串补可控串补讲义(电科院武守远)课件

串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补/可控串补技术串补技术原理1串补（SeriesCompensation）/

可控串补（ThyristorControlledSeriesConpensation）

串补装置技术原理串补（SeriesCompensation）/

可控串2串补技术原理

串联补偿是利用电容器组串联于交流输电线路中，用于补偿交流输电线路的电气距离(线路电抗)可控串补是利用电力电子手段调节补偿度的串补串补装置串补技术原理

串联补偿是利用电容器组串联于交流输电线路中，用串补技术原理串补技术原理4串补调节输送功率改变沿线路的电压分布UL提高线路输送功率能量串补调节输送功率改变沿线路的电压分布UL提高线路输送功率能量串补改变功率分布串补改变功率分布控制环网中的潮流分布

降低网损控制环网中的潮流分布

降低网损串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补/可控串补技术串补技术原理8串补的实现形式固定串补FSC开关投切的串联补偿BSSC晶闸管投切的串联补偿TSSC可控串补TCSCS串补的实现形式固定串补FSC开关投切的串联补偿BSSC开关投切的串联补偿BSSCThyristorSwitchedSeriesCapacitor(TSSC)iLuCxCThyristorSwitchedSeriesCapa可控串补TCSC

2

vCILICA

vCBCiCThy.LCi=Imsin(

t+

)iL可控串补TCSC2vCILICAvCBCiCThy.L12晶闸管控制的串联补偿TCSC装置

1，TCSC基本原理iLiVuCxC晶闸管控制的串联补偿TCSC装置

1，TCSC基本原理i串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补/可控串补技术串补技术原理14串联补偿技术国内外发展状况串补技术是一种成熟的技术。90年代中期，总安装容量已超过90,000Mvar。应用覆盖(超)高压输电的各个电压等级。1991年可控串补技术开始工程应用。串联补偿技术国内外发展状况串补技术是一种成熟的技术。串联补偿技术国内外发展状况串联补偿技术国内外发展状况16串联补偿技术国内外发展状况国内：固定串补装置在徐州附近的阳城串补，500kV，已投运（2000年)。河北境内的大房串补，500kV,已投运（2001年)。南方电网：河池串补可控串补装置南方的苹果500kV可控串补工程，2003年6月投入运行国产化的一套可控串补装置：甘肃成碧220kV可控串补2004年12月投运串联补偿技术国内外发展状况国内：串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补/可控串补技术串补技术原理18国内工程介绍中国电力科学研究院武守远国内工程介绍中国电力科学研究院武守远19阳城串补工程简介阳城电厂装机容量2100MW，送电距离700公里。远景装机3300MW。采用3-2-3方案，串补度为40%（远景提高到70%）。安置在三堡开关站。容量为2×500Mvar，电容器8串40并；MOV安装容量50MJ（计算容量26MJ，推荐容量37MJ）。东明阳城电厂2100MW三堡徐洲电网华东主网淮阴262km210km256km阳城串补工程简介阳城电厂装机容量2100MW，送电距离70020大房串补工程简介华北大房500kV线输电距离290公里，目前输电能力为双回线1800MW。东北-华北联网后，大房线稳定水平降低20~30万千瓦。采用串补度为35%的串补后，可使大房双回输电能力提高40多万千瓦。串补安置在线路中间，串联电容容量2×375Mvar，4串20并。MOV容量40MJ。大同电厂290km华北电网大房串补工程简介华北大房500kV线输电距离290公里，目前212005年南方电网接线示意图天广可控串补工程FirstTCSCproject可控串补固定串补2005年南方电网接线示意图天广可控串补工程可控串补固定串补22天广可控串补工程采用35％常规串补和5％可控串补。提高向广东电网的输电能力16～24万千瓦，抑制低频振荡，防止N－1时线路过载。