國內可控串聯典型工程應用介紹中國電力科學研究院中電普瑞科技有限公司湯海雁2008.11.14主要內容一、天廣500kV可控串補工程二、碧成220kV可控串補工程三、伊馮500kV可控串補工程一、天廣500kV可控串補工程平果可控串補可控串補固定串補地理接線圖天廣可控串補工程主要作用：提高向廣東電網的輸電能力16～24萬千瓦；防止N－1時線路過載；抑制低頻振蕩。主要技術參數：采用35％常規串補和5％可控串補；常規串補容量2×350Mvar，可控串補容量2×50Mvar；MOV容量推薦值30MJ。二、碧成220kV可控串補工程碧成可控串補工程碧成220kV可控串補工程成碧可控串補工程背景甘肅隴南地區電網主要以成縣220kV變電站和碧口水電廠為中心的110kV輻射型供電網絡組成，220kV碧成線的穩定極限160MW；2004年投運120km成縣—天水330kV線路后，碧-成-天輸電系統只能送電240MW；按規劃2005年碧口地區最大送電電力為360MW。成碧可控串補工程背景主要作用：50%可控串補，提高100MW以上，線路暫態穩定極限提高33％；抑制低頻振蕩；改善碧口地區電壓質量。主要技術參數：碧口-成縣線路長度142km，額定電流1.1kA；50％可控串補，補償度50%~125%

；電容器容量96Mvar/三相；MOV容量(MJ/相)10MJ。1.PSS投入、串補退出條件下，單相點跳碧成線成縣側開關

抑制低頻振蕩試驗2.在PSS投入，TCSC1.1方式下,單相點跳碧成線成縣側開關

抑制低頻振蕩試驗甘肅碧成220kV可控串補工程整體圖三、伊馮500kV串聯補償工程伊馮500kV可控串補系統結構圖伊馮可控串補工程伊敏電廠2200MW通過伊馮雙回線送出，現有系統條件不能滿足電力送出，需要考慮新的措施；2010年左右，伊敏電廠總裝機容量將達5800MW，東北電網將建成呼遼、容量3000MW的±500kV直流輸電線路，呼盟交直流并列輸電系統；屆時伊馮線需要送出2500MW功率。在馮屯側安裝串補裝置，能使伊馮雙線極限輸送能力達到2000MW，能夠滿足近期、遠期伊敏機組滿發時的電力送出需求。伊馮可控串補工程背景伊馮可控串補工程特點交直流系統混聯系統運行方式，需要適應復雜運行工況；串補裝置位于伊敏電廠向東北電網輸電的通道，需要避免SSR風險；裝置運行環境惡劣，高寒地區覆冰情況嚴重；世界上可控串補容量最大。主要作用：提高伊馮線路斷面的輸電能力，該串補工程可提高輸送能力600MW；顯著提高系統暫態穩定水平和阻尼振蕩能力；可有效避免次同步諧振。伊馮500kV串補工程主要技術參數：可控串補總容量達2×326.6Mvar；固定串補總容量達2×544.3Mvar；每回線路總補償度45%，可控串補度15%，固定串補度30%；伊敏－馮屯線路長度378km，線路額定電流2.33kA。伊馮500kV串補工程串補、可控串補補償度、主接線和參數的確定；提高暫穩為主要目標的控制策略；提高暫穩、阻尼低頻振蕩和次同步諧振控制的綜合；結合實際電力系統的研究。伊馮500kV串補工程的系統研究TCSC控制器功能分層框圖

上層控制:主要任務是根據系統要求選擇不同的控制模式(如潮流控制、暫態穩定控制等)，并根據與該模式相關的控制策略。控制策略研究經對電力系統進行分析，分別以直流單極閉鎖故障、交流伊馮線發生單永或單瞬故障作為主要方式，并考慮伊馮線發生三相故障、安全穩定特殊要求、跳伊馮線、單相重合閘、合空線等方式，提出電力系統對串補的要求及串補應考慮的上層控制策略，并以此作為中層控制策略分析的基礎。

中層控制:主要任務是根據系統控制要求的命令阻抗，制定相關的控制策略，使可控串補的輸出阻抗迅速準確的跟蹤命令阻抗。控制策略研究TCSC中層控制策略框圖TCSC中層控制策略

底層控制:主要任務是實現對晶閘管閥的觸發控制，使可控串補裝置的輸出阻抗達到中層控制的要求。底層控制通過邏輯編程和底層控制子程序實現。可控串補的底層控制固定串補補償度的安全范圍

