小議靈活交流輸電技術(shù)

時(shí)間:2022-12-07 10:53:00

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小議靈活交流輸電技術(shù)

柔性交流輸電技術(shù)(FACTS)又稱為靈活交流輸電技術(shù),它是美國電力專家N。G。Hingorani于1986年提出來的新技術(shù),它曾將FACTS定義為"除了直流輸電之外所有將電力電子技術(shù)用于輸電的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)"。該新技術(shù)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物,其主要內(nèi)容是在輸電系統(tǒng)的主要部位,采用具有單獨(dú)或綜合功能的電力電子裝置,對(duì)輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)(如電壓、相位差、電抗等)進(jìn)行靈活快速的適時(shí)控制,以期實(shí)現(xiàn)輸送功率合理分配,降低功率損耗和發(fā)電成本,大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定和可和可靠性。FACTS的主要功能可歸納為:①較大范圍地控制潮流;②保證輸電線輸電容量接近熱穩(wěn)定極限;③在控制區(qū)域內(nèi)可以傳輸更多的功率,減少發(fā)電機(jī)的熱備用。(在美國可以由通常的18%降低到15%或以下);,④依靠限制短路和設(shè)備故障的影響來防止線路串級(jí)跳閘;⑤阻尼電力系統(tǒng)振蕩。

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,新的高電壓、大功率的電力電子器件不斷出現(xiàn),它為靈活交流輸電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前已成功應(yīng)用的或正在開發(fā)研究的FACTS裝置有十幾種,如:

(1)靜止無功補(bǔ)償器(SVC)。SVC使用晶閘管來快速調(diào)整并聯(lián)電抗器的大小及投切電容器組,并可兼有事故時(shí)的電壓支持作用,維護(hù)電壓水平,消除電壓閃變、平息系統(tǒng)振蕩等??梢造o態(tài)或動(dòng)態(tài)地使電壓保持在一定范圍內(nèi),從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(2)直流輸電(HVDC)。直流輸電中的交、直流轉(zhuǎn)換器是最早應(yīng)用晶閘管技術(shù)的裝置之一。

(3)靜止調(diào)相器(statcon)。這是對(duì)SVC改進(jìn)后的裝置,它由三相逆變器構(gòu)成,整個(gè)裝置的無功功率的大小或極性都由它通過的電流來調(diào)整,故其整體功能類似于同步調(diào)相機(jī)。其調(diào)節(jié)無功的能力比SVC強(qiáng),因?yàn)镾VC的無功量由電壓平方除以阻抗決定,而Statcon的輸出無功則取決于輸出端的電流和電壓乘積。因此,在事故時(shí)電壓降低的情況下,Statcon比SVC可提供更大的無功支持能力,具有一定的事故過載能力。如果并聯(lián)電容電蓄電池組或超導(dǎo)儲(chǔ)能電抗器所取代,則事故支持的時(shí)間還可延長。

(4)超導(dǎo)蓄能器,(SMES)。此裝置由電力電子器件(SCR或GTO等)控制一個(gè)大容量超導(dǎo)蓄能線圈所組成,幾乎無損耗。放電/充電的效率在95%以上,但造價(jià)昂貴。SMES作為蓄能器,可快速供幾秒的備用電力;瞬時(shí)提供同步或阻尼功率以提高輸電的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性;提高遠(yuǎn)距離輸電的輸送能力;延長發(fā)電設(shè)備壽命;提供無功功率以改進(jìn)電壓穩(wěn)定性:改進(jìn)電壓質(zhì)量等。采用GTO元件后,可將SMES輸出的有功和無功功率彼此獨(dú)立地進(jìn)行控制,故不僅對(duì)短期,而且對(duì)中期動(dòng)態(tài)過程可產(chǎn)生良好影響。

(5)固態(tài)斷路器(SSCB)。如果采用晶閘管型的斷路器,則由于斷路器只能在交流第一次過零時(shí)斷開,其開斷延時(shí)將達(dá)幾個(gè)毫秒。如果采用GID、MCT或MTD_等電力電子元件,則電流可瞬時(shí)被切斷,效果將大為提高。美國SPCO工廠所生產(chǎn)的SSCB樣機(jī),已達(dá)到15千伏、600安,可在4微秒內(nèi)完成開斷。

(6)可控串聯(lián)電容補(bǔ)償(TCSC)。TCSC有下列功能:①潮流控制,由于可以連續(xù)改變線路電抗,因此可用來進(jìn)行潮流控制,改變電網(wǎng)中的潮流分布;Q阻尼線路功率振蕩,可以阻尼由于系統(tǒng)阻尼不足或由于系統(tǒng)大擾動(dòng)引起的低頻功率振蕩;③提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定,在系統(tǒng)受到大的沖擊時(shí),可迅速調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,改變串聯(lián)電容的補(bǔ)償度,以提高暫態(tài)穩(wěn)定性;④抑制次同步振蕩(SSR),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生SSR時(shí),迅速調(diào)整串聯(lián)電容器容抗至最小值,對(duì)于次同步頻率,TCSC呈感抗,這樣便會(huì)對(duì)SSR起很強(qiáng)的阻尼作用。

隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,靈活交流輸電技術(shù)的發(fā)展前景不可估量,必將改變電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)面貌,并促使電力系統(tǒng)發(fā)生重大變革。