输电系统SVC安装的现状与发展趋势.docx

输电系统SVC安装的现状与发展趋势 1无功补偿装置的发展进程与SVC的介绍无功补偿装置对电力系统有着重要意义。对电力系统进行适当的无功补偿，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小网络有功功率损耗，提高输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压支撑，提高系统运行安全性。 早期无功补偿装置的典型代表是同步调相机。同步调相机不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。然而，由于它是旋转电机，因此损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，很多情况下已经无法适应快速无功功率控制的要求。 并联电容器的成本较低，在调节效果相同的条件下，并联电容器的成本要比同步调相机节省的多。所以，并联电容器的迅速发展逐渐取代了输电系统中的同步调相机。但是，和同步调相机相比，并联电容器只能补偿固定的无功功率，在系统中有谐波发生时，还有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而发生烧毁的情况也时有发生。所以，70年代以来，静止无功补偿装置（Static Var CompensatorSVC）逐渐取代同步调整相机而获得了很大发展，已经广泛应用于输电系统波阻抗补偿及长距离输电的分段补偿，也大量用于负载无功补偿。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated ReactorSR）型的。饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快；但是由于其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且不能分相调节以补偿负荷的不平衡，因此未能占据静止无功补偿器装置的主流。电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将使用晶闸管的静止无功补偿装置推上了电力系统无功功率控制的舞台。由于使用晶闸管的静止无功来补偿装置具有优良的性能，所以，近20多年来，在世界范围内其市场一直在迅速而稳定地增长，已经占据了静止无功补偿装置的主导地位。因此静止无功补偿装置（SVC）这个词往往专指使用晶闸管的静止无功补偿装置。主要包括晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled ReactorTCR）和晶闸管投切电容器（Thyristor Switched CapacitorTSC）以及这两种装置的混合装置（TCR+TSC），或者晶闸管控制电抗器与固定电容器（Fixed CapacitorFC）或机械机械投切电容器(Mechanically Switched CapacitorMSC)混合使用的装置（如TCR+MSC等）。下图是典型的晶闸管控制的静止无功补偿装置结构图。以TCR型SVC接线结构为例可知，其无功调节是通过电力电子器件（晶闸管）控制常规电感/电容元件来实现的。这里不再赘述其具体工作原理与过程。2SVC具体应用 1）国外SVC发展与应用状况 世界上第一台电网用SVC由美国GE公司制造，1977年安装于TristateG&T系统，主要用于电压控制，另一台用于电压及稳定控制的SVC，由美国电科院（EPRI）主持及西屋公司制造，1978年安装在明尼苏达州（Minnesota）的动力与照明系统。80年代初，西屋公司为加拿大提供250Mvar补偿装置一套，为新墨西哥州提供300Mvar补偿装置一套。而后，ABB、ALSTOM、Siemens和三菱等公司也分别开展包括TCR和TSC在内的静补装置研究，并推出相应的产品。ABB公司目前占据全球FACTS市场50%的份额，从上世纪50年代以来，总共生产FACTS600多套，其中SVC设备415套，59800Mvar，占据全球SVC市场56%的份额。ABB公司于上世纪70年代开始研制SVC，并于1972年在世界范围内第一将SVC应用于钢铁厂，1979将SVC应用于铁路系统。Siemens公司对基于晶闸管控制技术的无功补偿技术的研究也起始于上世纪70年代，第一套SVC产品（TCR型）于1980年被订购。1984年，提供了第一套TSC型SVC。目前，生产的SVC产品达到100套，总容量7702MVA，涉及19个国家。