TCR+FC型SVC原理及应用

题目：TCR+FC型SVC原理及应用部门:龙源巴里坤风电场姓名：包仰锋日期：2014年2月8日汇报提纲1.风力发电的特点及其对电网的影响2.TCR-SVC的主要结构3.TCR-SVC的原理4.总结1.风力发电的特点及其对电网的影响在风电场由于风电不稳定性，造成风电场输出的无功和有功波动很大，当发电风场处于低出力状态时，为了避免电网和分非常各节点的电压过高，需要在风电场投入一定容量的感性无功功率补偿装置，以抵消风电送出线路上的充电功率。为了避免风大而导致电网和风场的电压水平过低，需要投入一定容量的容性无功补偿装置，一补充风电场的电网送出线路上的无功消耗。因此，在风电场采用SVC后，可以动态补偿无功，提高功率因数，消除谐波，消除电压波动和电压闪，就地提供无功，稳定电压，减少输电线路损耗。1.风力发电的特点及其对电网的影响•电压波动和闪变：冲击性负荷产生的无功功率冲击，会引起公共连接点的电压波动，而电压波动频率低于30Hz时，会引起灯光闪烁(闪变)。•频率波动：用户负荷从系统中吸收的有功功率是变化的，只有当发电机发出的有功功率和用户负载消耗的有功功率达到一定程度的动态平衡时，才能保证电网频率的变化在允许范围内。•功率因数低：负荷和传输线路（线路电感）都需要无功功率，导致功率因数低。2.TCR-SVC的主要结构2.1.线性（空心）电抗器2.2.固定电容器组或滤波器组2.3.晶闸管阀组2.4.阀冷却水处理系统2.5.控制保护系统2.1.线性（空心）电抗器•空心电抗器是SVC中吸收无功或调节无功的主体。具有良好的线性特性和稳定性。电抗器一般为干式的，冷却方式也常常是自然冷却。•空心电抗器与TCR阀组串联后接成三角形，然后并入电网。2.1.线性（空心）电抗器常用：空心、铝绕组、环氧固封、空气绝缘、自然冷却型号参数示例BKGKL-35-28X2-1200并联电抗器、干式、空心、铝绕组；额定电压等级35kV、电感28mH且2分裂、额定电流1200A2.2.固定电容器组或滤波器组•向系统提供足够的容性无功，并滤除电网的有害谐波是该设备的主要任务。这部分通常又以滤波电容器（或并联电容器）为主，而滤波电抗器和滤波电阻等则是其附属部件。这是SVC中的固定（也可能分级投切）容性无功部分。•在实际的工程当中，这部分往往被分成若干个单元组，这些组由机械开关或另一类可控硅阀组按照实际的电网需求进行投切操作。2.2.固定电容器组或滤波器组•滤波电抗器：LKGKL-35-26-320•滤波电容器单元:AAMr-6.5-5002.3.晶闸管阀组•晶闸管阀组是SVC无功变化的控制主体。阀体由一定数量的晶闸管（或其它电力电子器件）及其附属器件组成，主回路接成反并联串。阀组的冷却方式采用密闭式水冷却循环方式，触发方式采用先进的光电触发。•南瑞继保研制的TCR阀组，结构简洁，占地面积小，重量轻。极大地方便了阀组的安装和维护。晶闸管为竖式结构，一相阀为一个模块。阀在厂内完成组装并整体出厂，现场只需要安装与电抗器的电连接、水冷却设备的水连接以及控制设备的光缆连接，大大减轻了现场安装和测试的工作量.2.3.晶闸管阀组晶闸管阀组构成和编号阀体、支撑、底座、上下极板、左右水管、中间光缆相柱：为左正右负晶闸管级：从上到下自然数编号，单元编号加相柱标识，相应的TCU一定接在单元的阴极端。常用：大功率相控应用、瓷外壳、双面散热（饼式），适合压装。型号参数示例KP-03X65002.4.阀冷却水处理系统•晶闸管阀组的冷却设备，采用了密闭式纯水冷却循环系统。冷却系统可以保证在TCR的各种运行工况下，晶闸管阀组均能正常运行。内循环冷却系统采用全密闭形式，冷却介质通常为纯水＋乙二醇，能保证在最低环境温度下（低于零度）循环管路不出现结冻。所有阀门、滤网、水泵及管道等金属部分都采用了不锈钢材料，避免了管道的腐蚀。2.5.控制保护系统•南瑞继保的SVC控制保护系统采用统一的UAPC平台。该平台也用于特高压、高压直流控制保护系统、FACTS（灵活交流输电）控制保护系统，数字化变电站控制保护系统等。该平台是高性能分散、分布式系统，拥有友好的人机环境，方便进行功能扩展；软件平台采用图形化编程和调试工具，界面友好、程序可读性高，修改、调试、维护方面，效率高。•保护系统采用南瑞继保成熟的RCS-900系列、RCS-9000系列保护装置，3.TCR-SVC的原理•随着晶闸管触发角度的变化（从而导通角度也随着变化），流过电抗器的电流幅值和波形都相应发生变化，从而TCR吸收的无功容量也跟着发生变化。一般情况下，TCR并不单独工作，它总是与固定电容器组或滤波器组（FC）一起构成一个完整的SVC装置。3.TCR-SVC的原理•FC负责向系统提供容性无功，以补偿负荷的无功消耗。通常希望FC提供的无功略大于负荷实际需要的无功，多出来的一些容性无功就由TCR来吸收，保证电源系统不再向负荷提供任何无功。当负荷无功发生变动的时候，TCR根据一定的控制策略，会及时调整其无功容量，适应负荷无功的变动，始终保持电源系统提供的无功功率为零（功率因数控制），或者保证电源系统供电电压维持在规定的范围内（电压控制）。以左图：在没有SVC装置时，负荷需要的无功Qload全部由电源系统提供Qs。这样，系统功率因数很低，供电效率下降。投入SVC之后，SVC提供的无功Qsvc，将完全补偿负荷所需的无功。图中，设置了三组FC和一组TCR，通常情况下，Qsvc=Qfc–Qtcr。4.总结•通过对现场SVC运行情况和技术相关资料的认真分析，对比传统的无功补偿设备后，得出以下结论：•优点：•1.响应速度快。TCR型SVC动态响应速度小于30ms，闪变抑制比高；对风机在并网过程中产生的电压变化有极强的稳定控制作用，并且对系统瞬时性接地故障可以起到稳定母线电压，维持风机正常运转的作用•2.相控电抗器为空心电抗器，直接自然冷却。不需要专用的冷却介质，完全免维护；•3．TCR型SVC能耗小。TCR型SVC的能耗低于相当于系统无功容量的0.5%；•4.噪声较小。不对变电站造成环境噪声污染；•5.可分相、连续无级的调节无功功率对风电场的不平衡电流能进行补偿；其连续无级的调节功能可以稳稳的实现控制目标；4.总结•缺点：•1.TCR装置自身为谐波源。可以通过角接减少谐波，使用在风电场，因为需要滤除背景谐波，所以滤波器的配置必不可少；•2.轻载时存在容性无功过补，增大电抗器内耗，需要频繁手动投切滤波电容，增加了设备的损耗。•随着新技术的发展，动态无功补偿装置（SVG）应运而生，作为•SVC的下一代产品，SVG在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减小占地面积等多方面具有更加优越的性能。谢谢！请领导批评指正！