常规串补容量2×350Mvar，可控串补容量2×50Mvar，MOV计算容量27MJ。推荐值30MJ。天广可控串补工程采用35％常规串补和5％可控串补。23天广可控串补装置天广可控串补装置24甘肃碧成天可控串补碧口地区可以外送电力达36万千瓦以上，线路稳定极限为24万千瓦。采用50％的可控串补可以满足外送需要，则汛期内可多送电量4.21亿千瓦时。按平均电价0.285元折算，每年可增加售电收入1.2亿元（含税）。甘肃碧成天可控串补碧口地区可以外送电力达36万千瓦以上，线路25碧成可控串补装置示意碧成可控串补装置示意26串补可控串补讲义(电科院武守远)ppt课件27可控串补工程可控串补工程28串补可控串补讲义(电科院武守远)ppt课件29奉节串补介绍川渝电网与华中主干电网联网工程现有2回500千伏线路，该双回线路西起万县500千伏变电站，东至龙泉500千伏换流站，每回线路长度约为360千米。奉节500千伏串补站位于该双回线路距万县500千伏变电站约130公里处，串补站站址位于重庆市万州区奉节县。奉节串补：容量2×600MVAR，串补度35%，FSC。计划于2006年6月投入运行。奉节串补介绍30奉节串补介绍奉节串补站两端口系统等值图奉节串补介绍奉节串补站两端口系统等值图31三堡三回串补工程将安装在从山西省阳城电厂到江苏省三堡变电所的500kV输变电系统中。建设东明开关站到三堡变电所的第3回500kV（线路长度约267km），同时在本线路的三堡变电所侧装设1组容量为529Mvar补偿度为41.4%的串补装置。加装此组串补装置及输电线路后将提高系统稳定水平和提高系统输送容量。将于2006年6月投运。三堡三回串补工程将安装在从山西省阳城电厂到江苏省三堡变电所的32三堡三回串补工程三堡徐洲电网华东主网淮阴210km256km262km三堡三回东明三堡三回串补工程三堡徐洲电网华东主网淮阴210km256km33串补在系统中的作用串补在系统中的作用34串补在系统中的作用改善系统的稳定性；增加系统的输送能力；改善运行电压和无功平衡条件；降低网损；均衡潮流分布；经济性。串补在系统中的作用改善系统的稳定性；35可控串补的系统应用在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。改善系统稳态运行状况，降低网损。提高暂态稳定性，增加系统传输能力。改善系统无功平衡、提供电压支持。可控串补可用于阻尼系统两区域之间的低频振荡（0.2-2.0Hz）。可控串补可用于消除SSR的风险，使补偿度提高。可控串补在故障期间，通过晶闸管旁路可降低短路电流和MOV的能量定值。抑制线路不对称分量。可控串补的系统应用在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。36可控串补与固定串补的比较优点：在网型电网中，可控串补可用于控制线路潮流。优化系统运行方式、降低网损。利用短时过载能力，提高系统稳定性和传输能力。阻尼系统低频振荡。能够消除SSR的风险，使补偿度提高。可降低短路电流和MOV的能量定值。抑制线路不对称分量。缺点：技术复杂程度增加；造价高；可靠性稍低。可控串补与固定串补的比较优点：37串补/可控串补技术串补技术原理串补的实现形式串联补偿技术国内外发展状况国内工程介绍串补在系统中的作用串补/可控串补的实现：主设备、技术问题串补/可控串补技术串补技术原理38串补/可控串补工程实现问题串补/可控串补工程实现问题39串补/可控串补工程系统设计、串补装置的配合设计订货技术规范书整套供货安装/指导安装分设备试验系统调试系统试验售后技术服务系统试运行装置运行规划、可行分析、计划接入系统分析、方案设计招标订货安装、调试运行简单：给定投入/不投入命令

对于TCSC，给定投入/不投入命令，是否投入可控（可控的稳态工作点给定在额定提升倍数）串补/可控串补工程系统设计、串补装置的配合设计系统试运行规划40安装/指导安装安装/指导安装41串补可控串补讲义(电科院武守远)ppt课件42串补可控串补讲义(电科院武守远)ppt课件43串联补偿装置主设备电容器；MOV过电压保护；间隙保护；阻尼回路；隔离开关和断路器；监测、保护和控制系统；绝缘平台。隔离刀闸C→电容器组；R→氧化锌避雷器保护（ZnO）D→阻尼回路G1→间隙保护

