TCSC无功补偿装置在我国电力系统中的应用

【摘要】TCSC技术在电力系统中的应用越来越广泛,可控串补由于它的效果良好，有着广泛的发展前途。技术上比较成熟，可以在大电力系统中担任重要输电任务，对于抑制低频振荡增加暂态稳定有着明显的作用。

【关键词】TCSC；无功补偿；电力系统

甘肃碧成可控串补工程是由我国自主设计、制造、安装和调试的第一套国产化可控串补工程。该工程的主要技术参数如下：系统额定电压（线间）252kV；固定电容器组电容值146.6μF；容抗 21.7Ω（1.0pu）；电容器组基本容量 95.4Mvar(三相)；电容器容抗21.7Ω（1.0pu）；长期运行容抗 23.9Ω（1.1pu）；最大补偿容抗 54.3Ω（2.5pu）；额定电流1.1kA；TCSC额定无功功率 86.6Mvar(三相)；TCSC额定电压26.3kV（1.0pu）；阀控电抗器工频电抗值 3.45Ω（10.98mH）；保护方式M；MOV容量10MJ/相；保护水平2.3pu（峰值37.2kV）。甘肃碧成TCSC工程具有以下技术特点：

（1）根据业主对可靠性的要求，该工程将带有保护间隙的整套固定串补装置布置于大平台，晶闸管阀组布置于小平台，2个平台之间用隔离开关连接，每个平台用围栏围起来，相控电抗器放置2个平台之间。可采用一次电气或控制系统切换实现按可控串补（TCSC）模式与串补（FSC）模式之间的转换，提高了整套装置的可靠性，便于运行维护，降低了造价。一旦晶闸管阀或辅助系统故障，可以通过隔离开关将其退出维修，控制系统将可控串补模式切换为固定串补模式，保证线路正常运行。碧成TCSC工程的基本补偿度为50％，最大容抗提升系数为2.5。碧成TCSC工程装置的布局图见图。

碧成TCSC工程的装置布局图

（２）通过一套控制系统装置可分别运行在FSC模式、TCSC模式和晶闸管保护电容器(TPSC)模式。控制、保护、调节和测量系统采用独立双系统设计，便于在线相互校验、可靠切换，提高了保护控制系统的可靠性。测量系统采用混合式光电测量技术、集中转换模式，以及高效、全封闭、多层次的电磁屏蔽设计，提高了抗干扰能力。利用激光送能和电流互感器取能并联供电的模式为测量系统的长期稳定运行提供可靠的能量。

（３）卧式结构的晶闸管阀组件，特殊的取能方式和自纠错设计使TE板具有较强的低工况水平下的工作能力和较高的可靠性；TCSC晶闸管阀额定电压（连续）为26.3kV(RMS)，阀的最高电压峰值为85.4kV（不考虑反向恢复特性）。

（４）MOV采用了具有专利的阀配片技术，保证MOV各柱间电流不平衡系数的理论设计值小于1.5％，在现场短路试验中测得2组MOV间的电流不平衡系数为0.29％。

（５）强制触发间隙由闪络间隙和续流间隙组成。特殊设计的触发和同步电路，双重化的触发控制系统，使闪络间隙具有精确的击穿电压和较高的可靠性。能够使电弧旋转的续流间隙可提高抗电弧烧蚀的能力。

（６）阻尼回路采用电抗器并联带电阻器的MOV设计，采用串联无感陶瓷电阻片可解决多柱MOV并联时的均流问题，阻尼回路MOV各柱间电流不平衡系数小于2％。

在碧成可控串补装置正式投运前，为了测试装置的性能、绝缘水平和控制保护系统功能，于2004年12月22日开始历时4天进行了13项系统试验。包括平台带电试验、串补带电试验（空载）、串补带电试验（正常负载，合环）、可控串补容抗调节试验、可控串补晶闸管旁路试验、可控串补持续旁路试验、可控串补持续高容抗试验（最大提升系数为2.5）、控制保护系统切换试验、TCSC与FSC切换试验、串补本体保护电源掉电试验、抑制低频振荡试验、区内单相瞬时短路接地试验和谐波测试等。主要试验情况如下：可控串补容抗调节试验。碧成线路输送功率为150MW，在当地工作站设置TCSC命令阻抗从1.2pu升至1.8pu，现场测得在54ms后TCSC阻抗达到设定值。阻尼低频振荡试验。碧成线路输送功率为170MW，手动点跳碧成线路成县侧一相断路器，1s后重合。分别比较在无任何措施、FSC、TCSC、碧口机组投入和不投入PSS几种情况下的系统振荡现象。现场试验结果表明，TCSC可以改善系统的阻尼特性，阻尼比由0.016提高到0.042，而且可控串补阻尼功率振荡功能与碧口电厂的PSS配合良好。区内单相瞬时短路接地试验。碧成线路输送功率为170MW，TCSC运行在1.1pu，MOV保护可同时向间隙和晶闸管发送命令。试验结果表明，保护控制系统动作正常，在MOV发出动作命令1ms后，间隙可靠动作，晶闸管阀全导通。谐波测试。各项试验期间进行了谐波测试，测试结果表明，所测得的谐波数据与未投入串补时线路的谐波电流没有明显变化，公共点谐波注入满足要求，可控串补投入运行后不会影响系统正常运行。

所有现场试验成功完成，试验结果表明碧成可控串补装置抗干扰性能力强、可靠性高，显著提高了系统的输电能力。