全面分析系統各種運行方式。可控串補抑制次同步諧振的分析全面分析系統各種運行方式；考慮采用控制策略提高TCSC抑制次同步諧振的能力。次同步諧振伊馮可控串補與系統控制協調研究

伊馮可控串補與系統控制協調研究可控串補工作能力的基本設計，包括各種工況下可控串補的底層控制、過電壓保護控制和絕緣配合、各元件的工作條件；

可控串補與電力系統之間的相互作用與相互影響，如可控串補對線路斷路器瞬態恢復電壓的影響、對潛供電流的影響等。串聯補償電容器允許的最大短時工頻電壓（IEEE標準）串聯補償電容器允許的最大短時工頻電流（IEC標準）串聯電容器的耐受能力伊馮可控串補與系統控制協調研究現有串補電容器的標準都是針對常規標準，對于可控串補，由于電壓和電流通常都不是正弦波，分析時通常采用兩種方法：在研究電壓對電容器電介質強度影響時，主要考慮電壓的峰值；在研究電力熱效應對電容器的影響時，主要考慮電流的有效值及諧波的影響；伊馮可控串補與系統控制協調研究伊馮可控串補整體工作能力TCSC的電抗與線路電流和時間的關系TCSC進行電力系統運行控制基本約束條件伊馮串補固定及可控部分均投入運行，可控部分不允許工作在晶閘管閉鎖狀態

伊馮可控串補與系統控制協調研究伊馮可控串補過電壓保護及絕緣配合(1)使用非線性電阻限壓器(MOV)限制TCSC兩端的過電壓；(2)當MOV負載達到一定水平時，TCSC的控制系統啟動保護性TCR支路旁路模式；(3)當短路故障清除后，TCSC應盡快返回到容性工作狀態；(4)當MOV負載達到一個更高的水平時，MOV、晶閘管旁路，防止電容器、MOV、晶閘管等設備損壞；(5)阻尼回路用于限制電容器放電電流。伊馮可控串補與系統控制協調研究MOV參數設計關鍵參數：MOV額定電壓過電壓保護水平MOV整體伏安特性MOV啟動能耗、啟動電流——區外故障、區內故障，MOV最大電流、MOV最大能耗——MOV保護動作門檻值MOV能耗允許水平伊馮可控串補與系統控制協調研究MOV參數設計根據IEC標準，MOV的設計應滿足:過負荷條件下出現的熱應力；系統發生搖擺期間的熱應力；在極限電壓Ulim下的最大線路故障電流的熱應力；串補系統中影響MOV能耗的主要因素：MOV電流：串聯補償度及其容抗、串補額定電流、串補過電壓保護水平、故障前系統運行條件、故障類型、故障發生地點、故障發生時間；持續時間：故障切除時間、系統搖擺過程、重合閘采用情況、間隙動作延時；伊馮可控串補與系統控制協調研究

伊馮線高抗配置對系統運行電壓的適應性

A：伊馮線馮屯側高抗安裝在串補母線側；B：伊馮線馮屯側高抗安裝在串補線路側。研究內容：母線電壓及線路沿線電壓伊馮可控串補與系統控制協調研究工頻過電壓

無故障和單相接地甩負荷下，母線側和線路側工頻過電壓和伊敏側、馮屯側高抗中性點電壓，均在允許范圍內；潛供電流潛供電流會影響單相自動重合閘成功率。伊馮可控串補與系統控制協調研究串補線路上發生短路故障時，串補旁路，對潛供電流影響較小；若短路點距串補較遠或小方式運行時，串聯電容器沒有被旁路。同無串補超高壓輸電線路相比,由于串補電容殘余電荷可能通過短路點及高抗等組成的回路放電，從而在穩態的潛供電流上疊加了一個相當大的暫態分量值，當弧道電阻較小時，該暫態分量衰減較慢，且過零次數減少，使潛供電弧自滅時間延長，將影響重合閘投入時間。暫態恢復電壓

串補線路上發生短路故障，并且串聯電容器沒有被旁路時，由于串聯電容器殘壓的作用，線路斷路器跳閘瞬間其斷口恢復電壓會提高，可能影響斷路器正常開斷。因此需要計算各種故障條件下（包括不同故障點及故障相位條件下），相關線路斷路器的恢復電壓。

伊馮可控串補與系統控制協調研究提高系統穩定性試驗錄波圖

POD未投入時伊馮乙線三相功率錄波圖

POD投入時伊馮乙線三相功率錄波圖

抑制低頻振蕩效果明顯