S1→旁路开关串联补偿装置主设备电容器；C→电容器组；44TCSC装置主设备电容器；MOV过电压保护；间隙保护；阻尼回路；隔离开关和断路器；监测、保护和控制系统；绝缘平台。可控串补晶闸管阀水冷系统TCSC装置主设备电容器；TCSC的运行特性可控串补运行特性曲线A：触发角限制B：可控硅闭锁C：电容器电压限制D：可控硅全导通E：触发角限制F：谐波发热限制G：可控硅电流限制容抗ACBDGFETCSC的运行特性可控串补运行特性曲线A：触发角限制容抗AC固定串补接线示意图MOV阻尼回路线路线路保护间隙模拟量采集光纤接口数控系统继电器站控室地面控制柜光纤绝缘子光缆光缆电缆

旁路开关平台测量通讯模块电容器地面接线箱平台电光转换光纤接口固定串补接线示意图MOV阻尼回路线路线路保护间隙模拟量采集光47串补/可控串补主设备—电容器电力电容器的基本结构主设备1串补/可控串补主设备—电容器电力电容器的基本结构主设备148……外熔丝电容器内熔丝电容器无熔丝电容器……外熔丝电容器内熔丝电容器无熔丝电容器49电容器的过载能力持续时间过电流倍数（p.u.）10分钟（间隔2小时）1.5030分钟（间隔6小时）1.358小时（间隔12小时）1.1024小时1.00

固定串补电容器耐受过电流能力（国家标准和IEC标准）

持续时间工频电压倍数（p.u.）15周波（60Hz）2.660周波（60Hz）2.215秒1.81分钟1.75分钟1.530分钟1.35

固定串补电容器耐受工频过电压能力（IEEE标准）

电容器的过载能力持续时间过电流倍数（p.u.）10分钟（50碧成可控串补电容器组碧成可控串补电容器组51主设备之2

金属氧化物限压器MOVMOV的容量（计算值，推荐值，采购值）；取决于系统条件、保护水平、故障形式；满足电容器保护和系统运行要求（摇摆电流、区内故障和区外故障）。设备关键技术：能耗高；均流问题老化问题限制主设备电容器两端的电压，保护电容器主设备之2

金属氧化物限压器MOVMOV的容量（计算值，推52可控串补MOV可控串补MOV53－保护间隙GAP一般具备强制性触发功能；间隙动作：MOV的能力和温度；电流变化梯度；电流能够承受故障电流和电容器放电电流；触发时间一般大于1～1.8ms；最小触发电压一般大于1.7pu。用于快速旁路电容器，同MOV配合，构成串补电容在短路期间的过压保护主设备之3－保护间隙GAP一般具备强制性触发功能；用于快速旁路电容器，54串补主设备之4：旁路开关与一般开关不同，对分闸时间没有要求，合闸时间一般不大于50ms。开关断口电压低，对地绝缘高，操作机构要改进。在闭合位置要有闭锁功能。能够承受电容器放电电流。使用维护：同常规断路器相同串补主设备之4：旁路开关与一般开关不同，对分闸时间没有要求，55阻尼回路①电抗型②电抗+电阻型③电抗+间隙串电阻型④电抗+MOV串电阻型

主设备之5阻尼回路①电抗型②电抗+电阻型③电抗+间隙串电56碧成

可控串补

阻尼装置碧成

可控串补

阻尼装置57TCSC控制系统串补设备之6TCSC控制系统串补设备之658串补/可控串补控制系统串补/可控串补控制系统59控制系统全数字高集成控制系统控制和保护的结合/不同于传统的线路微机保护/不同于传统的常规电力控制FSC/TCSC控制保护本身是装置的设备控制保护，只针对设备本身/特定性运行维护的技术要求高控制系统全数字高集成控制系统60平台测量部分激光送能串补设备之7平台测量部分激光送能串补设备之761串补可控串补讲义(电科院武守远)ppt课件62超高压输电系统平台上测量和数据采集系统设计要求超低功耗：为了避免与地面装置的电磁耦合，超高压平台测量和数据采集装置得工作能源不能直接通过地面控制电源供给，而是一般采用一次取能或者非电磁形式送能。为了减少对工作电源能量的需求，要求设计的数据采集装置具有极低功耗；强抗干扰能力：超高压输电系统平台上的大电流、高场强会对模数转换过程和数据通讯造成极大的干扰，这要求设计的数据采集装置具有极强的抗干扰能力；宽模拟量测量范围，以适应各种工况。超高压输电系统平台上测量和数据采集系统设计要求超低功耗：为了63－6可控串补主设备－－可控硅阀体通过导通角控制，调节串补的等值阻抗有串联高电压大功率晶闸管组成－6可控串补主设备－－可控硅阀体通过导通角控制，调节串补的等64可控串补工程－晶闸管阀体可控串补工程－晶闸管阀体65－7可控串补主设备

