1 SVC装置的控制方式 　　桂林站SVC 装置稳态运行时，可设置有恒电压控制、慢速导纳控制、无功控制，正常运行时控制系统采用基于500kV母线电压偏差和斜率校正的自动调节输出控制，实现稳定电压、提高电压合格率;动态运行时，控制系统将自动启动基于功率偏差的附加阻尼控制，阻尼系统低频振荡，提高系统稳定极性和输送能力。 　　暂态运行时，控制系统可通过基于高低电压控制进行自动强自投切11次滤波器(正常运行方式仅投入FC5、FC7)，实现无功强补，促进母线电压快速恢复。如11次滤波器自动投操作逻辑如下： 　　动作条件： 500kV侧电压低于11次滤波器自动投控制的低电压定值，或低于该值后没有退出低电压; TCR电纳小于0.05pu; 220kV侧电压不高于闭锁该操作的220kV侧高电压值。 　　动作顺序： 若动作满足条件投入Y桥11次滤波器开关WZ1_Z3_Q1; 判断动作条件是否满足，若仍满足，再合上D桥11次滤波器开关WZ2_Z3_Q1。 　　3.2 SVC装置的运行控制 　　SVC装置正常方式下以恒电压控制为主且长期处于稳态运行，而且确保足够的无功热备用，TCR晶闸管阀组运行于长期运行于导通状态，TCR电抗器投入，晶闸管阀组通过控制其触发角控制流过电抗器的电流，吸收换流变35kV侧滤波器补偿无功的全部或大部分，每月有功耗电量在40～50万kWh左右。目前桂林站在500kV主变35kV侧装设6组60Mvar电容器组，4组60Mvar电抗器，根据目前恒电压控制方式制定有效的控制策略将在满足电压控制及自动动态无功储备的前提下降低SVC装置的运行损耗，提高经济效益。 　　3.3 SVC运行控制策略 　　根据桂林站正常运行时两组SVC装置均处于正常运行状态，60Mvar无功对500kV母线电压的贡献约为1.2kV，结合目前基于500kV母线电压曲线控制的方式，以及SVC装置损耗特性，制定了以下桂林站控制策略： 　　在SVC装置不同无功输出情况下，SVC装置的损耗均大于500kV主变35kV侧电容电抗器的损耗，因此在桂林站进行无功控制时应先充分考虑投退500kV主变35kV侧电容电抗器，再考虑SVC装置调控，并且通过协调投退以限制每组SVC装置的输出为容性无功0～60Mvar为。 　　当500kV电压目标控制电压差△U在[-1,0]时，通过调节SVC装置控制电压控制值控制每一组SVC装置输出容性无功60Mvar。在前提下△U仍小于0时，则根据以△U=-1kV一组电容器的原则依次投入500kV主变35kV侧电容器组。 　　当500kV电压目标控制电压差△U在[0,1]时，则根据以△U=1kV一组电容器组的原则依次退出500kV主变35kV侧电容器组，同时通过调节SVC装置控制电压控制值控制每一组SVC装置输出为容性无功0～60Mvar，在所有500kV主变35kV侧低容都退出前提下，以△U=1kV一组电抗器的原则依次投入500kV主变35kV侧电抗器，并通过调节SVC装置控制电压控制值控制每一组SVC装置输出无功在0Mvar附近区域，在所有电抗器投入前提下，△U仍在[0,1]时，将退出D桥或Y桥SVC装置运行，保留一组SVC装置作为动态无功储备。 　　4 直流兼SVC装置应用中存在的其他问题与分析 　　在正常方式运行时，接线组别为YN，d11，d11换流变(中性点地刀在合上位置)35kV母线PT熔断器多次熔断，而接线组别为YN，d11，y0换流变(中性点地刀在拉开位置)一直运行正常，熔断器额定电流均为0.5A，由于系统参数变化的多样性，对熔断器频繁熔断的真正原因分析认识不充分。 　　桂林站TCR电抗器采用紧凑型布置，且电容器容量较大，在其四周采用导电材料围栏时，产生很大的感应电，容易造成伤人现象，围栏目前采用实木材料围栏解决了该问题，但高磁场和电抗器大电流时出现高温现象依然存在，建设SVC装置时在设计上应注意调整。 　　直流融冰兼SVC装置流过TCR电抗器和阀组的电流变化较大，从几十安到4500安，在融冰模式下运行时更是长期处于4000A电流运行，对隔离开关等一次接线设备的质量要求较高，国内生产的隔离开关或接线板质量时常有不满足运行要求的情况发生，在建设SVC装置设备选型时需充分考虑系统要求及设备质量。