西门子还在美国的Nucor安装了世界最大的SVC系统，容量达到410Mvar。从1978年至2000年，ABB公司共提供输电SVC约140套，从1972年至2000年，ABB公司共提供工业SVC约180套。Siemens公司供货的数量大约为ABB公司的一半。2）国内SVC发展与应用状况我国SVC在配电工业用户广泛使用，国内自行生产的第一套SVC是由西电集团于上世纪80年代引进原BBC公司技术。90年代中期，中国电科院自主研发的第一代SVC装置投入运行。90年代末期，鞍山容信生产的SVC投入商业运行，其技术全部引进自原苏联。与此同时中国电科院自主研发的基于全新技术平台的SVC装置研制成功。从2000年开始，在国内经济总体快速发展的背景下，国内工业用户对SVC的需求得到了快速展。据初步统计，截止2004年国内工业用SVC约有100套以上，其中约五分之一为进口。我国输电系统共装设了7套SVC。其中6套为进口，容量为105170Mvar，安装在5个500kV变电站，容量为100Mvar的鞍山红一变国产化SVC工程为第七套。六套引进SVC在特定时期为电力输电系统发挥了积极的作用，具体情况是：（1）郑州SVC使河南南北联络线输送功率极限提高5，500kV葛岗云线路稳定极限提高8，并有效稳定了220kV母线电压；（2）辽宁网500kV辽沙线并联电抗器1990年11月发生故障，500kV电压高达550kV，沙岭SVC投入后，500kV电压迅速降低到正常水平；（3）广东江门SVC投入为稳定电网电压起了重要作用，在2005年“西电东送规划工程中，仍对改善电压稳定性有好处；（4）凤凰山SVC对湖北电网安全、经济运行作用巨大。对抑制500kV过高电压，增加“西电东送”输送容量、保证系统电压稳定、改善系统电压水平、降低高压网损意义重大。但六套引进的SVC运行效果并未达到理想的预期效果,主要原因是：对中国电网了解不够，与系统相互作用问题突出；早期技术陈旧，自动化程度低，对运行人员素质要求较高；后期技术服务没有跟上，又没有技术升级措施等。目前由于技术陈旧，设备老化，国外公司技术支持不足等原因，所有六套引进的输电网用SVC全部退出了运行。安装在鞍山红一变的SVC国产化应用工程在2004年8月正式投入运行，9月通过了辽宁省电力公司的验收，11月通过了国家电网公司的验收。至今运行状况良好，可靠性较高，实现了科技向生产力转化及其工程化、实用化过程。鞍山红一变SVC运行效果显著，主要体现在以下方面：A）减少一次系统远距离输送无功功率，降低一次网损。可使系统减少一次有功网损2.13MW；B）提高红一变二次系统电压，降低二次网损。可使红一变二次系统每年少损失电量约401.3万kWh；C）降低系统电压波动，提高电能质量。投入SVC后，红一变66kV西母电压的波动0.5%范围内，波动很小，红一变所带的站前、繁荣等二次变电所10kV系统电压的波动也很小。SVC也使220kV电压的波动降低，大大地提高系统的电能质量；D）快速电压支撑作用。SVC投运以后，由于SVC的快速响应能力，能够在系统出现电压跌落时，迅速支撑系统电压；E）改善了系统潮流分布。由于红一变处于负荷中心，又是辽宁中部与南部电网连接的枢纽，正常红东一、二线的潮流为南送潮流，由于红一变的无功负荷较大，出现了红东一、二线无功功率逆流，使南部系统的安全裕度降低。红一变SVC投运之后，红东一、二线无功功率也向南送出，使系统潮流分布更加合理，系统更加稳定；F）提高了鞍山受电断面的稳定水平。由于送往红一变的辽红东、西线、红前线、浑鞍线、新红线五回线路的无功功率的减少，使鞍山受电断面的稳定水平有了一定的提高，这五回线路在用电高峰时输送有功能力有了一定的提高。3未来发展趋势与建议1）进一步开展500kV及以上电压等级变电站用超大容量SVC应用技术的研究与工程化；2）进一步完善SVC运行中有关的技术监督导则。3）积累SVC装置的运行经验，进一步补充和完善SVC装置运行维护相关标准。4结论通过对SVC相关资料的认真分析，对SVC的应用情况进行了充分探讨，得出以下结论：1）SVC作为FACTS技术的一种，其技术成熟、性价比高，是目前电力系统适用的动态无功储备设备。2）我国输电系统所配置的进口SVC设备均发挥过积极的作用，鞍山红一变国产化SVC工程为第一套国产化的输电网用SVC装置，其发挥了显著的效果，社会经济效益明显。3）国内已完全掌握了SVC装置的核心技术，包括大功率晶闸管的串联技术国家电网公司先进适用技术评估报告全数字化控制保护系统，阀组冷却技术，晶闸管阀触发技术等。4）国内SVC装置的集成能力和设备配套能力大为增强，已基本实