串补可控串补讲义(电科院武守远)

串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补（SeriesCompensation）/可控串补（ThyristorControlledSeriesConpensation）串补装置技术原理UAAUBBjX-jXCPP=UUsin(-)ABABX-XC串补技术原理串联补偿是利用电容器组串联于交流输电线路中，用于补偿交流输电线路的电气距离(线路电抗)可控串补是利用电力电子手段调节补偿度的串补串补装置串补技术原理PUBBUAAPLBPLAPGAPGBP=P+PGALAP=P-PGBLBHAHB•串补调节输送功率)sin(BACBAXXUUP•改变沿线路的电压分布UL•提高线路输送功率能量串补改变功率分布P2P1UBBUAAPLBPLAPGAPGBP=P+PGALAP=P+P12P=P-PGBLBHAHB控制环网中的潮流分布降低网损P2P1UBBUAAPLBPLAPGAPGBP=P+PGALAP=P+P12P=P-PGBLBHAHB串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补的实现形式•固定串补FSC•开关投切的串联补偿BSSC•晶闸管投切的串联补偿TSSC•可控串补TCSCS开关投切的串联补偿BSSCThyristorSwitchedSeriesCapacitor(TSSC)iLuCxC00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-20000200000.10.20.30.40.50.60.70.80.91-5005000.10.20.30.40.50.60.70.80.91-40-200可控串补TCSC2vCILICAvCBC•iC•Thy.•L•C•i=Imsin(t+)•iL晶闸管控制的串联补偿TCSC装置1，TCSC基本原理iLiVuCxC00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-20200.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-50500.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-5005000.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-40-200串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串联补偿技术国内外发展状况•串补技术是一种成熟的技术。•90年代中期，总安装容量已超过90,000Mvar。•应用覆盖(超)高压输电的各个电压等级。•1991年可控串补技术开始工程应用。串联补偿技术国内外发展状况时间地点或工程电压等级用途意义1928美国，纽约33kV串补度100%，均衡潮流电力系统第一次用串补1950瑞典，Alftar230kV提高输送能力230kV第一次用串补1954瑞典，Hlavero380kV提高输送能力400kV第一次用串补1968美国，太平洋公司500kV改善系统稳定性500kV第一次用串补1989巴西，伊秦普800kV提高输送能力800kV第一次用串补1991美国，AEP345kV可控串补均衡潮流第一次用可控串补串联补偿技术国内外发展状况•国内：固定串补装置在徐州附近的阳城串补，500kV，已投运（2000年)。河北境内的大房串补，500kV,已投运（2001年)。南方电网：河池串补可控串补装置南方的苹果500kV可控串补工程，2003年6月投入运行国产化的一套可控串补装置：甘肃成碧220kV可控串补2004年12月投运串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题国内工程介绍中国电力科学研究院武守远阳城串补工程简介阳城电厂装机容量2100MW，送电距离700公里。远景装机3300MW。采用3-2-3方案，串补度为40%（远景提高到70%）。安置在三堡开关站。容量为2×500Mvar，电容器8串40并；MOV安装容量50MJ（计算容量26MJ，推荐容量37MJ）。东明阳城电厂2100MW三堡徐洲电网华东主网淮阴262km210km256km大房串补工程简介华北大房500kV线输电距离290公里，目前输电能力为双回线1800MW。东北-华北联网后，大房线稳定水平降低20~30万千瓦。采用串补度为35%的串补后，可使大房双回输电能力提高40多万千瓦。串补安置在线路中间，串联电容容量2×375Mvar，4串20并。MOV容量40MJ。大同电厂290km华北电网2005年南方电网接线示意图图1-22005年南方电网500kV网架示意图来宾岩滩柳州梧州罗洞江门北郊茂名平果天二贵阳变安顺一、二厂兴义马窝罗平鲁布革黔东变红果盘县电厂玉林南宁百色天一河池安顺开关站惠水贺州西电送出断面广东受电断面西樵肇庆天广可控串补工程FirstTCSCproject可控串补固定串补天广可控串补工程采用35％常规串补和5％可控串补。提高向广东电网的输电能力16～24万千瓦，抑制低频振荡，防止N－1时线路过载。常规串补容量2×350Mvar，可控串补容量2×50Mvar，MOV计算容量27MJ。推荐值30MJ。天广可控串补装置甘肃碧成天可控串补50公里双回110kV线j0.068与变压器j0.14之和为j0.208140公里220kV线120公里330kV线加220/330kV变压器碧口地区可以外送电力达36万千瓦以上，线路稳定极限为24万千瓦。采用50％的可控串补可以满足外送需要，则汛期内可多送电量4.21亿千瓦时。按平均电价0.285元折算，每年可增加售电收入1.2亿元（含税）。