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电力百科|什么是特高压可控并联电抗器?为什

作者:威尼斯人app 发布时间:2020-10-24 09:46 点击:

  北极星智能电网在线千伏特高压交流输变电工程正式投运。张北—雄安特高压交流工程连接河北张家口新能源基地和雄安新区,是保证雄安新区清洁用电的主要供电通道。

  为应对新能源电力送出的技术挑战,张北—雄安特高压交流工程首次应用特高压交流可控并联电抗器。此举对提高特高压交流系统的电压控制能力、运行灵活性和经济性具有重要意义,填补了国际空白。

  输电线路电压等级越高,线路分布电容越大;线路越长,分布电容电流越大。因此长距离的特高压输电线路充电无功功率较大。当线路充电功率过大时,其线路电压会显著抬升,影响电网安全稳定运行。为保证线路电压维持在合理的范围内,一般需要在线路两端并联电抗器。常见的电抗器容量固定不可调,被称为固定并联电抗器,是一种常用的无功补偿装置。

  特高压可控并联电抗器是一种集成特高压技术、变压器技术、系统集成设计技术、电力电子技术、控制保护技术等关键技术的新型柔性交流输电(FACTS)设备。

  这就相当于给特高压电网装上一个可智能调节的“阀门”,系统需要多少无功功率就输出多少无功功率。在结构上,特高压可控并联电抗器主要由漏抗接近100%的高阻抗变压器本体、辅助电抗器、取能电抗器、阀组、快速旁路开关及控制保护系统等设备组成。高阻抗变压器的一次侧并联在线路上,二次侧通过快速复合开关控制辅助电抗器相关设备回路,改变二次侧的等效电抗值,从而实现可控并联电抗器整体容量可调。特高压可控并联电抗器的快速复合开关是将晶闸管阀组与快速旁路开关并联,10毫秒即可实现容量切换。

  张北—雄安特高压可控并联电抗器由南瑞集团中电普瑞电力工程有限公司(中电普瑞科技有限公司)自主研发、成套设计并供货。该装置安装于特高压张家口变电站家定Ⅱ线,其容量可根据无功电压水平自动在20万千乏、40万千乏、60万千乏之间分级调节,是目前世界上电压等级最高、容量最大的FACTS装置,具有补偿效率高、容量调节速度快、无谐波污染、检修方便、运行可靠等特点。

  特高压可控并联电抗器是特高压输电技术的重要组成部分,也是特高压工程长期可靠运行的重要保障之一。国内超/特高压可控并联电抗器技术研究始于2005年。依托国家电网公司多个科技项目,500千伏、750千伏、1000千伏可控并联电抗器先后诞生。

  特高压可控并联电抗器的研发面临的挑战来自4个方面。首先是系统成套设计关键技术,研发人员不但要解决容量快速调节、暂态控制方式等技术难题,还需掌握高阻抗变压器、晶闸管阀组、旁路开关、辅助电抗器、取能电抗器等核心设备的设计及绝缘配合关键技术;其次是建立精确的仿真模型,以准确模拟装置在各个工况下的全部工作过程,为精确设计主设备参数提供依据;再次需攻克特高压输电系统的电压无功平衡控制难题,实现稳定电压、平衡无功等功能;最后是核心设备生产制造的关键技术及试验方法。

  我国研发人员采用了从低电压等级到高电压等级,从理论研究、工程样机到实际工程循序渐进推进的攻关历程。2006年、2012年,500千伏忻州可控并联电抗器、750千伏敦煌可控并联电抗器先后投运。这些可控并联电抗器均为世界首套,投运以来,在抑制电压波动、系统暂态时动态电压支撑等方面发挥了关键作用,有效保障了输电通道的经济、可靠运行,并为后续特高压可控并联电抗器的工程应用提供了有益借鉴。

  中电普瑞研发团队在设备的研制过程中发挥工程经验和技术积累优势,针对张北—雄安交流特高压工程的需求,对每一个关键设备的参数进行严密的计算及仿真验证,并与中国电科院组成攻坚团队,研究确定适合张北—雄安特高压新能源送出系统的控制策略,使特高压可控并联电抗器更加智能;在设备试验过程中,研制低压等值样机,通过动态模拟试验、实时数字仿真系统(RTDS)试验、型式试验等多种手段验证装置的各项功能复合设计,大大提升了设备功能的可靠性;在设备现场调试阶段,通过系统性测试全面“体检”特高压可控并联电抗器,仅交接试验及系统试验就达110余项,验证各种工况下的设备整体性能,确保功能完备。8月29日,张北—雄安特高压交流工程通过72小时试运行,正式投运,特高压可控并联电抗器顺利实现工程应用。我国又一次填补了特高压关键设备领域的国际空白。

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