大容量直流融冰兼SVC裝置應用研究

【摘要】500kV桂林變電站直流融冰兼SVC裝置是目前國內(nèi)融冰電壓最高、容量最大的直流融冰兼SVC裝置，本文介紹了桂林變電站直流融冰兼SVC裝置應用過程中存在的問題及解決方法，為電力系統(tǒng)中直流融冰兼SVC裝置工程設計和施工提供借鑒。

【關鍵詞】直流融冰;SVC;桂林變電站

1.引言

輸電線路在冬季覆冰嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。2008年1-2月，長時間、大范圍雨雪冰凍天氣襲擊我國南方，造成電網(wǎng)設備嚴重破壞、大面積停電事故，給社會經(jīng)濟帶來巨大損失。研制性能優(yōu)良可靠的大功率融冰裝置成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的迫切需要。

2.桂林變電站直流融冰兼SVC裝置介紹

桂林變電站直流融冰兼SVC裝置2010年7月投入運行，采用兩臺換流變壓器帶12脈動換流器方式，融冰方式接線圖如圖1所示，變壓器電壓為220/35/20.5kV，變壓器35kV側(cè)分別接3組濾波電容器組，用于補償閥組在SVC運行或整流運行時產(chǎn)生的無功和諧波，主要考慮濾除5、7、11次及以上諧波。每臺變壓器20.5kV側(cè)接120MVar（感性）TCR電抗器或接115MW整流負荷（方式可以切換），SVC模式容量為-60Mvar（感性）～+180Mvar（容性），最大融冰電流4500A，最長融冰距離300km。

圖1 桂林變電站直流融冰兼SVC裝置融冰方式接線圖

3.應用過程中存在問題分析

3.1 方案選定

變電站出線比較復雜，變電站需要融冰的交流線路長度相差遠在50%以上，最長出線達300km，這就要求融冰裝置容量超過200MW，換流器運行角度相差60度以上。本工程采用了超大容量直流融冰裝置的主回路結(jié)構設計方案，采用兩臺三相三繞組整流變壓器，每臺整流變壓器高壓側(cè)連接交流220kV母線，中壓側(cè)連接交流濾波器，低壓側(cè)連接12脈動換流閥。可以滿足對超過300km的500kV交流線路進行融冰的要求，且能夠長期大角度大電流運行，利用角度調(diào)節(jié)直流電壓，滿足不同線路的融冰需要。在2011年1月的融冰實戰(zhàn)中，采用500kV施（秉）黎（平）線與黎（平）桂（林）線串聯(lián)融冰方式，線路長度達337km。

3.2 施工場地場地面積狹小

變電站最初設計未考慮融冰裝置的裝設，500kV線路正常運行要與融冰母線保持足夠安全距離，若重新征地則比較困難。本工程采用緊湊型的布置型式，利用垂直布置融冰母線、特殊設計的母線金具，有效解決了現(xiàn)場場地緊張的問題。

3.3 同桿并架線路融冰的干擾問題

變電站6條500kV出線均為同桿并架線路，同桿并架線路一回運行，一回融冰時，融冰線路受運行線路干擾較大。本項目提出了一種自動切換工頻保護定值的方法，利用融冰裝置直流回路中直流電流的工頻分量ID_fund構成過工頻保護，工頻保護采用高低兩套定值。能夠有效判斷直流融冰線路是否受同桿并架的其它交流線路正常感應而產(chǎn)生工頻分量，從而自動切換工頻保護的高、低兩個定值，避免工頻保護發(fā)生誤動并且對于單回線路或等效單回線路不降低工頻保護的靈敏度。

3.4 直流融冰與SVC模式轉(zhuǎn)換問題

直流融冰模式與SVC模式之間轉(zhuǎn)換若采用常規(guī)拆接線方式，一是接線方式復雜，二是需要大量人力。本工程成功解決了研發(fā)了融冰模式和SVC模式間的自動轉(zhuǎn)換技術，采用自動控制刀閘方式進行模式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換操作簡單，可在五分鐘內(nèi)完成兩種運行模式間的平滑轉(zhuǎn)換。

3.5 TCR電抗器的電磁干擾問題

SVC模式下，TCR電抗器功率達240Mvar，對附近金屬設備電磁干擾問題較嚴重，設備運行過程中，TCR電抗器金屬圍欄感應電壓達40V，對人身安全造成一定威脅，后改為防腐木圍欄解決了這一問題。由于受場地限制，Y橋閥組水冷系統(tǒng)水冷外冷風機裝設在TCR電抗器旁邊，由風機外殼兩點接地，其外殼與地網(wǎng)之間形成環(huán)路產(chǎn)生渦流，接地扁鐵溫度達100℃，后改變了其接地方式，有效解決了這一問題。建議在工程設計時金屬設備盡量遠離TCR電抗器，以免其電磁干擾。

3.6 融冰接線時間過長

線路融冰時由于線路兩側(cè)操作需要時間，特別是線路停電后融冰線路與融冰管母的連接與拆除時間較長，導致線路從停電到復電時間超過8小時，對系統(tǒng)穩(wěn)定影響較大。通過加裝融冰線路連接刀閘，來進行融冰線路與融冰管母之間進行連接，將融冰接線時間縮短為10分鐘，線路從停電到復電時間縮短為4小時，工作效率提高一倍。

4.總結(jié)

大容量直流融冰兼SVC裝置的投運，提高了電網(wǎng)抵御極端天氣災害的能力，有效地減少低溫雨雪冰凍等極端天氣災害造成的電網(wǎng)設備破壞，在2011年初的抗冰保電過程中，先后進行了12次融冰，確保了西電東送北通道的安全，具有巨大的經(jīng)濟和社會效益;該裝置平時可切換為靜止無功補償器（SVC），對交流系統(tǒng)無功和電壓進行快速、連續(xù)的補償，充分利用用戶投資，提高設備的利用率，并可提高變電站500kV母線電壓在電網(wǎng)動態(tài)過程中的穩(wěn)定水平。

參考文獻

[1]劉彬，莫峻，李海生，譚建成.桂林站靜態(tài)無功功率補償裝置損耗分析及仿真[J].南方電網(wǎng)技術，2012，6（5）：83-87.

[2]張翔，田杰等.桂林變電站直流融冰兼SVC工程技術與維護說明.

作者簡介：李海生（1980—），男，工程師，現(xiàn)供職于超高壓輸電公司柳州局，從事變電運行管理工作。