－－可控硅冷却系统用于冷却大功率晶闸管阀体－7可控串补主设备

－－可控硅冷却系统用于冷却大功率晶66串补可控串补讲义(电科院武守远)ppt课件67串补/可控串补的几个

技术话题串补/可控串补的几个

技术话题681,TCSC的谐波问题稳态运行时，TCSC对系统波形畸变率的影响很小，在工程允许范围内工况调整过程中，TCSC线路电流、电压谐波畸变率不超过工程允许范围1,TCSC的谐波问题稳态运行时，TCSC对系统波形畸变率69成碧线可控串补谐波测试结果可控串补装置投入，谐波没有很大变化，不会影响系统正常运行。串补带电试验谐波电流以5次为主，为4.11A，其他为7次3.49A，9次3.15A。TCSC与FSC切换试验谐波电流以7次为主，为4.16A，其它为5次3.54A，9次3.75A。可控串补容抗调节谐波电流以7次为主，为4.83A，其它为5次2.46A，9次3.88A。可控串补持续高容抗试验谐波电流以7次为主，为4.27A，其它为5次2.69A，9次4.13A。未投串补时线路的谐波电流以7次为主，3.26为A，其它为5次2.43A，9次2.36A。成碧线可控串补谐波测试结果可控串补装置投入，谐波没有很大变化702,串补对继电保护的影响及对策由于在发生短路故障时，串补线路直流分量衰减变慢；线路保护动作速度一般小于30ms，可能引起某些保护（如距离保护Ⅰ段）超越。对于基于波形比相原理的模拟式保护，需采取必要的滤波措施或缩小Ⅰ段的保护范围；对于微机型保护，受其影响与算法有关，易于在算法上采取措施，一般影响不大。2,串补对继电保护的影响及对策由于在发生短路故障时，串补线71串补对继电保护的影响及对策串补线路故障引起距离保护缩范围。措施有：采用分相电流差动原理的保护；采用功率方向纵联或（方向）距离纵联保护；在可控串补装置侧加设特殊的故障方向判别元件，使相关保护（如本侧距离保护）的保护范围延长；采用微机保护，并要求在投运前通过动态模拟试验。可控串补装置外（靠线路侧）和母线上必须同时装设电压互感器。

AB60％80％80％BA60％80％(Xl-Xc)80％串补对继电保护的影响及对策串补线路故障引起距离保护缩范围。72串补对继电保护的影响及对策研究和仿真计算表明，正常运行工况下，可控串补产生的谐波只在可控串补内部流动，而外部电压和电流波形均有良好的对称性，对继电保护装置基本没有影响；当发生短路故障后，可控串补产生的谐波情况要复杂一些，并且与补偿电容是否旁路有关，分析表明由其引起的外部谐波的增加仍然是有限的，对继电保护装置的动作特性不会造成大的影响。为了改善测量元件的精度，继电保护应提高其对输入信号的滤波能力，并应经动模试验检验。

串补对继电保护的影响及对策研究和仿真计算表明，正常运行工况下733,断路器断口恢复电压问题在串补线路故障跳闸后，恢复电压上将叠加电容器的残压，若串补电容未被旁路，恢复电压会有所提高。如果断路器断口恢复电压峰值可能超过IEC标准（根据系统操作过电压计算结果）。解决的方法之一是在串补线路内部发生故障时由线路两侧保护向串补装置发出控制命令将保护间隙击穿并投入旁路，使串补电容迅速放电。为此要为保护发出命令提供远程通信通道。

