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浅谈灵活交流输电技术

发布时间:2010-05-17 来源:中国自动化网 类型:基础知识 人浏览
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交流输电技术

导读:

柔性交流输电技术(FACTS)又称为灵活交流输电技术,它是美国电力专家N。G。Hingorani于1986年提出来的新技术,它曾将FACTS定义为"除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术"。该新技术...

  柔性交流输电技术(FACTS)又称为灵活交流输电技术,它是美国电力专家N。G。Hingorani于1986年提出来的新技术,它曾将FACTS定义为"除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术"。该新技术是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物,其主要内容是在输电系统的主要部位,采用具有单独或综合功能的电力电子装置,对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行灵活快速的适时控制,以期实现输送功率合理分配,降低功率损耗和发电成本,大幅度提高系统稳定和可和可靠性。FACTS的主要功能可归纳为:①较大范围地控制潮流;②保证输电线输电容量接近热稳定极限;③在控制区域内可以传输更多的功率,减少发电机的热备用。(在美国可以由通常的18%降低到15%或以下);,④依靠限制短路和设备故障的影响来防止线路串级跳闸;⑤阻尼电力系统振荡。

  随着电力电子技术的飞速发展,新的高电压、大功率的电力电子器件不断出现,它为灵活交流输电技术的实现打下了坚实的基础。目前已成功应用的或正在开发研究的FACTS装置有十几种,如:

  (1)静止无功补偿器(SVC)。SVC使用晶闸管来快速调整并联电抗器的大小及投切电容器组,并可兼有事故时的电压支持作用,维护电压水平,消除电压闪变、平息系统振荡等。可以静态或动态地使电压保持在一定范围内,从而提高电力系统的稳定性。

  (2)直流输电(HVDC)。直流输电中的交、直流转换器是最早应用晶闸管技术的装置之一。

  (3)静止调相器(statcon)。这是对SVC改进后的装置,它由三相逆变器构成,整个装置的无功功率的大小或极性都由它通过的电流来调整,故其整体功能类似于同步调相机。其调节无功的能力比SVC强,因为SVC的无功量由电压平方除以阻抗决定,而Statcon的输出无功则取决于输出端的电流和电压乘积。因此,在事故时电压降低的情况下,Statcon比SVC可提供更大的无功支持能力,具有一定的事故过载能力。如果并联电容电蓄电池组或超导储能电抗器所取代,则事故支持的时间还可延长。

  (4)超导蓄能器,(SMES)。此装置由电力电子器件(SCR或GTO等)控制一个大容量超导蓄能线圈所组成,几乎无损耗。放电/充电的效率在95%以上,但造价昂贵。SMES作为蓄能器,可快速供几秒的备用电力;瞬时提供同步或阻尼功率以提高输电的静态和暂态稳定性;提高远距离输电的输送能力;延长发电设备寿命;提供无功功率以改进电压稳定性:改进电压质量等。采用GTO元件后,可将SMES输出的有功和无功功率彼此独立地进行控制,故不仅对短期,而且对中期动态过程可产生良好影响。

  (5)固态断路器(SSCB)。如果采用晶闸管型的断路器,则由于断路器只能在交流第一次过零时断开,其开断延时将达几个毫秒。如果采用GID、MCT或MTD_等电力电子元件,则电流可瞬时被切断,效果将大为提高。美国SPCO工厂所生产的SSCB样机,已达到15千伏、600安,可在4微秒内完成开断。

  (6)可控串联电容补偿(TCSC)。TCSC有下列功能:①潮流控制,由于可以连续改变线路电抗,因此可用来进行潮流控制,改变电网中的潮流分布;Q阻尼线路功率振荡,可以阻尼由于系统阻尼不足或由于系统大扰动引起的低频功率振荡;③提高电力系统暂态稳定,在系统受到大的冲击时,可迅速调整晶闸管的触发角,改变串联电容的补偿度,以提高暂态稳定性;④抑制次同步振荡(SSR),当系统发生SSR时,迅速调整串联电容器容抗至最小值,对于次同步频率,TCSC呈感抗,这样便会对SSR起很强的阻尼作用。

  随着电力电子技术的飞速发展,灵活交流输电技术的发展前景不可估量,必将改变电力系统的传统面貌,并促使电力系统发生重大变革。

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