碧成可控串补装置示意可控串补工程奉节串补介绍•川渝电网与华中主干电网联网工程现有2回500千伏线路，该双回线路西起万县500千伏变电站，东至龙泉500千伏换流站，每回线路长度约为360千米。•奉节500千伏串补站位于该双回线路距万县500千伏变电站约130公里处，串补站站址位于重庆市万州区奉节县。•奉节串补：容量2×600MVAR，串补度35%，FSC。计划于2006年6月投入运行。奉节串补介绍奉节串补站两端口系统等值图三堡三回串补工程•将安装在从山西省阳城电厂到江苏省三堡变电所的500kV输变电系统中。•建设东明开关站到三堡变电所的第3回500kV（线路长度约267km），同时在本线路的三堡变电所侧装设1组容量为529Mvar补偿度为41.4%的串补装置。•加装此组串补装置及输电线路后将提高系统稳定水平和提高系统输送容量。将于2006年6月投运。三堡三回串补工程三堡徐洲电网华东主网淮阴210km256km262km三堡三回东明串补在系统中的作用串补在系统中的作用•改善系统的稳定性；•增加系统的输送能力；•改善运行电压和无功平衡条件；•降低网损；•均衡潮流分布；•经济性。可控串补的系统应用在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。改善系统稳态运行状况，降低网损。提高暂态稳定性，增加系统传输能力。改善系统无功平衡、提供电压支持。可控串补可用于阻尼系统两区域之间的低频振荡（0.2-2.0Hz）。可控串补可用于消除SSR的风险，使补偿度提高。可控串补在故障期间，通过晶闸管旁路可降低短路电流和MOV的能量定值。抑制线路不对称分量。可控串补与固定串补的比较优点：在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。优化系统运行方式、降低网损。利用短时过载能力，提高系统稳定性和传输能力。阻尼系统低频振荡。能够消除SSR的风险，使补偿度提高。可降低短路电流和MOV的能量定值。抑制线路不对称分量。缺点：技术复杂程度增加；造价高；可靠性稍低。串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补/可控串补工程实现问题串补/可控串补工程系统设计、串补装置的配合设计订货技术规范书整套供货安装/指导安装分设备试验系统调试系统试验售后技术服务系统试运行装置运行规划、可行分析、计划接入系统分析、方案设计招标订货安装、调试运行简单：给定投入/不投入命令对于TCSC，给定投入/不投入命令，是否投入可控（可控的稳态工作点给定在额定提升倍数）安装/指导安装串联补偿装置主设备电容器；MOV过电压保护；间隙保护；阻尼回路；隔离开关和断路器；监测、保护和控制系统；绝缘平台。隔离刀闸CDG1S1RC→电容器组；R→氧化锌避雷器保护（ZnO）D→阻尼回路G1→间隙保护S1→旁路开关TCSC装置主设备•电容器；•MOV过电压保护；•间隙保护；•阻尼回路；•隔离开关和断路器；•监测、保护和控制系统；•绝缘平台。•可控串补晶闸管阀•水冷系统TCSC的运行特性可控串补运行特性曲线A：触发角限制B：可控硅闭锁C：电容器电压限制D：可控硅全导通E：触发角限制F：谐波发热限制G：可控硅电流限制90180FiringAngle(deg.)Impedanceohms容抗ACBDGFE固定串补接线示意图MOV阻尼回路线路线路保护间隙模拟量采集光纤接口数控系统继电器站控室地面控制柜光纤绝缘子光缆光缆电缆旁路开关平台测量通讯模块电容器地面接线箱平台电光转换光纤接口串补/可控串补主设备—电容器电力电容器的基本结构主设备1……外熔丝电容器内熔丝电容器无熔丝电容器电容器的过载能力持续时间过电流倍数（p.u.）10分钟（间隔2小时）1.5030分钟（间隔6小时）1.358小时（间隔12小时）1.1024小时1.00固定串补电容器耐受过电流能力（国家标准和IEC标准）持续时间工频电压倍数（p.u.）15周波（60Hz）2.660周波（60Hz）2.215秒1.81分钟1.75分钟1.530分钟1.35固定串补电容器耐受工频过电压能力（IEEE标准）碧成可控串补电容器组主设备之2金属氧化物限压器MOV•MOV的容量（计算值，推荐值，采购值）；•取决于系统条件、保护水平、故障形式；•满足电容器保护和系统运行要求（摇摆电流、区内故障和区外故障）。•设备关键技术：–能耗高；–均流问题–老化问题限制主设备电容器两端的电压，保护电容器可控串补MOV－保护间隙GAP•一般具备强制性触发功能；•间隙动作：–MOV的能力和温度；–电流变化梯度；–电流•能够承受故障电流和电容器放电电流；•触发时间一般大于1～1.8ms；•最小触发电压一般大于1.7pu。用于快速旁路电容器，同MOV配合，构成串补电容在短路期间的过压保护主设备之3串补主设备之4：旁路开关•与一般开关不同，对分闸时间没有要求，合闸时间一般不大于50ms。•开关断口电压低，对地绝缘高，操作机构要改进。•在闭合位置要有闭锁功能。•能够承受电容器放电电流。•使用维护：同常规断路器相同阻尼回路①电抗型②电抗+电阻型③电抗+间隙串电阻型④电抗+MOV串电阻型主设备之5碧成可控串补阻尼装置TCSC控制系统服务器2LANSWITCH打印机LANSWITCH站控工作站1服务器1以太网保护、控制、调节系统A保护、控制、调节系统B站控层当地层底控层站控工作站2阀控、水冷系统当地工作站A当地工作站BTFR工作站BTFR工作站ARTU串补设备之6串补/可控串补控制系统控制系统•全数字高集成控制系统•控制和保护的结合/不同于传统的线路微机保护/不同于传统的常规电力控制•FSC/TCSC控制保护本身是装置的设备控制保护，只针对设备本身/特定性•运行维护的技术要求高平台测量部分A相线路电流一次CTA相电容电流一次CTA相不平衡电流一次CTA相GAP电流一次CTA相晶闸管电流一次CTA相MOV1电流一次CTA相MOV2电流一次CT