3,断路器断口恢复电压问题在串补线路故障跳闸后，恢复电压上744,潜供电流问题当线路上有串补时，在单相接地过程中，若旁路断路器和火花间隙均没有动作，则电容器残余电荷就可能通过短路点及高抗等组成的回路放电，从而提高了潜供电流暂态分量的幅值。由于其衰减较慢，有可能影响潜供电流的自灭，对单相重合闸不利（由系统计算确定）。一般情况下，这个潜供电流的影响并不大，无需采取措施。若计算结果表明不满足目前单相重合闸时间的要求，则应将单相重合闸间隔时间适当增大或者强制触发间隙。

4,潜供电流问题当线路上有串补时，在单相接地过程中，若旁路75无串补有串补潜供电流有串补，主动旁路无串补有串补潜供电流有串补，主动旁路76SSR机理感应发电机效应机电扭振互作用暂态力矩放大作用SSR机理感应发电机效应775,扭转相互作用造成次同步谐振

当电网的自振频率和汽轮发电机轴系的扭转固有频率互补，便可能激起次同步谐振。转子振荡所感应的很小的电压会产生很大的次同步电流，这一电流又会造成转子力矩的振荡分量，从而加大转子振荡。当这一力矩大于机械阻尼，机电系统便会谐振。5,扭转相互作用造成次同步谐振当电网的自振频率和汽轮发电78扭转相互作用造成次同步谐振次同步谐振的条件是串联补偿的汽轮发电机定子电路的自振频率接近于和轴系扭转振荡的某一个固有频率互补，造成电气和机械系统之间强烈的耦合作用。次同步谐振的后果是非常严重的。一旦形成扭转振荡，轴系可以受损害，甚至于断裂，或者造成轴系疲劳寿命的消耗，影响轴系安全。扭转相互作用造成次同步谐振次同步谐振的条件是串联补偿的汽轮发79SSR的IEEE第一标准模型简图SSR的IEEE第一标准模型简图80SSR的分析方法频域分析法频率扫描法复转矩系数法特征值分析法时域分析法EMTPSSR的分析方法频域分析法81频率扫描方法频率扫描方法82TCSC抑制SSR的触发算法试验研究TCSC抑制SSR的触发算法试验研究83SSR的防止措施和对策滤波和阻尼发电机方面的改进串联电容器的控制继电保护及检测设备系统的切合和切机SSR的防止措施和对策滤波和阻尼84串补/可控串补的工程实现串补/可控串补的工程实现85可控串补安装调试简介可控串补安装调试简介86串补站现场安装工作量支架、平台安装可控串补成套装置安装调试交流场配电装置安装调试水冷系统安装调试交直流系统安装调试站控及保护安装调试线路改接等串补站现场安装工作量支架、平台安装87施工阶段基础施工电气设备安装装置调试装置接入系统调试施工阶段基础施工88现场施工流程图杆塔、平台基础及设备支架复测主接地网施工施工准备串补平台支柱绝缘子安装配电装置管母安装交直流系统安装调试串补平台安装调整配电装置隔离开关及独立设备安装调试二、三、四次设备安装及单元件调试串补一次设备安装调试电缆敷设及二次接线屋外照明安装站控及可控硅冷却系统调试灾报警系统安装调试杆塔组立及线路改接施工系统调试竣工验收保护、远动及通信系统调试图象监视系统安装调试SF6断路器安装调试电容式电压互感器搬迁现场施工流程图杆塔、平台基础及设备支架复测施工准89系统试验内容碧成线串补平台带电试验；碧成线串补带电试验（空载）；带串补投切空载碧成线路试验；碧成线串补带电试验（正常负载，合环）；TCSC与FSC切换试验；可控串补持续高容抗试验；控制系统切换试验；碧成线可控串补容抗调节试验串补本体保护电源掉电试验；抑制低频振荡试验；大负荷稳定试验；碧成线成侧单相瞬时短路接地试验；谐波测试；系统试验内容碧成线串补平台带电试验；90抑制低频振荡试验试验时间：2004/12/2311:30地点：220kV碧成可控串补